SSTAR - свинец из Америки

Владимир Рычин, AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 22.10.2016

Интерес к реакторам со свинцовым реакторам в прошлом году внезапно подогрела компания "Westinghouse", аннонсировавшая планы создать быстрый реактор V поколения со свинцовым теплоносителем.

По тем данным, что есть в распоряжении электронного издания AtomInfo.Ru, компания по-прежнему не отказывается от сделанного выбора, хотя точно также по-прежнему не приоткрывает завесы таинственности хотя бы над обшей концепцией, не говоря уж об обликовом проекте свинцовой установки.

Пока "Westinghouse" помалкивает, есть время вспомнить о другом американском свинцовом проекте - реакторе SSTAR, предложенном в Аргоннской национальной лаборатории.

В 2007 году американские специалисты достаточно подробно рассказали о SSTAR во время работы в Обнинске "Быстрого клуба". С тех пор об этом проекте вспоминали нечасто, и судьба его непонятна.

Реактор для международных потребителей

Прежде чем говорить о SSTAR, стоит вспомнить, в какое время проект приобрёл известность. Великие державы одна за другой выдвигали инициативы со своим видением того, как следует реорганизовать мировую атомную энергетику.

Естественно, свои предложения были и у США, их оформили в виде забытой сегодня инициативы GNEP.

Одной из составляющей американского плана реорганизации было создание сети региональных центров, обменивающихся между собой делящимися и сырьевыми материалами, а также поставляющих странам-заказчикам топливо и забирающих у них ОЯТ.

Архитектура системы с региональными центрами.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Реактор SSTAR должен был существовать именно в такой системе. Причём - невиданная вещь! - американские разработчики предполагали свой быстрый реактор для международных потребителей, а не для развёртывания в региональных центрах.

Реактор SSTAR

Реактор SSTAR (Small Secure Transportable Autonomous Reactor) - модульный быстрый реактор мощностью 19,8 МВт(э), или 45 МВт(т). Блок с таким реактором в состоянии обслуживать город с населением до 25 тысяч человек.

При разработке концептуального проекта SSTAR ставились следующие цели:

      - простота проекта и эксплуатации;

      - отсутствие промежуточного контура;

      - снятие номинальной мощности за счёт естественной циркуляции;

      - как можно меньший запас реактивности на выгорание;

      - автоматический режим слежения за нагрузкой во всём диапазоне мощности;

      - упор на пассивные средства защиты;

      - устойчивость к распространению (30 лет кампания, отсутствие запасов свежего топлива на площадке);

      - самодостаточность по делящимся материалам (КВ приблизительно равен единице);

      - простота транспортировки корпуса реактора;

      - повышенный к.п.д. за счёт использования цикла Брайтона на углекислом газе сверхкритических параметров.

Основные параметры SSTAR приводятся ниже в таблице.

Параметр		Значение
Мощность, МВт(э)/МВт(т)		19,8 / 45
Активные высота/диаметр, м		0,976 / 1,22
Удельная энергонапряжённость, Вт/см3		42
Теплоноситель		Свинец
Топливо		Урановое или трансурановое нитридное, азот обогащён почти до 100% по 15N
Обогащения по радиусу, %		1,7 / 3,5 / 17,2 / 19,0 / 20,7
Оболочка твэлов		Комбинированная сталь феррит+мартенсит, сталь с высоким содержанием кремния
Длина кампании, лет		30
Входная/выходная температуры, °C		420 / 567
Расход теплоносителя, кг/с		2107
Диаметр твэла, см		2,5
Отношение размера под ключ к диаметру твэла		1,185
Объёмные доли топлива/теплоносителя		0,45 / 0,35
Высота/диаметр корпуса реактора, м		12,0 / 3,23
Толщина стенки корпуса реактора, см		5,08
ГЦН		отсутствуют
Промежуточный контур		отсутствует
Теплообменники		4 (внутрикорпусные)
Рабочее тело		sc-CO2
Входная температура CO2 на турбине, °C		552
Минимальная температура CO2 в цикле, °C		31
Расход CO2, кг/c		245

Реактор SSTAR.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Активная зона реактора SSTAR.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Топливо, оболочки, теплообменники

Соединение твэлов в пучки в SSTAR обеспечивается двумя дистанционирующими решётками, наподобие того, как это делается в легководных реакторах.

Решётки приварены к направляющей трубе и удерживают твэлы пружинами, допуская температурное расширение твэлов.

Дистанционирующие решётки SSTAR.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Использование сверхкритического цикла Брайтона побуждает работать с максимальной температурой оболочек твэлов порядка 650°C.

Поэтому в SSTAR рассматривались перспективные материалы оболочек - в частности, феррито-мартенситная сталь с поверхностным слоем из стали, оптимизированной по содержанию кремния.

Сталь с кремнием устойчива к коррозии при высоких температурах, однако имеет плохие характеристики по стабильности под облучением. Феррито-мартенситная сталь отвечает за прочность оболочки и за устойчивость к облучению.

Теплообменник SSTAR схематично показан на рисунке ниже. Свинец движется сверху вниз, углекислый газ - снизу вверх. При температурах свыше 250°C эти два вещества химически не реагируют друг с другом.

Теплообменник SSTAR.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Слежение за нагрузкой производится автоматически, путём изменения теплоотвода от активной зоны, при этом мощность реактора устанавливается на новом уровне за счёт обратных связей по реактивности. Перемещения стержней СУЗ при этом не требуется.

Изменение реактивности за 30-летнюю кампанию за счёт выгорания составляет менее 1 доллара. По ходу кампании будут требоваться незначительные изменения положения стержней СУЗ.

Ключевые слова: Свинец, США, Статьи, Владимир Рычин

---

Другие новости:

В системе закупок атомной отрасли предлагается ввести аудит поставщиков до проведения торгов

Мы не хотим, чтобы у нас возникали такие ситуации, как при закупке циркуляционных насосов для Нововоронежской АЭС - 82 месяца потрачено, а результата нет.

Госдума приостановила соглашение с США по утилизации плутония

445 голосов "за", один воздержался.

Документы на сооружение 5 и 6 блоков АЭС "Куданкулам" подпишут до конца года

Будут подписаны генеральное рамочное соглашение и протокол о предоставлении кредита.

---

---

---

---

Поиск по сайту: