Национальная лаборатория Айдахо установила мировой рекорд по глубине выгорания для твэлов высокотемпературных реакторов - 19%. В Соединённых Штатах с оживлением дискутируют, где должен быть установлен в 2021 году первый американский ВТГР четвёртого поколения - в лаборатории или вблизи нефтехимического производства?

На этом фоне профессиональное издание Nuclear Street продолжает публикацию обзоров, посвящённых американским патентам на ВТГР и шаровые твэлы.

Шаровое топливо TRISO (tristructural-isotropic), о котором любят говорить сторонники ВТГР, представляет собой ядро из диоксида урана диаметром порядка 0,5 мм, покрытое слоем пористого графита, который служит барьером для удерживания продуктов деления.

Вслед за пористым карбидом, ядро обёрнуто ещё в три оболочки - из пирографита, карбида кремния и снова пирографита. Конструкция топлива TRISO защищена в США патентом №3 649 452 от 14.03.1972.

Первые американские ВТГР имели призматическую конструкцию, набиравшуюся из графитовых колонн, в которой не предусматривалось движение твэлов. Это выглядит необычно на современный взгляд, ведь сегодня реакторы ВТГР трудно представить потока постепенно ссыпающихся через активную зону шаровых топливных элементов.

Интересно, что концепцию призматического реактора записала на свой патентный счёт германская компания "Nukem GmbH", которая смогла получить 12 октября 1976 года патент США №3 985 844. В его тексте можно видеть гексагональную графитовую зону (20) с проделанными в ней каналами (22), (24) различных диаметров.

Каналы (22) служат для постановки топливных стержней, набранных из шаровых топливных элементов, а каналы (24) - для прохода через активную зону гелиевого теплоносителя.

Интересной особенностью первых американских ВТГР была их склонность к работе к ториевом цикле. Замена урана на торий вносила важный вклад в безопасность высокотемпературных установок, благодаря особенностям нейтронно-физических свойств ²³²Th. Но она же подрывала экономику и многие другие показатели ВТГР, так как ториевый цикл в те времена - впрочем, как и сейчас - был известен только на бумаге.

Проект реактора, использованный при строительстве американской АЭС "Форт Сен-Врен", был защищён 26.11.1968 патентом США №3 413 196, принадлежащим министерству энергетики Соединённых Штатов.

Гексагональная графитовая кладка реактора "Форт Сен-Врен" содержит каналы для топлива (21) и теплоносителя (23). Топливные каналы заполнены урановыми или ториевыми шаровыми твэлами (25) и уплотнены сверху (27), (29). Опыт эксплуатации реактора признали удачным, но новых аналогичных установок в Соединённых Штатах более не строили.

Бремя лидерства в конструировании призматических ВТГР в наши дни взвалили на себя Япония и Франция.

В Японии с 1998 года работает исследовательский реактор HTTR мощностью 30 МВт. А во Франции группа AREVA готовит концепцию призматического реактора средней мощности 565 МВт(эл.), хотя патентной активности французов США по данному направлению пока не замечено.

По французскому реактору известно, что его активная зона будет собрана из 102 колонн, в каждой из которых будет по 10 призматических графитовых блоков. В центре зоны предусмотрен заменяемый отражатель, а по бокам установлены отражатели заменяемые и незаменяемые. Центральный отражатель отделяется по радиусу от топливных колонн заменяемыми борированными блоками.

Для пуска французского ВТГР будет использована старая идея топливных стержней управления вместо нейтронного источника. Эти стержни будут обеспечивать нейтронный поток в реакторе во время набора и выхода на критичность, после чего они будут извлечены из активной зоны. А в качестве топлива французы собираются использовать оксикарбид урана UCO.

ИСТОЧНИК: AtomInfo.Ru

ДАТА: 02.12.2009

Темы: ВТГР