Qo'rg'oshin sovutadigan tezkor reaktor - Lead-cooled fast reactor

Qo'rg'oshin sovutadigan tezkor reaktor sxemasi.

The qo'rg'oshin sovutadigan tezkor reaktor a yadro reaktori xususiyatlariga ega dizayn tez neytron spektr va eritilgan qo'rg'oshin yoki qo'rg'oshin-vismut evtektikasi sovutish suyuqligi. Eritilgan qo'rg'oshin yoki qo'rg'oshin-vismut evtektikasi asosiy sovutish vositasi sifatida ishlatilishi mumkin, chunki qo'rg'oshin va vismut kam neytronning yutilishi va nisbatan past erish nuqtalari. Neytronlar ushbu og'ir yadrolar bilan o'zaro ta'sirlashish natijasida kamroq sekinlashadi (shunday emas) neytron moderatorlari ) va shuning uchun ushbu turdagi reaktorni tayyorlashga yordam bering a tez neytronli reaktor. Biroq, sovutish suyuqligi a vazifasini bajaradi neytronli reflektor Ba'zi qochib ketadigan neytronlarni yadroga qaytarish va ushbu reaktor sxemasi uchun o'rganilayotgan yoqilg'i konstruktsiyalari kiradi unumdor uran metall sifatida, metall oksid yoki metall nitrit.[1]Kichik quvvatli qo'rg'oshinli sovutiladigan tezkor reaktorlar (masalan SSTAR ) tabiiy bilan sovutilishi mumkin konvektsiya, kattaroq dizaynlar (masalan, ELSY kabi)[2]) normal quvvat bilan ishlashda majburiy aylanishni ishlating, lekin tabiiy aylanishda favqulodda sovutish. Reaktor chiqadigan sovutish suvi harorati odatda 500 dan 600 ° C gacha, ehtimol 800 ° C dan yuqori dizaynlar uchun ilg'or materiallar bilan o'zgarib turadi. 800 ° C dan yuqori haroratlar termokimyoviy quvvatni ta'minlash uchun etarli vodorod ishlab chiqarish orqali oltingugurt-yod tsikli.

Kontseptsiya odatda juda o'xshash natriy sovutadigan tezkor reaktor, va aksariyat suyuq metall reaktorlarda qo'rg'oshin o'rniga natriy ishlatilgan. Ba'zi sovetlardan tashqari, qo'rg'oshin bilan sovutiladigan ozgina reaktorlar qurilgan atom suv osti kemasi 1970-yillarda reaktorlar, ammo bir qator yangi yadro reaktorlari loyihalari qo'rg'oshin bilan sovutilgan.

Qo'rg'oshin sovutadigan reaktor dizayni a sifatida taklif qilingan IV avlod reaktori.Ushbu reaktorni kelajakda amalga oshirish rejalariga 300 dan 400 MWe gacha bo'lgan modulli kelishuvlar va 1200 MWe darajadagi yirik monolit zavod kiradi.

Modulli yadro reaktorlari

Variantlar orasida o'simliklarning bir qator reytinglari, shu jumladan, uzoq umr ko'rish uchun oldindan ishlab chiqarilgan yadrolarga ega bo'lgan 50 dan 150 MWe (megavatt elektr) birliklari mavjud.

Qo'rg'oshin sovutadigan tezkor reaktor batareyasi kichik kalit kalit turi 15 dan 20 yilgacha yonilg'i quyish oralig'i bilan yopiq yonilg'i tsiklida ishlaydigan kassetali yadrolardan yoki to'liq almashtiriladigan reaktor modullaridan foydalangan holda elektr stantsiyasi. U uchun mo'ljallangan kichik tarmoqlarda elektr energiyasini ishlab chiqarish (va boshqa manbalar, shu jumladan vodorod va ichimlik suvi ).

Afzalliklari

  • Yoqilg'i quyish o'rniga, butun yadroni ko'p yillik ishdan keyin almashtirish mumkin. Bunday reaktor o'z yadro infratuzilmasini qurishni rejalashtirmagan mamlakatlar uchun javob beradi.
  • O'chirgandan keyin sovutish uchun elektr energiyasi talab qilinmasligi sababli, ushbu dizayn suv bilan sovutilgan reaktorga qaraganda xavfsizroq bo'lishi mumkin.
  • Suyuq qo'rg'oshin-vismut tizimlari portlashni keltirib chiqarmaydi va qochqin paydo bo'lganda tezda qattiqlashadi, bu esa xavfsizlikni yanada yaxshilaydi.
  • Qo'rg'oshin juda zich va shuning uchun yaxshi qalqon gamma nurlari.
  • Qo'rg'oshinning yadro xususiyatlari unga ijobiy ta'sir ko'rsatishning oldini olishga imkon beradi bekor koeffitsienti, buning oldini olish qiyin natriy tezkor reaktor yadrolari.
  • Ish bosimi juda past va qo'rg'oshin juda yuqori qaynash haroratiga ega 1750 daraja Selsiy, bu eng yuqori sovutish suvi ish haroratidan 1100 darajadan yuqori. Bu deyarli qizib ketish orqali reaktorga sezilarli bosim o'tkazadi.
  • Qo'rg'oshin, havoda tezda yonib ketadigan va suv bilan aloqa qilishda portlashi mumkin bo'lgan natriydan farqli o'laroq, suv yoki havo bilan sezilarli darajada reaksiyaga kirishmaydi. Bu osonroq, arzonroq va xavfsizroq saqlash va issiqlik almashinuvchisi / bug 'generatorini loyihalashga imkon beradi.

Kamchiliklari

  • Qo'rg'oshin va qo'rg'oshin-vismut juda zich bo'lib, tizimning og'irligini oshiradi, shuning uchun ko'proq qurilish yordami va qurilish narxini oshiradigan seysmik himoya talab etiladi.
  • Qo'rg'oshin arzon va mo'l bo'lsa, vismut qimmat va juda kam uchraydi. Qo'rg'oshin-vismut reaktori reaktor hajmiga qarab yuzlab tonna vismut talab qilishi mumkin.
  • Qo'rg'oshin-vismut eritmasining qattiqlashishi reaktorni ishlamay qoladi. Biroq, qo'rg'oshin-vismut evtektikasi nisbatan past erish harorati 123,5 ° C (254,3 ° F) ni tashkil qiladi, bu esa desolidatsiyani nisbatan oson bajariladigan vazifaga aylantiradi. Qo'rg'oshin 327,5 ° S yuqori erish nuqtasiga ega, ammo ko'pincha qo'rg'oshinning katta qismi osongina muzlab qolmaydigan hovuz tipidagi reaktor sifatida ishlatiladi. Qo'rg'oshin bilan sovutilgan tezkor reaktorni o'chirib qo'yilganda va ishlatilmaganda qotib qolishining oldini olish uchun uni har doim issiq ushlab turish uchun tashqi isitish zarur edi. Shu bilan bir qatorda, reaktorni to'xtovsiz faol ishda ushlab turish kerak edi, ammo bu mexanik aşınmaya olib keladi va ishlash muddatini qisqartiradi.
  • Oqish va qotish orqali sovutish suyuqligi jihozga zarar etkazishi mumkin (qarang Sovet dengiz osti kemasi K-64 ).
  • Qo'rg'oshin-vismut juda ko'p miqdorda ishlab chiqaradi polonyum, juda radioaktiv va juda harakatchan element. Bu parvarishlashni murakkablashtirishi va o'simliklarning ifloslanishi muammosini keltirib chiqarishi mumkin.[shubhali – muhokama qilish] Qo'rg'oshin kamroq poloniy kattaliklarini ishlab chiqaradi va shu sababli qo'rg'oshin-vismutdan ustunroqdir.

Amalga oshirish

Belgiya

The MYRRHA loyiha (uchun Yuqori texnologiyali dasturlar uchun ko'p maqsadli hYbrid tadqiqot reaktori) - bu proton tezlatgichiga qo'shilgan yadro reaktorining o'ziga xos dizayni (shunday deb ataladi) Tezlashtiruvchi tizim (ADS) ). Bu ikkita mumkin bo'lgan konfiguratsiyaga ega bo'lgan "qo'rg'oshin-vismut bilan sovutilgan tezkor reaktor" bo'ladi. SCK • CEN, Belgiyaning atom energiyasi markazi. U birinchi muvaffaqiyatli namoyishchi asosida quriladi: GUINEVERE.[3] Loyiha 2013 yilda rivojlanishning yangi bosqichiga qadam qo'ydi, shunda Areva boshchiligidagi konsortsiumga muhandislik dizayni uchun shartnoma tuzildi.[4][5]MYRRHA xalqaro miqyosda tan olingan va 2010 yil dekabrida Evropa Komissiyasi ro'yxatiga kiritilgan[6] kelgusi 20 yil ichida yuqori texnologik tadqiqotlar bo'yicha Evropa etakchisini saqlab qolish uchun 50 ta loyihadan biri sifatida.

Rossiya / SSSR

Qo'rg'oshin sovutadigan tezkor reaktorning ikki turi ishlatilgan Sovet Alfa sinfidagi suvosti kemalari 1970-yillarning. The OK-550 va BM-40A har ikkisi ham 155 MVt quvvatga ega edi. Ular odatdagi suv bilan sovutiladigan reaktorlardan sezilarli darajada engilroq edi va maksimal quvvat va shovqinning minimal ishlash rejimlari o'rtasida tez almashinish qobiliyatiga ega edi.[iqtibos kerak ]

Deb nomlangan qo'shma korxona AKME muhandisligi tijorat qo'rg'oshin-vismut reaktorini ishlab chiqish to'g'risida e'lon qilindi.[7] SVBR-100 ('Svintsovo-Vismutovyi Bystryi Reaktor' - qo'rg'oshin-vismut tezkor reaktori) Alfa konstruktsiyalari asosida ishlab chiqarilgan va 280MVt quvvatga ega umumiy issiqlik quvvatidan 100MWe elektr energiyasini ishlab chiqaradi,[7] suv osti reaktorlaridan taxminan ikki baravar ko'p. Agar ko'proq quvvat talab etilsa, ular 16 kishigacha bo'lgan guruhlarda ham foydalanishlari mumkin.[7] Sovutish suyuqligi yadrodan o'tayotganda 345 ° C dan (653 ° F) 495 ° C (923 ° F) gacha ko'tariladi.[7] 16,5% gacha boyitilgan uran oksidi U-235 yonilg'i sifatida ishlatilishi mumkin va yonilg'i quyish har 7-8 yilda talab qilinadi.[7] Prototipi 2017 yilga rejalashtirilgan.[8]

Qo'rg'oshin sovutadigan yana ikkita reaktor ruslar tomonidan ishlab chiqilgan: BREST-300 va BREST-1200[9] BREST-300 dizayni 2014 yil sentyabr oyida yakunlandi.[10]

WNA Rossiyaning boshqa mamlakatlarning ushbu sohaga qiziqishini oshirishdagi roli haqida eslatib o'tdi:[11]

1998 yilda Rossiya suvosti reaktorlari bilan ishlash tajribasidan kelib chiqqan holda ko'plab tadqiqot ma'lumotlarini maxfiylashtirdi va keyinchalik AQShning kichik reaktorlar uchun Pb yoki Pb-Bi dan foydalanishga bo'lgan qiziqishi ortdi.

Qo'shma Shtatlar

Nuclear Engineering International ma'lumotlariga ko'ra, Hyperion quvvat moduli dan foydalanib, ushbu turdagi bo'lishi kerak edi uran nitridi kvarts reflektoridan foydalangan holda HT-9 naychalari ichiga tushirilgan yoqilg'i va sovutish moddasi sifatida qo'rg'oshin-vismut evtektikasi.[12]

The Lourens Livermor milliy laboratoriyasi ishlab chiqilgan SSTAR qo'rg'oshin sovutadigan dizayndir.

Germaniya

The er-xotin suyuqlik reaktori (DFR) - bu Germaniyaning afzalliklarini birlashtirgan loyihasi eritilgan tuz reaktori bilan suyuq metall sovutilgan reaktor.[13] DFR selektsioner reaktor sifatida tabiiy uran va toriyni yoqib yuborishi hamda yadro chiqindilarini qayta ishlatishi mumkin. Eritilgan metallning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi tufayli DFR tabiiy ravishda xavfsiz reaktor hisoblanadi (parchalanish issiqligini passiv ravishda olib tashlash mumkin).

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ "Qo'rg'oshin sovutadigan tezkor reaktor tizimlari va yoqilg'i va materiallar muammolari". ResearchGate. Olingan 20 mart 2018.
  2. ^ Alessandro, Alembertiya; Yoxan, Karlssonb; Eduard, Malambuk; Alfredo, Ordend; Dankvard, Struve; Pietro, Agostinif; Stefano, Montif: "Evropaning tezkor reaktori - ELSY", "Atom muhandisligi va dizayni" da nashr etilgan, 241-jild, 9-son, 2011 yil sentyabr, 3470-3480-betlar
  3. ^ Science jurnali, "Reaktor-tezlashtiruvchi gibrid muvaffaqiyatli sinovdan o'tkazishga muvaffaq bo'ldi"
  4. ^ Butunjahon yadro yangiliklari, "Mirra realizatsiya sari tezlashmoqda"
  5. ^ AREVA rasmiy veb-sayti, "AREVA TA MYRRHA Loyihasi uchun Shartnoma imzolaydi"
  6. ^ Evropa komissiyasi, "Yadro chiqindilarini proton nurlari bilan nishonga olish"
  7. ^ a b v d e "Kichik tezkor reaktorlar uchun tashabbus". Jahon yadroviy yangiliklari. 2010 yil 4-yanvar. Olingan 5 fevral 2010.
  8. ^ "Og'ir metall quvvatli reaktor 2017 yilga mo'ljallangan". Jahon yadroviy yangiliklari. 23 mart 2010 yil. Olingan 26 sentyabr 2012.
  9. ^ "BREST reaktorlarining konstruktiv xususiyatlari va BREST reaktorlari kontseptsiyasini ilgari surish bo'yicha eksperimental ishlar" (PDF). US DoE, kichik modulli reaktor dasturi. Olingan 16 may 2013.
  10. ^ "Tezkor reaktor prototipini loyihalash ishlari yakunlandi - World Nuclear News". www.world-nuclear-news.org.
  11. ^ "Yadro reaktorlari - AES - Yadro reaktori texnologiyasi - Butunjahon yadro assotsiatsiyasi". www.world-nuclear.org.
  12. ^ "Hyperion U2N3 yonilg'i bilan ishlaydigan, Pb-Bi sovutadigan tezkor reaktorni ishga tushirdi". Yadro muhandisligi xalqaro. Global savdo ommaviy axborot vositalari. 20 Noyabr 2009. Arxivlangan asl nusxasi 2009 yil 26-noyabrda. Olingan 3 dekabr 2009.
  13. ^ Ikki tomonlama suyuqlik reaktori

Tashqi havolalar