VTR - обзор от разработчиков

AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 05.04.2022

Судьба проекта по строительству в США быстрого натриевого исследовательского реактора VTR не определена. Бюджетное финансирование сокращается, и нельзя исключить, что проект будет полностью отменён.

Сторонники проекта в США предпринимают усилия по его спасению и доказывают необходимость обладания реактором подобного класса для отработки перспективных технологий.

Группа авторов из нацлабораторий и министерства энергетики (DoE) США опубликовали в марте 2022 года в журнале "Nuclear Science and Engineering" статью под названием "The Versatile Test Reactor Project: Mission, Requirements, and Description" (первый автор - J.Roglans-Ribas).

Задачи VTR

В статье излагается предыстория появления проекта VTR и перечисляются основные соображения, благодаря которым в 2017 году в DoE был сделан вывод о необходимости строительства такого реактора.

Утверждалось, что новый исследовательский реактор должен позволить решать следующие задачи:

• предоставлять среду с интенсивным облучением нейтронами, спектр которых близок к спектрам быстрых реакторов, для определения стойкости материалов к облучению и их химической совместимости с другими реакторными материалами, особенно с теплоносителями;

• обеспечивать возможности для экспериментальных исследований, дающих фундаментальное понимание характеристик материалов, проверку моделей и проверку в инженерном масштабе качества материалов в поддержку усилий по лицензированию;

• быть готовым обеспечивать исследования в поддержку различных технологий;

• обладать гибкостью при проведении облучательных экспериментов (краткосрочные и долгосрочные эксперименты, возможность проводить измерения на месте и быстро извлекать образцы, и так далее);

• в конечном итоге вернуть Америке лидерство в атомных технологиях, а американским атомным компаниям - конкурентоспособность на мировых рынках.

На последний пункт хотелось бы обратить особое внимание. С одной стороны, его включение в список имело адресатом политиков и конгрессменов, выделяющих деньги.

С другой стороны, видно, что авторы действительно считают наличие аппарата класса VTR необходимым условием для мирового лидерства. Для нас это важное наблюдение в свете ещё не так давно проходивших дискуссий о том, нужно ли России строить МБИР.

Требования к VTR

Далее в статье приводятся требования к характеристикам, заданные до начала проектирования реактора VTR. Перечислим их ниже:

• максимальная плотность потока быстрых (>0,1 МэВ) нейтронов не менее 4×10¹⁵ н/(см²с);

• повреждающая доза для испытываемых материалов не менее 30 с.н.а./год;

• активная длина облучаемых образцов 0,6 м < L < 1 м, что позволит проводить облучательные эксперименты с длинами образцов, характерными для активных высот топлива перспективных реакторов;

• irradiation volume не менее 7 L (в других публикациях уточнялось, что должны быть предусмотрены петли внешним диаметром 0,1 м и длиной от 0,1 до 1 м);

• позиции в активной зоне и замкнутых петлях, пневмопочта для испытаний образцов в натриевой, свинцовой, свинцово-висмутовой, гелиевой и жидкосолевой петлях;

• наличие топлива для стартовой загрузки и сценарии обращения с ОЯТ реактора VTR.

Для сравнения можно посмотреть основные характеристики реактора МБИР.

Для снижения технологических рисков при проектировании реактора VTR было согласовано следующее:

• основные проектные решения выбирались из ранее разработанных проектов реакторов того же класса; в первую очередь, речь идёт о проекте PRISM, в своё время разработанном GE/Hitachi, из которого были заимствованы с определённой переработкой решения по реактору, первому контуру и системам безопасности;

• топливо для VTR выбиралось, в том числе, исходя из наличия накопленной о его применении информации и опыта работы с ним в США;

• при проектировании значительная роль отводится цифровой инженерии (digital engineering);

• также в проекте большой упор делается на внутренне присущие черты безопасности и пассивные системы безопасности, а в целом проект должен соответствовать требованию "быть простым при проектировании и в эксплуатации".

Активная зона

В статье приводятся некоторые сведения из концептуального проекта VTR. Тепловая мощность реактора примерно 300 МВт(т).

Активная зона собирается из 66 ТВС, шести кассет со стержнями регулирования и трёх кассет АЗ. Предусмотрены 10 позиций для экспериментов. Активную зону окружает отражатель, за ним - биологическая защита.

Щёлкните левой клавишей для просмотра

Каждая ТВС состоит из 217 твэлов с проволочной навивкой. Активная высота 80 см, также имеется газовая полость высотой 80 см. Материал оболочек твэлов и других конструкционных элементов ТВС - сталь HT-9.

Состав свежего топлива - 70% урана (обогащение 5%), 20% плутония, 10% циркония. В настоящее время коммерческого производства такого топлива в США нет.

Более подробно о концептуальном проекте VTR по состоянию на конец 2020 года можно прочитать в публикации AtomInfo.Ru.

Текущее положение дел

В заключительной части статьи авторы остановились на текущем состоянии дел в проекте, не затрагивая при этом проблемы финансирования.

Основные усилия проектной группы были направлены на создание концептуального проекта и соображений по безопасности, требовавшихся для получения промежуточного утверждения CD-1.

Подробнее об этом - в публикации AtomInfo.Ru.

После утверждения CD-1 группа разработчиков проекта VTR направила свои усилия на разработку technology maturation plans (TMP) для ключевых компонентов и на мероприятия по снижению рисков, которые включают оценку вариантов конструкции для конкретных систем.

Technology maturation plan (TMP) - документ планирования, который в деталях описывает этапы, необходимые для разработки технологий, являющихся менее зрелыми, чем желательно, до того момента, когда они будут готовы к внедрению в проект.

Эти работы были завершены летом 2021 года, что подготовило проект к началу предварительного этапа технического проектирования. На этом этапе вместо группы концептуального проектирования, возглавляемой GE/Hitachi, главную роль должна взять на себя проектно-строительная группа под руководством "Bechtel".

По топливному направлению рассматриваются имеющиеся на объектах министерства энергетики США возможности по фабрикации, а также определяются варианты поставки топливных материалов и разрабатываются технологии изготовления.

Процесс изготовления металлического топлива в целом будет схож с процессом, использовавшемся в прошлом при изготовлении топлива для реактора EBR-II и образцов металлического топлива для реактора FFTF. Однако потребуется привести его в соответствие с современными требованиями и масштабировать для более крупных партий топлива.

Авторы статьи выразили надежду на то, что к этапу разработки техпроекта для VTR удастся перейти в середине 2022 года. Вопрос о том, будут ли на эти цели выделены денежные средства, авторы не затронули.

Ключевые слова: Быстрые натриевые реакторы, Исследовательские реакторы, VTR, США, Статьи

---

Другие новости:

Пусковой блок "Karachi-3" впервые вышел на номинал

Четвёртый "Дракон" в мире и второй за пределами Китая.

"Natrium" - орегонские сомнения

Вокруг проекта слишком много неопределённостей.

Кения выбрала две площадки

Килифи и Квале.

---

---

---

---

Поиск по сайту: