Быстрые реакторы, работающие в замкнутом топливном цикле, необходимы для атомной энергетики США. Кто-то в Америке целиком и полностью согласен с этим утверждением, кто-то оспаривает его правильность, а кто-то - например, как компания "General Electric" - занимается делом в границах дозволенного политиками, то есть, предлагает конкретные проекты и патентует свои технологические находки.

Свой очередной обзор патентов США профессиональное издание Nuclear Street посвящает быстрому реактору PRISM, козырной картой американо-японского альянса "General Electric"/"Hitachi" (GEH).

Патент GEH на способ переработки ОЯТ

PRISM расшифровывается как Power Reactor Innovative Small Module - "энергетический реактор инновационный с малыми модулями". В основе проекта лежат разработки 80-90-ых годов Аргоннской национальной лаборатории (США). Важно добавить, что PRISM будет жить не сам по себе, а в составе замкнутого ЯТЦ.

Рядом с модулями PRISM на той же площадке должен располагаться центр переработки топлива (Advanced Recycling Center, ARC) - иными словами, концепция PRISM предполагает пристанционный топливный цикл. Для переработки ОЯТ альянс намерен использовать запатентованную электрометаллургическую технологию.

Менее месяца назад, 29 декабря 2009 года, альянс получил патент США №7 638 026, в котором защитил свои технологии переработки.

Переработка в патенте описывается как процесс гальванизации с использованием жидкого хлорида лития LiCl в качестве транспортного агента. ОЯТ помещается в пористую корзину (12) вблизи анода (18), после чего в систему подаётся незначительное по величине напряжение.

В результате серии химических и электролитических реакций уран выходит из корзины (12) и мигрирует по жидкому LiCl в направлении катода (22). В конечном итоге, в системе образуются газообразный CO₂ и слой урана на катоде. Уран изымается из системы и отправляется в цех фабрикации топлива для PRISM.

В прошлом году за разработку этой технологии получил престижную награду Американского ядерного общества (ANS) Чарльз Боурдмен (Charles Boardman). Этот известный специалист вышел на пенсию в 2001 году, однако сохранил связи с атомным коммьюнити и с альянсом GEH. Теперь он занимается лоббированием системы PRISM в конгрессе США.

Реактор PRISM

Авторы обзора на Nuclear Street остановились также на некоторых конструктивных особенностях реактора PRISM, опираясь на предпроектную оценку безопасности этого быстрого натриевого реактора, представленную в комиссию по ядерному регулированию (NRC) США в феврале 1994 года.

Прежде всего, реактор PRISM - это реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. Рабочие температуры натрия лежат в нём в пределах 640-905°F (338-485°C), то есть, в диапазоне, далеко отстоящем от точек плавления и кипения натрия. Топливо - металлическое, содержащее уран и плутоний в циркониевой матрице.

Для контроля за СЦР и её прерывания в проекте PRISM предусмотрены стержни управления и защиты, объединённые в кассеты СУЗ (в концепции отмечается, что реактор может быть заглушен с их помощью за 1/5 секунды). В дополнение к этому традиционному подходу, разработчики реактора добавили независимую систему "окончательного глушения", или, кому как нравится, систему "последней надежды" - Ultimate Shutdown System (USS).

Система USS приводится в действие вручную оператором. В активной зоне имеется пустой объём, куда после прохождения сигнала на активацию USS сверху высыпаются шарики из карбида бора B₄C.

Первый натриевый контур реактора PRISM расположен внутри гермозоны. Уровень натрия в контуре поддерживается на отметке приблизительно 4 фута выше крышки реактора. Также вверху установлены четыре электромагнитных насоса, прокачивающих горячий натрий в направлении сверху вниз, на активную зону.

По дороге натрий проходит через два промежуточных теплообменника (intermediate heat exchanger, IXS). Тепло из них по второму натриевому контуру передаётся на парогенератор, а оттуда с паром попадает на турбину.

Верхние внутриреакторные конструкции (в американском обозначении - upper internals structure, UIS) содержат приборы системы управления и контроля, в том числе, необходимые для измерения скоростей потоков теплоносителя, температур, плотности потока нейтронов и так далее.

Чтобы удовлетворить требованиям NRC к контейнменту, проектанты PRISM пошли на меры, которые порадуют любителей подземных АЭС. Корпус реактора будет сидеть на отрицательной отметке, то есть, ниже уровня земли. Создатели PRISM объясняют подземное расположение необходимостью свести до минимума прямые контакты натрия и воздуха, чтобы избежать возгораний.

В проекте реактора также есть контейнмент. Это сооружение из углеродистой стали толщиной 1,5 дюйма. Для защиты блока от землетрясений в проект введены специальные амортизаторы, гасящие колебания оборудования при ударах подземной стихии.

Альянс GEH проинформировал американских регуляторов в письме от 19 марта 2009 года о своих намерениях представить в NRC необходимые документы и заявку на прохождение лицензирования для проекта PRISM в середине 2011 года. С научной и технологической точек зрения, проект PRISM/ARC готов к началу коммерческого этапа своей жизни. Дело теперь остаётся за потребителями, то есть, покупателями данной технологии.

ИСТОЧНИК: AtomInfo.Ru

ДАТА: 24.01.2010

Темы: США, Быстрые натриевые реакторы, General Electric, ОЯТ