Реактор на быстрых нейтронах с газовым охлаждением - Википедия - Gas-cooled fast reactor

Схема газового реактора на быстрых нейтронах

В газоохлаждаемый реактор на быстрых нейтронах (СКФ) представляет собой проект ядерного реактора, который в настоящее время находится в разработке. Классифицируется как Реактор IV поколения, он имеет спектр быстрых нейтронов и закрыто топливный цикл для эффективного преобразования плодородный уран и управление актиниды. Эталонная конструкция реактора представляет собой гелий -охлажденный система, работающая с температурой на выходе 850 ° C с использованием прямого Брайтон газовая турбина замкнутого цикла для высокой тепловой эффективности. Некоторые формы топлива рассматриваются на предмет их способности работать при очень высоких температурах и обеспечивать отличное удержание продукты деления: композит керамика топливо, усовершенствованные топливные частицы или элементы с керамической оболочкой из актинидных соединений. Рассматриваются конфигурации активной зоны на основе стержневых или пластинчатых тепловыделяющих сборок или призматических блоков, что обеспечивает лучшую циркуляцию теплоносителя, чем традиционные тепловыделяющие сборки.

Реакторы предназначены для использования в атомная электростанция производить электроэнергию, одновременно производя (воспроизводя) новое ядерное топливо.

Конструкция ядерного реактора

Первоначально быстрые реакторы проектировались как реакторы-размножители. Это произошло из-за того, что во время их замысла существовала неизбежная нехватка уранового топлива для существующих реакторов. Прогнозируемое повышение цен на уран не произошло, но если спрос на уран в будущем возрастет, то интерес к нему может возобновиться. быстрые реакторы.

Базовая конструкция GFR представляет собой реактор на быстрых нейтронах, но в других отношениях похож на высокотемпературный реактор с газовым охлаждением. Он отличается от конструкции HTGR тем, что активная зона имеет более высокое содержание делящегося топлива, а также неделящийся, воспроизводящий, воспроизводящий компонент. Здесь нет замедлитель нейтронов, поскольку цепная реакция поддерживается быстрыми нейтронами. Из-за более высокого содержания делящегося топлива конструкция имеет более высокую удельную мощность, чем HTGR.

Топливо

В конструкции реактора GFR установка работает на быстрых нейтронах; замедлитель нейтронов не требуется. Это означает, что помимо ядерного топлива, такого как уран, можно использовать и другие виды топлива. Наиболее распространенным является торий, который поглощает быстрые нейтроны и распадается на уран-233. Это означает, что конструкции GFR обладают воспроизводящими свойствами - они могут использовать топливо, непригодное для конструкций легководных реакторов, и разводить топливо. Благодаря этим свойствам, после того, как в реактор была введена первоначальная загрузка топлива, установка может годами работать без топлива. Если эти реакторы используются для воспроизводства, экономично удалить топливо и отделить произведенное топливо для будущего использования.

Охлаждающая жидкость

Используемый газ может быть многих различных типов, в том числе диоксид углерода или гелий. Он должен состоять из элементов с низким захват нейтронов поперечные сечения предотвратить положительный коэффициент пустоты и наведенная радиоактивность. Использование газа также исключает возможность фаза перехода –Индуцированные взрывы, например, когда вода в водоохлаждаемом реакторе (PWR или же BWR ) превращается в пар при перегреве или разгерметизации. Использование газа также позволяет достичь более высоких рабочих температур, чем это возможно с другими охлаждающими жидкостями, что увеличивает тепловая эффективность, и позволяя другие немеханические приложения энергии, такие как производство водорода топливо.

История исследований

Во всех прошлых пилотных и демонстрационных проектах использовались тепловые конструкции с графитовыми замедлителями. Таким образом, ни один настоящий реактор на быстрых нейтронах с газовым охлаждением никогда не доводился до критического уровня. Основные проблемы, которые еще предстоит преодолеть, - это конструкционные материалы внутри корпуса, как внутри, так и вне активной зоны, которые должны будут выдерживать повреждения быстрыми нейтронами и высокие температуры (до 1600 ° C). Другая проблема заключается в низкой тепловой инерции и плохой способности отвода тепла при низких давлениях гелия, хотя эти проблемы характерны для тепловых реакторов, которые были сконструированы. Питер Фортескью, в то время как в General Atomic, был руководителем группы, ответственной за первоначальную разработку Высокотемпературный реактор с газовым охлаждением (HTGR), а также система быстрого реактора с газовым охлаждением (GCFR).^[1]

Проекты с газовым охлаждением (тепловой спектр) включают выведенные из эксплуатации реакторы, такие как Драконий реактор, построенный и эксплуатируемый в объединенное Королевство, AVR и THTR-300, построен и эксплуатируется в Германия, и Персиковое дно и Форт Сент-Врайн, построенный и эксплуатируемый в Соединенные Штаты. Текущие демонстрации включают Высокотемпературный инженерный испытательный реактор в Япония, который вышел на полную мощность (30 МВтт) с помощью топливных брикетов, вставленных в призматические блоки в 1999 г., и HTR-10 в Китай, которая достигла своего полного эффекта при 10 МВт тепл. в 2003 г. с использованием галечного топлива. 400 МВт тепл. модульный реактор с галечным слоем демонстрационная установка была разработана PBMR Pty для развертывания в Южная Африка но снята в 2010 году, и консорциум русский институтов проектирует 600 МВт GT-MHR (призматический блочный реактор) в сотрудничестве с General Atomics. В 2010 году General Atomics объявила о выпуске Модуль умножения энергии конструкция реактора, усовершенствованная версия GT-MHR.

Смотрите также

внешняя ссылка

[1] [1]

[1]