|
Навигация |
|
|
|
Журнал |
|
|
|
Атомные Блоги |
|
|
|
PRo IT |
|
|
|
Подписка |
|
|
|
Задать вопрос |
|
|
|
Наши партнеры |
|
|
|
PRo-движение |
|
|
|
PRo Погоду |
|
|
|
Сотрудничество |
|
|
|
Время и Судьбы |
|
|
| |
Re: Советский Айдахо под Мелекессом: как начинался НИИАР (Всего: 0) от на 05/08/2021
Цитата:" Первый раз читаю расчёты, что КВ БР падает с увеличением единичной
мощности. По крайней мере до величины 3 ГВт тепловых наблюдается рост КВ
на оксидах. На практических данных серии БН, на Фениксах. "
Полный КВ быстрого реактора снижается с увеличением габарита /и увеличением тепловой мощности/ быстрого реактора, из-за разбавления плутония ураном-238 у которого сечение неупругого рассеяния достигает 3 барна. По сравнению с компактной 10-килограммовой сферой металлического плутония-239 окружённой тонной урана-238. От такого идеального с точки зрения КВ реактора невозможно отвести много тепла. Поэтому разбавляют плутоний ураном-238, в количестве допустимом по условию критичности, для увеличения площади теплосъёма.
У плутония-239 сечение неупругого рассеяния заметно меньше, чем урана-238. В то время как в крупном реакторе уровня БН-1600, на одно ядро Pu239 порядка шести ядер урана-238. Уран очень быстро переводит нейтроны ниже порога неупругого рассеяния по энергии, где деление 239-го даёт меньше нейтронов а уран-238 вовсе их только захватывает.
Таким образом, при увеличении габарита активной зоны разбавляя плутоний ураном-238, растёт только КВ активной зоны за счёт уменьшения воспроизводства в отражателе вследствие снижения утечки нейтронов туда а также смягчения спектра. В случае БН-1200, активная зона на оксиде плутония имеет КВ 0,89. Отражатели верхний плюс нижний плюс боковой в сумме дают КВ = 0,3.
При переработке ОЯТ в первом приближении, плутоний активной зоны плюс верхнего и нижнего отражателей в виде торцов обеднённого урана в ТВЭЛах дают КВ чуть выше единицы и перерабатываются совместно. С учётом распада плутония-241 в америций за время выдержки, химпереработки и облучения в реакторе - будет как раз единица. Боковой отражатель с чистым оружейным плутонием имеет парциальный КВ~0,12 и производит ~ 130 килограмм чистого плутония-239 в год. Величина более чем скромная по меркам советской ядерной программы. С другой стороны, она получается можно сказать даром, побочным продуктом оплаченного гражданским бюджетом электричества.
Цитата: "Сравните
КВ при отношении U/Pu в АЗ 5/1 и 3/1. Эта разница определяет выбор
большого реактора, с малым содержанием плутония. Плюс радиохимия (ЯБ)
безопаснее на порядок. "
В большом реакторе парциальный КВ активной зоны ближе к единице, меньше изменение реактивности в течение кампании, что упрощает регулирование. В остальном, КВ второго "3/1" варианта будет выше. По условию критичности в одинаковом большом корпусе реактора этот случай - избыток плутония - соответствует так называемой "внутрикассетной гетерогенности". КВ растёт но время удвоения топлива почти то же самое, т.к. концентрация плутония в ТВЭЛах выше при прежнем теплосъёме. К тому же важно: сколько регулирующих стержней приходится на одну локальную критмассу. В гомогенном физически малом реакторе - все борные стержни. При ВКГ с 200 локальными критмассами - не ясно, можно ли несколько локальных околокритичных масс на один стержень. Ни одного такого реального реактора на мощности в мировой истории не работало хотя критсборки нулевой мощности делались.
Цитата:" "Нас убеждали, что оптимально 1,5-1,8
ГВтэ с уплощенной АЗ. Кувэ 0,5 Мвт/л, не менее, для темпа 16% в год.
Ессно, бланкит по максиму. "
Энергетика СССР образца 1991 года, 350 ГВт(эл), равнялась 219 реакторам БН-1600. При гипотетической возможности сделать реактор ещё в 10 раз больше, вывод одного энергоблока в ремонт создавал бы 5% дефицит мощности. И по-видимому, величине 1600 МВТ(эл) соответствовал максимум возможности транспортировки элементов оборудования с массо-габаритным ограничением железной дороги.
Цитата: "На металле или сплавах, достаточно менее 1 ГВт, чтобы получить достойный КВ. "
Наивысший КВ у 10-килограммовой сферы плутония окружённой тонной урана-238. Большой реактор позволяет приблизить парциальный КВ активной зоны к единице, когда малы изменения реактивности за кампанию и можно малым числом регулирующих стержней разбавлять активную зону.
Модель Бейкера, соответствующая при разумных предположениях тепловой мощности 1 ГВт, порядка БН-350, давала начальный КВ=1,28 и при 10-процентном выгорании текущий КВ=1,15. В случае большого реактора топливо более разбавленное ураном-238 и полный КВ ниже.
Что касается металла. Уран имеет температуру плавления 1130 Цельсия, и перепад в рабочем режиме при 550 Цельсия на оболочке ТВЭЛа окажется градусов 300 при обычном 2-кратном запасе. На оксиде может быть в 4 раза больше, что нивелирует преимущество металла в теплопроводности.
Плотность металлического урана 19,04 воды при комнатной температуре. Однако при гамма-фазе выше 805 Цельсия уже только 18,06. Если уран легирован цирконием 20% по массе для закрепления высокотемпературной кристаллической решётки, его парциальная плотность 14,45. Учитывая нестойкость материала при облучении, были идеи применять кашицу металлического топлива плотности 0,75 слитка: сдерживая её твёрдой оболочкой ТВЭЛа. Получается, парциальная плотность 0,75*14,45 = 10,8 тогда как смесь UO2 с 20% PuO2 имеет плотность 11,1 при парциальной плотности тяжёлых атомов 9,8.
Нитрид на азоте-15 даёт более высокую чем оксид в 1,3 раза парциальную плотность тяжёлых ядер, и более высокую чем возможные практические сорта металлического топлива. Плюс, нитрид высокотемпературный. Поэтому не исключено, что нитрид лучше различных разновидностей металлического топлива, в том числе таких как U3Si.
Цитата: "Возможно, Вы имели ввиду плотное топливо, когда большая зона вредна?"
На плотном нитридном топливе критмасса может быть раза в полтора меньше чем на оксиде, не принципиально. Большая активная зона хороша для приближения её парциального КВ к единице. Феноменальная устойчивость быстрых реакторов, отсутствие перекосов поля энерговыделения связана с тем что быстрые реакторы физически малые, с большой утечкой нейтронов в отражатель были сделаны все кроме "Суперфеникса".
|
|
|