AtomInfo.Ru


ЖСР TAP

AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 18.02.2017

Окриджская национальная лаборатория (ORNL) выпустила в январе 2017 года отчёт с результатами нейтронно-физического анализа проекта ЖСР компании "Transatomic Power Corporation" (TAP).


В статье использованы материалы ORNL и компании TAP.

С критическим взглядом на перспективы энергетических жидкосолевых реакторов можно ознакомиться в эксклюзивном интервью для AtomInfo.Ru Георгия Тошинского.

TAP и MSRE

Компания TAP создана в 2011 году. В компании ведутся разработки проекта жидкосолевого реактора энергетической мощности.

Финансовую поддержку компания получает от венчурных фондов и инвестиционных компаний. В рамках программы GAIN компания сотрудничает с ORNL, где проводятся нейтронно-физические исследования предлагаемой концепции.

Проект ЖСР TAP базируется на решениях, использованных в окриджском жидкосолевом реакторе MSRE. Однако в нём есть два принципиальных новшества.

В MSRE в качестве топлива использовалась сложная смесь LiF-BeF2-ZrF4-UF4. В проекте TAP предлагается перейти на LiF-UF4.

Новая соль позволяет резко увеличить содержание в топливе урана - с 0,9% до 27,5%. Следовательно, вместо оружейного (93%) урана можно перейти к урану реакторного обогащения. При этом температуры плавления обеих солей примерно равны - 434°C и 490°C, соответственно.

Второе новшество, принятое в TAP - отказ от графитового замедлителя. Графит обладает подходящими для замедлителя сечениями захвата и хорошо соседствует с жидкими солями. Но приращение летаргии на акт соударения у графита относительно невелико, соответственно, объёмная доля графита в активной зоне должна быть большой.

По этой причине, в проекте TAP в качестве замедлителя выбран гидрид циркония. Следствием такого решения стала, в частности, возможность уменьшить размеры активной зоны и поднять удельную энергонапряжённость.

Разработчики ЖСР TAP отмечают, что в их проекте возможно достигать сверхглубоких выгораний - как минимум, вдвое больших, чем в легководных реакторах. Они подчёркивают также, что осознанно выбрали более мягкий, чем в быстрых реакторах, спектр нейтронов с целью уменьшить интегральное за кампанию воздействие быстрых нейтронов на конструкционные материалы.

Проект ЖСР TAP

Проект ЖСР TAP представляет собой проект реактора тепловой мощностью 1250 МВт(т) и электрической мощностью 520 МВт(э).

В состав первого контура входят корпус реактора, насосы и теплообменник. Конструкционные материалы - сплав на основе никеля, обладающий хорошими характеристиками по устойчивости к коррозии со стороны жидких солей.

Выходная температура жидкой соли первого контура - порядка 650°C.

Рабочее тело второго контура, состоящего из нескольких петель - жидкая соль LiF-KF-NaF. Второй контур соединён с третьим через парогенераторы, в третьем контуре производимый пар подаётся на турбину.

По третьему контуру рассматривается также вариант с циклом Брайтона на углекислом газе сверхкритических параметров sc-CO2.

В проекте предусмотрены система удаления осколков деления из первого контура и система подпитки топливным материалом. Масса топлива в активной зоне поддерживается в ходе кампании на примерно постоянном уровне, что позволяет реактору сохранять критичность на протяжении десятилетий.

Компоновка ЖСР TAP

Принципиальная схема блока с ЖСР TAP.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.


A - корпус реактора;
B - насосы для перекачки жидкого топлива;
C - теплообменники первого контура;
D - аварийная арматура (freeze valve);
E - дренажный бак первого контура;
F - насосы второго контура;
G - парогенератор;
H - дренажный бак второго контура;
I - бассейн-ловушка топлива.

Аварийная арматура (freeze valve) представляет собой отвод от реактора, запечатанный в нормальных условиях пробкой из соли, находящейся в твёрдом состоянии за счёт электроохлаждения.

При аварии с потерей внешнего питания, электроохлаждение прекращается, солевая пробка расплавляется и теплоноситель первого контура сливается во вспомогательный бак (бассейн-ловушку). СЦР при этом прекращается благодаря отсутствию во вспомогательном баке замедлителя и благодаря его геометрии.

Активная зона ЖСР TAP

Активная зона ЖСР TAP имеет цилиндрическую форму. Теплоноситель, он же жидкое топливо, прокачивается через сборки замедлителей, набранные из стационарных и перемещаемых стержней малого диаметра и состоящих из гидрида циркония и устойчивой к коррозии оболочки.

Отношение объёмных долей замедлителя и жидкой соли за время кампании изменяется с помощью перемещаемых стержней замедлителя. Соответственно, за время кампании спектр нейтронов смещается из области промежуточных энергий в тепловую область.

Под промежуточным спектром здесь понимается такой спектр, при котором большинство делений происходит в диапазоне от 1 эВ до 100 кэВ.

В отчёте TAP используется иное определение промежуточного спектра - спектр, в котором большая часть нейтронов находится в диапазоне от 1 эВ до 1 МэВ.

Для топлива в работе ORNL были предусмотрены три сценария:

      - обогащение начальной загрузки 5%, обогащение подпитки 5%;

      - обогащение начальной загрузки 5%, подпитка материалом из ОЯТ LWR;

      - обогащение начальной загрузки 10%, обогащение подпитки 19,9%.

Активная зона ЖСР TAP

Спектры нейтронов в ЖСР TAP (замедлитель ZrH1,66).
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.


BOL - начало кампании;
EOL - конец кампании.

Результаты ORNL

Из отчёта ORNL можно заключить, что проект ЖСР TAP пока находится на уровне поисковых исследований. В отчёте отмечается, что он соответствует первому этапу совместных работ ORNL и TAP.

Для нейтронно-физических исследований на первом этапе применялись двумерные модели. Использованный код - ChemTriton, в состав которого входят SCALE для расчёта реактивности и потоков и модуль SCALE/TRITON для расчётов выгорания.

Из результатов, полученных на первом этапе, в отчёте ORNL делается следующий вывод.

При работе с промежуточным спектром на протяжении первых 15 лет кампании в реакторе образуется достаточное количество делящегося плутония, чтобы обеспечить достижение глубины выгорания 87,8 ГВт×сут/т после 29 лет работы.

На следующих этапах будут предприняты уже более серьёзные расчёты с использованием трёхмерных моделей.

Планируется изучение коэффициентов реактивности, пространственного распределения энерговыделения, алгоритмов перемещения стержней замедлителя, боковых и торцевых отражателей, флюенса на стержни замедлителя и других параметров.

Эти расчёты потребуют большего компьютерного времени, однако они необходимы для разработки проекта ЖСР TAP в целом.

Ключевые слова: Жидкосолевые реакторы, США, ORNL, Статьи


Другие новости:

"Скорпион" застрял во втором блоке Фукусимы

Робота решено оставить внутри.

Марина Нефёдова назначена новым генеральным директором В/О "Изотоп"

Борис Акакиев продолжит работать в компании.

Японские специалисты познакомились с достижениями ФЭИ в области реакторов на быстрых нейтронах

Фоторепортаж.

Герой дня

Алексей Подлесных: от Нововоронежа до Прорыва

Алексей Подлесных: от Нововоронежа до Прорыва

Больше всего запомнилось, как мы готовили блок к пуску. Одна из последних операций была такой - блок уже на параметрах, разогретый, а от нас требовалось подсоединить БЭР. С тех пор имею право рассказывать, что сидел на крышке работаюшего реактора.



ИНТЕРВЬЮ

Дмитрий Клинов

Дмитрий Клинов
Во Франции конференций, аналогичных "Нейтронике", не проводится, они участвуют только в мероприятиях МАГАТЭ. Если наше сотрудничество с Францией будет продолжено, то будет реально сделать с ними совместную конференцию. Но пока это только задумки, без какой-либо конкретики.


МНЕНИЕ

Владимир Рычин

Владимир Рычин
Результат фандрайзинговой кампании на одном из специализированных сайтов говорит сам за себя - потенциальных жертвователей удалось уговорить внести целых 5890 долларов при заявленной требуемой сумме 300 тысяч долларов.


Поиск по сайту:


Rambler's Top100