 |
||
|
SRE - первая АЭС США AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 13.09.2014 Соединённые Штаты обладают наибольшим в мире опытом эксплуатации легководных реакторов. Однако в самой первой американской АЭС в качестве теплоносителя использовался натрий, причём её реактор был тепловым. Натрий-графитовая идея В романтический период становления атомной отрасли идея теплового реактора с натриевым теплоносителем и графитовым замедлителем имела немало сторонников. Достаточно упомянуть, что такой реактор мог появиться на советской Первой в мире после её первой кампании - правда, Е.П.Славский предложение не поддержал. А вот в Соединённых Штатах натрий-графитовый реактор был построен. Работал, выдавал электроэнергию в сеть ближайшего городка, пережил первую в мире аварию с частичным расплавлением активной зоны на энергоблоке, после чего был благополучно закрыт. Концепция натрий-графитового реактора начала разрабатываться в США в 1949 году компанией "North American Aviation" по контракту с комиссией по атомной энергии. Если быть до конца точными, то работы велись в дочерней фирме "Atomics International", получившей позднее известность как создателя американского космического реактора SNAP-10A. Исходно натрий-графитовый реактор предполагался работающим на природном уране, но очень быстро конструкторы перешли на низкообогащённый металлический уран. Рассматривались (и были применены на практике) и более экзотические топлива - например, металлическое уран-ториевое. В пользу выбора натрия как теплоносителя, в первую очередь, говорила возможность получать от реакторной установки пар более высоких параметров (температуры), чем в легководных установках. Конструктора "Atomics International" надеялись в результате достичь на натрий-графитовом блоке к.п.д. порядка 40%. Исключение из проекта воды знаменовало невозможность возникновения пароциркониевой реакции. Отпадала и необходимость в корпусах реакторов, способных выдерживать большое давление. Натрий-графитовая установка характеризовалась мощными отрицательными обратными связями. Правда, мощностной коэффициент у них был положительным. Виновником этого был графит, именно замедлитель вносил в коэффициент положительный вклад, причём с характерными временами порядка минут. Разработчики считали это преимуществом своей концепции, так как положительный мощностной коэффициент упрощал, по их мнению, контроль за реактивностью при расхолаживании. Возможно, что натрий-графитовые реакторы стали первыми в истории ядерными аппаратами, к которым применялся термин "внутренне безопасный" (inherently stable). Конечно, предвиделись и проблемы. Очевидно, что для натрия требовалось обеспечение инертной атмосферы, чтобы не допустить контакта с воздухом. Кроме того, конструктора опасались проникновения натрия в графитовый замедлитель - на сей раз, по причинам нейтронно-физического характера, ведь натрий по сравнению с графитом является поглотителем. Первая станция Изначально "Atomics International" не интересовалась идеей выработки электроэнергии с помощью ядерного реактора. В компании планировали построить исследовательский аппарат натрий-графитового типа мощностью 20 МВт(тепловых) и сбрасывать тепло в атмосферу через воздушные теплообменники. Именно такую установку начали строить в апреле 1955 года на территории исследовательского комплекса "Santa Susana Field Laboratory" в Калифорнии (к рытью котлована приступили месяцем раньше). Название установки - SRE, или "Sodium Reactor Experiment". Строительство реактора SRE  Внешний вид блока с SRE  Ровно через год, в апреле 1956 года, проектом заинтересовалась энергокомпания "Southern California Edison Company", предложившая добавить парогенератор и турбину на 6 МВт(эл.). Начиная с данного момента, реактор SRE можно было считать не исследовательским, а энергетическим. 23 марта 1957 года на реакторе был успешно осуществлён сухой пуск - выход на критику без натрия. 25 апреля 1957 года реактор вышел на полноценный МКУ с температурой натрия около 180°C. В июле того же года блок произвёл первые киловатт-часы на мощности 40% (по другим данным, на мощности 1,7 МВт(эл.), то есть, 28%). Наконец, 12 ноября 1957 года первая электроэнергия от SRE пришла в городок Мурпарк. Впервые в Соединённых Штатах населённый пункт получил киловатт-часы от ядерного реактора. Таким образом, SRE стал первой американской атомной станцией. Статья в "Los Angeles Times", посвящённая началу работы первой станции.  Реактор SRE Конструкция реактора SRE выглядит достаточно просто. Активная зона помещена в корпус из нержавеющей стали. Кроме основного корпуса, имеется также и страховочный. Натрий входит в корпус в нижней части, прокачивается снизу вверх через активную зону, откуда затем попадает в бассейн глубиной около 2 метров, находящийся выше активной зоны. Сверху над уровнем натрия в бассейне создана инертная атмосфера (гелий). Реактор SRE.  Активную зону SRE формируют 43 графитовых сборки с циркониевой оболочкой, играющие роль замедлителя. По центру каждой из сборок установлены топливные каналы, в которые загружаются ТВС, по семь твэлов в каждой, и через которые проходит натрий. В зоне предусмотрены восемь элементов СУЗ (поглощающий материал - бор-никелевый сплав с содержанием бора 2%) - четыре регулирующих элемента и четыре элемента АЗ. Зона окружена по радиусу графитовыми сборками, играющими роль отражателя. Эти сборки отличаются от сборок активной зоны отсутствием центрального отверстия для загрузки ТВС, а также оболочкой из нержавеющей стали. Реактор SRE.  Тепло от первого контура передаётся во второй, также заполненный натрием, через два теплообменника. Далее проект предоставлял операторам две опции. В варианте работы как АЭС, тепло от второго контура передавалось через парогенератор в третий, и образовавшийся пар шёл на турбину. В варианте работы как исследовательский реактор, тепло от второго контура сбрасывалось в атмосферу через воздушные теплообменники - как и было предусмотрено в первоначальной редакции проекта. Авария 1959 года Многообещающее начало не гарантировало SRE долгой жизни. В феврале 1964 года он был окончательно остановлен. Этому предшествовала тяжёлая авария с частичным расплавлением активной зоны в июле 1959 года. Авария протекала долго, две недели - с 12 по 26 июля 1959 года. Операторы наблюдали необычно высокие расхождения выходных температур для различных топливных кассет (на каждой ТВС на выходе имелись термопары), а также необъяснимые броски реактивности - так, 13 июля 1959 года мощность самопроизвольно выросла с 4 до 14 МВт(тепловых) за две минуты. 26 июля 1959 года смена заглушила реактор и приступила к осмотру кассет. Как оказалось, 13 из 43 ТВС были повреждены, а топливо в них частично расплавлено. В ходе расследования выяснилось, что причиной повреждения топливных сборок стало частичное перекрытие топливных каналов продуктами разложения тетралина. Тетралин, органическая жидкость, применялся для охлаждения ряда узлов ГЦН. В июле 1959 года некоторое количество тетралина попало в первый контур, где при контакте с горячим натрием произошло его разложение. Продукты разложения частично перекрыли некоторые топливные каналы, что и привело к аварии. Проведённое моделирование ситуации помогло объяснить скачки реактивности, наблюдавшиеся персоналом. Броски реактивности происходили в те моменты, когда из топливных каналов вытеснялся натрий. С точки зрения нейтроники, натрий в SRE являлся поглотителем, и его потеря в части каналов оборачивалась ростом реактивности. Широкую общественность в те годы в детали аварий на ядерных объектах старались не посвящать. Долгое время подробная информация об аварии на SRE оставалась только во внутренней документации американских профильных ведомств. Более-менее открыто об аварии заговорили только спустя пару десятилетий. Этому якобы способствовала группа студентов, раскопавшая сведения о случившемся в пыльных архивных документах. Споры о том, был ли выброс и смог ли натриевый теплоноситель перехватить вышедшие из топлива осколки деления, продолжаются до сих пор.
Один из основных уроков, которые должны были быть выучены после аварии на SRE - в графитовых системах теплоноситель является поглотителем. К сожалению, говорить о полноценном обмене информацией между странами, развивающими атомную энергетику, в эпоху холодной войны не приходилось. Как знать, как изменилась бы конструкция РБМК, если бы Советский Союз получил своевременный доступ к данным по аварии 1959 года? Вывод из эксплуатации В 1967 году реактор SRE вступил в последний этап своей жизни - вывод из эксплуатации. Сначала был слит натрий из первого и второго контуров, выполнены мероприятия по дезактивации объекта. В 1972 году с площадки вывезли свежее и облучённое топливо. В 1974 году начались работы по снятию оболочек твэлов. В 1977-1978 годах был демонтирован и разрезан основной корпус реактора. Последнее на площадке здание было ликвидировано в 1999 году. А в 2014 году в Саванна-Ривер завершились работы по переработке ОЯТ реактора SRE. Конечно, это не переработка в смысле замыкания топливного цикла с выделением делящихся элементов. Топливо было растворено и смешано с ОЯТ других исследовательских установок, после чего полученная смесь была направлена на длительное хранение. Ключевые слова: История, США, Статьи Другие новости: Два энергоблока строящейся Нововоронежской АЭС обойдутся Росатому в 215 млрд рублей 2600 долларов за установленный киловатт. В мире действует 437 блоков - PRIS В 2014 году пущено три новых блока, не закрыт ни один. Мы не комментируем эту ситуацию. У меня нет информации. |
Герой дня 
Юрий Драгунов: нам помогла инженерная интуиция Ваш институт - главный конструктор РБМК и патриот этого реактора. Беритесь не только за обоснования, но и за генподряд. Беритесь за всё и отвечайте за всю организацию работ. ИНТЕРВЬЮ
Юрий Стужнев МНЕНИЕ
Smith 
|
