Китай - реакторы CLEAR

AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 21.10.2018

Китайский институт технологии безопасности ядерной энергетики (INEST, входит в состав академии наук КНР) ведёт разработку серии реакторов CLEAR с теплоносителями, основанными на свинце.

Специалисты института представили свои разработки на двух конференциях, проходивших в России в октябре 2018 года - на МНТК НИКИЭТ-2018 в Москве и на ТЖМТ-2018 в Обнинске.

Проекты CLEAR представляют собой целое семейство реакторных проектов различного назначения. В них используются в качестве теплоносителя свинец и свинец-висмут, на будущее рассматривается также свинец-литий.

Китайские специалисты работают по различным направлениям. Они рассматривают проекты как критических реакторов, так и ADS-систем.

В качестве финального результата работ по каждому направлению они видят реакторы-тысячники, однако стартовать в железе они планируют с реакторов мощностью не более 10 МВт(т).

Критсборка нулевой мощности CLEAR-0

Критсборка нулевой мощности CLEAR-0 - первый в серии ТЖМТ-аппаратов, к сооружению которого в институте INEST уже приступили. Первый этап строительства сборки был завершён в конце 2017 года.

Задача сборки CLEAR-0 - выступить в качестве экспериментальной платформы для отработки технологий будущих ТЖМТ-аппаратов и для валидации их проектов.

Топливо - диоксид урана обогащением 19,75%. Теплоноситель моделируется твёрдым свинцом-висмутом. Активная зона может собираться в двух режимах - критическом и подкритическом. В последнем случае для выхода на критику используется технология ADS (дополнительные нейтроны генерируются ускорителем).

Результатом первого этапа строительства сборки CLEAR-0 стало создание сборки CLEAR-0A. Она отличается тем, что в ней используется топливо из природного урана. Сборка может функционировать только за счёт нейтронов, получаемых с помощью нейтронного генератора HINEG (high intensity fusion neutron generator).

В 2018 году на сборке CLEAR-0A прошли эксперименты по измерению выхода нейтронов из ускорителя. До конца года должны быть измерены скорости деления и поток нейтронов в активной зоне.

Далее на сборке начнутся эксперименты по валидации нейтронных данных и используемых в расчётах ТЖМТ-реакторов кодов.

Теплогидравлический стенд CLEAR-S

Мощность теплогидравлического стенда CLEAR-S составит 2,5 МВт. Достигаемые температуры - до 550°C. Загрузка по свинцу-висмуту - 240 тонн, расход - до 100 м³/ч.

На стенде предполагаются эксперименты по изучению циркуляции СВТ в бассейновом аппарате, по верификации кодов (STH, RELAP и другие), по изучению взаимодействия тяжёлометаллического теплоносителя с водой.

Также предполагаются работы по валидации реакторного оборудования и систем - насосы, теплообменники, перегрузочные машины, привода СУЗ, технология теплоносителя (контроль за содержанием кислорода).

Некоторые эксперименты на CLEAR-S уже проведены - в частности, это эксперименты с насосами. Институт INEST предлагает МАГАТЭ создать на базе стенда международный бенчмарк в рамках CRP-проекта.

Теплогидравлический стенд CLEAR-S.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Сравнение CLEAR-S с другими стендами.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

ADS-реактор CLEAR-A

По направлению ускорительно-управляемых систем в институте INEST разрабатывают проект многофункционального подкритического реактора CLEAR-A - точнее говоря, линейку реакторов разной мощности под общим названием CLEAR-A.

Появление первых аппаратов из этой серии ожидается в 30-ые годы.

Отличительной особенностью проекта CLEAR-A является то, что в нём использован принцип свечи, наподобие японской концепции CANDLE.

Активная зона CLEAR-A состоит из трёх областей (снизу вверх): выгоревшая, выгорающая, размножающая. Перед началом работы реактора выгоревшей области, естественно, ещё нет, а выгорающая область является запальной.

Источник нейтронов, управляемый ускорителем, помещается в центре активной зоны по радиусу, а по высоте он находится на уровне выгорающей области. Без источника реактор глубоко подкритичен (k_эфф порядка 0,97).

Первый проект в линейке CLEAR-A - исследовательский реактор CLEAR-A10 тепловой мощностью 10 МВт(т). Топливом в нём будет диоксид урана, теплоносителем - СВТ, конструкционными материалами - сталь 316L.

Для более мощных проектов под условными названиями CLEAR-A100 и CLEAR-A1000 (электрические мощности 100 и 1000 МВт(э), соответственно) планируется переход на металлическое топливо, свинцовый теплоноситель и конструкционные материалы HT-9 и CLAM.

Реактор CLEAR-A может работать как в открытом, так и замкнутом топливном цикле. В условиях ЗЯТЦ подпитка будет осуществляться обеднённым ураном и/или торием, возвращаются в цикл уран, плутоний и миноры.

Даже при работе в открытом цикле CLEAR-A будет в состоянии утилизировать до 20% загружаемых тяжёлых металлов (уран, торий). В замкнутом цикле степень их утилизации возрастёт до 90%.

Как известно, принципиальной проблемой для коммерческих ADS-систем является создание мощного ускорителя, работающего стабильно на протяжении длительного периода времени.

Разработке ускорительной части CLEAR-A китайские специалисты уделяют большое внимание. Они намерены разработать протонный ускоритель на 900 МэВ с током до 10 мА. Такой ускоритель в одиночку сможет обслуживать реакторы CLEAR-A100, а вот для тысячника потребуется иметь в активной зоне не одну, а семь мишеней-источников нейтронов.

Реактор CLEAR-M

Проект коммерческого ТЖМТ-реактора, который, по мнению специалистов INEST, может быть реализован первым - это проект CLEAR-M.

В коммерческом варианте проект носит название CLEAR-M10d. Это малый модульный реактор электрической мощностью 10 МВт(э), или тепловой мощностью 25 МВт(т).

В качестве теплоносителя предлагается использовать не СВТ, а свинец, чтобы избежать обоснований по полонию. Температура свинца на выходе из активной зоны - 500°C. Тип реактора - бассейновый, двухстеночный. Время между перегрузками - до 10 лет.

Топливо - UO₂. Начальный запас реактивности достаточно высокий (k_эфф порядка 1,08). Активная зона собирается из урана трёх обогащений - от 16,5% до 19,75%.

Парогенератор со спиральными трубками (spiral tube). Рабочее тело второго контура - H₂O, температура пара на выходе из парогенератора - 480°C.

Парогенератор CLEAR-M10d.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

В проекте предусмотрены две системы расхолаживания активной зоны при нештатных ситуациях - пассивная система воздушного охлаждения корпуса реактора и система заливки водой шахты реактора.

Уровень проработки проекта CLEAR-M10d достаточно высок. Однако, как сказал в интервью для AtomInfo.Ru представитель китайского института Мин Цзинь, первым всё-таки планируется к строительству исследовательский реактор CLEAR-M10a, то есть упрощённый вариант реактора CLEAR-M10.

Ключевые слова: Свинец, Свинец-висмут, Китай, Статьи

---

Другие новости:

В мире статус действующего имеют 453 блока, статус строящегося 55 блоков - PRIS

Учтён энергопуск "Haiyang-2".

ТЖМТ-2018 - фоторепортаж

Конференция стартовала в Обнинске 8 октября.

Загружены топливом оба реактора ПАТЭС

Физпуск в октябре-ноябре.

---

---

---

---

Поиск по сайту: