Толерантное топливо, Вынос из Российских ТВС |
Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )
Толерантное топливо, Вынос из Российских ТВС |
28.2.2019, 23:53
Сообщение
#101
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
|
|
|
28.2.2019, 23:59
Сообщение
#102
|
|
Эксперт Группа: Patrons Сообщений: 1 424 Регистрация: 22.3.2010 Пользователь №: 4 323 |
Мне эти рассуждения по цирконий vs кремний вот что подкинули: а каковы они в быстром спектре? Ведь нейтроны прежде чем замедлиться должны преодолеть оболочку, а следовательно, если на быстром спектре поглощение будет заметно отличаться, то и количество нейтронов в медленном спектре будет просто ниже. Или в быстрых спектрах разница на столько не велика, что их не учитывают? Для изотопов без сильных "особенностей", как например для 238U (резонанс(ы) 6,67eV (10000 барн , . . .), то изменение сечения - это "закон 1/Е", т.е с энергией сечения падают, что и видно на графиках, которые привел AtomInfo.Ru. Т.о., сечения с энергией - "сильно падают" , а поток быстрых нейтронов примерно такой же как и тепловых (это условно) - поэтому для реактора на тепловых нейтронах, основная "потеря нейтронов" - в тепловой области. |
|
|
1.3.2019, 0:03
Сообщение
#103
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
То есть, близкими друг к другу. Близкими - в том смысле, что нет диких разбросов на многие порядки в сечениях. А так, я посмотрел БНАБ-78, группа 1,4-2,5 МэВ (сюда попадает средняя энергия деления). Сечение захвата циркония - 0,0053 бн Сечение захвата кремния - 0,0007 бн Относительная разница на порядок, но сами сечения малы. И на этих ядрах пойдёт другая реакция - упругое рассеяние нейтронов. Её сечения: Zr - 4,11 бн. Si - 2,9583 бн. Сравните с данными по захвату. Вероятность того, что быстрый нейтрон, попав в ядро циркония или кремния, поглотится в нём - доли процента. И по замедлению тоже скажу. Вероятность того, что нейтрон попадёт в ядро кремния и сбросит часть энергии, ниже, чем для циркония. Но на кремнии нейтрон будет терять больше энергии в соударении, потому что кремний легче циркония. Так что в быстрой части спектра чудес от замены циркония на кремний вроде бы не ожидается. |
|
|
1.3.2019, 10:55
Сообщение
#104
|
|
Ветеран форума Группа: Patrons Сообщений: 1 884 Регистрация: 8.5.2013 Из: Подмосковье Пользователь №: 33 796 |
Общее правило для прикидок на пальцах - в быстром спектре сечения взаимодействия становятся соизмеримыми с поперечными сечениями ядер. То есть, близкими друг к другу. Это называется теоремой Бора-Пайерлса-Плачека --- она из фольклора, так как никогда в виде статьи опубликована не была. Именно понимание этого обстоятельства и позволило Пайерлсу и Фришу в своем знаменитом меморандуме дать правильную (хотя и заниженную в разы --- поглощение еще не означает деления) критмассу урановой бомбы. До того, как этим меморандумом англичане не поделились с американцами, последние думали о критмассе в тонны, и американская атомная программа только после этого набрала полные обороты. |
|
|
1.3.2019, 20:42
Сообщение
#105
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 2 427 Регистрация: 16.3.2011 Пользователь №: 32 318 |
Точнее, старый кадр, помимо комментариев, что он бы в Окридже в 1960 году сделал бы твэл с хромовым покрытием за пару месяцев и с привлечением всего лишь одного парня по имени Джо из мастерских, предложил вспомнить, что у хрома можно выкинуть один из изотопов, и поглощение на хроме в тепловой области сразу резко просядет. Он грешил на 50-ый. На самом деле, 53-ий тоже не фонтан. И реально он далее интересовался, сколько всего потребуется хрома для хромирования (а толщина слоя у французов была не более 10 мкм, то есть, реально хрома на одну загрузку нужно не так уж и много), и сколько будет стоить хром, обогащённый по 52-ому. Плотность хрома - порядка 7т/м3, откуда 10мкм покрытия - это порядка 70г/м2. На одну трубку ТВЭЛа диаметром (допустим) 1см и длиной (допустим) 3.8м приходится где-то около 0.1м2 площади, то есть, 7г. Порядка 300 ТВЭЛов на АЗ, то есть, около 2.1кг на всю АЗ. На центрифугах хром обогащать будет довольно дорого - ведь нужно "выкусить" середину по массе, требуется два цикла с высокими разделениями. И газообразные соединения хрома, НЯЗ, довольно неудобные - температура испарения/сублимации высокая. Навскидку кажется, что ЕРР с обогащением хрома будет потрачено меньше, чем с вариантом дообогащения урана... но халявной халявы тоже не кажется. |
|
|
1.3.2019, 21:12
Сообщение
#106
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Порядка 300 ТВЭЛов на АЗ, то есть, около 2.1кг на всю АЗ. Старый кадр из Окриджа тоже поминал один килограмм. Но всё-таки нет. Почему 300 твэлов? В одной кассете PWR 17*17 - 250 твэлов (на самом деле, больше, но берём 250 для круглого счёта). Допустим, 200 кассет в активной зоне (на самом деле, меньше, но см. выше). Получим, увы, 50 тысяч твэлов и 350 кг хрома для них при покрытии 10 мкм. |
|
|
1.3.2019, 21:16
Сообщение
#107
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Навскидку кажется, что ЕРР с обогащением хрома будет потрачено меньше, чем с вариантом дообогащения урана... но халявной халявы тоже не кажется. Вопрос в данном случае будет не о деньгах, а о приоритете. Что нам важнее - нейтроны или деньги? Нейтроны, кстати - это тоже деньги. Дополнительное паразитное поглощение нейтронов, образующееся вследствие введения доп.конструкционного материала, потребует от нас либо увеличить обогащение, либо уменьшить глубину выгорания. Это тоже вычисляется в деньгах. Товарищ из Окриджа не столько ратовал за обогащённый хром, сколько просто хотел услышать - был ли выполнен сравнительный анализ двух вариантов (природного и обогащённого хромов)? |
|
|
1.3.2019, 23:22
Сообщение
#108
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
На центрифугах хром обогащать будет довольно дорого - ведь нужно "выкусить" середину по массе, требуется два цикла с высокими разделениями. И газообразные соединения хрома, НЯЗ, довольно неудобные - температура испарения/сублимации высокая. Изотопы хрома у нас делают. И скорее всего, именно центрифугами. СХК имеет их в номенклатуре продукции. У других комбинатов они тоже могут быть, я посмотрел только Северск, по остальным не искал. А вообще, тема центрифужного обогащения хрома очень старая. Быстрый поиск дал, например, ссылку на абстракт статьи 1989 года. https://www.researchgate.net/publication/25..._centrifugation Выкусить достаточно хвост (53, и с ним довеском 54). Посмотрите последнюю колонку по ссылке (доля в поглощении), видно, что основной враг - 53-ий изотоп. http://forum.atominfo.ru/index.php?s=&...st&p=105231 |
|
|
1.3.2019, 23:28
Сообщение
#109
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Газ у нас для него - CrO2F2 (по закупкам можно его сразу увидеть).
Пикантный вопрос, конечно, в каких объёмах возможно производить обогащённый хром. Но это мы сейчас совсем в фантастику ударимся |
|
|
1.3.2019, 23:46
Сообщение
#110
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 2 427 Регистрация: 16.3.2011 Пользователь №: 32 318 |
Выкусить достаточно хвост (53, и с ним довеском 54). Посмотрите последнюю колонку по ссылке (доля в поглощении), видно, что основной враг - 53-ий изотоп. http://forum.atominfo.ru/index.php?s=&...st&p=105231 53-й изотоп главный враг, только пока обогащать по лёгким не начали. Если мы центрифужно разделяем, то у нас со старшими уходит приличная часть 52-го хрома, а 50-й остаётся в продукте весь, сильно увеличиваясь в процентах (насколько сильно - это зависит от того, с каким остаточным количеством 53-го мы миримся). Запросто может выйти так, что после удаления всего 53 и 54, доля 50-го вырастет так, что разница с природным хромом будет в считанные (первые) разы, а то как бы и хуже не стало. А хотелось бы разницы в меньшую сторону на десятичный порядок-полтора. Так что придётся удалять и 50-й. С оценкой ТВЭЛов в 300 штук - я накосячил, не домножив на количество сборок. Если речь уже идёт на сотни кило, то становится совсем неприятно. Тут уже и электромагнитные методы не помогут, только центрифуги, а центрифуги - они такие... ...если ударяться в фантастику, то хром - конечно, очень подходящий для лазерного обогащения изотоп: оптические переходы очень удобные, фотохимия богатая. Но сложно себе представить, что кто-то будет вбухивать деньги в технологию лазерного обогащения с такой узкой нишей у целевого продукта. Сообщение отредактировал Татарин - 1.3.2019, 23:48 |
|
|
2.3.2019, 9:46
Сообщение
#111
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Пока речь идёт о хроме как материале для покрытия оболочек - согласен, все разговоры об обогащении суть упражнения для ума, не более того.
Думаю, что и товарищ из Окриджа на самом деле всего-навсего подкалывал юных манагеров Но если, допустим, взять наш 42ХНМ, который призван полностью заменить материал оболочки, то дело внезапно станет серьёзным. При такой замене, как я уже писал, нам придётся либо значительно поднять обогащение, либо сильно утонить оболочку. Утонение барьера безопасности - красная тряпка для надзора. А повышение обогащения чревато большими затратами, т.к. мы перейдём при этом границу 5%. Как минимум, последует перелицензирование всего-всего, что есть в топливном цикле, включая контейнеры. А там, где работают с растворами, возможна и переделка оборудования. Всё это сделать можно, чай не бином Ньютона, но будет стоить денег. И топливо тоже само по себе неслабо подорожает. И в этом случае вариант с обогащённым хромом, как минимум, будет смысл рассмотреть. Вдруг в нём найдётся практический смысл? |
|
|
2.3.2019, 11:27
Сообщение
#112
|
|
Опытный Группа: Haunters Сообщений: 247 Регистрация: 12.10.2010 Пользователь №: 32 047 |
|
|
|
2.3.2019, 11:30
Сообщение
#113
|
|
Опытный Группа: Haunters Сообщений: 247 Регистрация: 12.10.2010 Пользователь №: 32 047 |
Сократить выход водорода при аварии сама по себе идея стоящая. Спокойнее станет на душе.
|
|
|
2.3.2019, 11:52
Сообщение
#114
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
|
|
|
2.3.2019, 11:57
Сообщение
#115
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
А вообще, мне идея ещё покрутить центрифуги не слишком по душе.
Хотя бы из-за этого - ну какую науку, какие новые свойства мы получим, если будем обогащать не до 5%, а скажем, до 10%? И добро бы, мы в принципе не умели бы это делать. Но, как говорится, простите, всё это уже давно пройденный этап. А пересчитывать бак с раствором на критичность при повышенном обогащении (не 5, а чуть больше) - это работа для техника, даже не для инженера. Топливо надо всё-таки делать плотное. Повышать разными путями его плотность в сторону теоретической. Тут могут быть интересные результаты найдены по дороге. |
|
|
2.3.2019, 12:02
Сообщение
#116
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Сократить выход водорода при аварии сама по себе идея стоящая. Спокойнее станет на душе. Спокойнее - станет. Но вот американцы, когда у них ATF программа пошла, взяли и посмотрели - что изменилось бы, если на Фукусиме было бы ATF? Ответ, который они получили - с точки зрения масштаба аварии, не изменилось бы ничего. Так что, главное в этом деле - самих себя чрезмерно не успокаивать. |
|
|
2.3.2019, 12:04
Сообщение
#117
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
|
|
|
2.3.2019, 12:32
Сообщение
#118
|
|
Ветеран форума Группа: Patrons Сообщений: 1 273 Регистрация: 23.12.2014 Пользователь №: 34 075 |
А какая должна быть вообще конечная цель по топливу для легководников?
-------------------- Всё это мелкая рябь на волнах экономических циклов, незаметных на приливах эпох.
Накапливать ОЯТ абсурдно для здорового человека. Если мечтать — то ни в чём себе не отказывать. 8956 |
|
|
2.3.2019, 17:00
Сообщение
#119
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
А какая должна быть вообще конечная цель по топливу для легководников? Хм... А может ещё о смысле жизни поговорим? Вопрос даже не глобальный, а суперглобальный. В Стратегии-2018 в главке про топливо единственное конкретное утверждение касается топлива для быстрых реакторов: "Для РБН рассматривается в качестве перспективы нитридное топливо". Тепловые в стратегии в этой части обойдены. А также сказано вот так хитровы... то есть, аккуратно: QUOTE топливо является заменяемым элементом конструкции реакторной установки, и путем усовершенствования топлива могут быть осуществлены оперативные (достаточно быстро реализуемые) действия по улучшению эксплуатационных и ресурсных характеристик установки. По ВВЭР-С, напомню, есть требование сэкономить 50% природного урана по сравнению с ТОИ. То есть, грубо говоря, половину времени он должен работать на своём плутонии. Сразу в голову приходит MOX. Да, оксид, хорошо изученный, но со своими недостатками. И тут работы по толерантному топливу в принципе могут, наверно, помочь. Если мы оставим в покое оболочки и посмотрим на ту часть работ, что касается таблетки, то увидим, что уже сейчас говорится о плотном топливе для ВВЭР. Это, скорее всего, то самое уран-молибденовое топливо, которое у нас есть для неэнергетических реакторов. А вот далее на горизонте появляется интересный поворот. Если посмотрите статьи Савченко из Девятки, который много пишет по тематике ATF, то найдёте у него предложение по... нитридному топливу для ВВЭР. Вот круг и замыкается Нитрид для быстрых может оказаться востребованным и для тепловых, и мы сможем сблизить топливные циклы двух реакторов, теплового и быстрого. Конечно, у нитрида для тепловых будут свои особенности. Например, придётся использовать обогащённый азот по соображениям нейтроники. У него плохие отношения с водой в плане коррозии, понадобится легирование и т.д. |
|
|
2.3.2019, 17:20
Сообщение
#120
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Но это всё на довольно далёкую перспективу.
Реально нам долго ещё оставаться с оксидом. Как расчётчик (ну хорошо, как бывший расчётчик) я могу и буду говорить: "Хочу, чтобы топливо было плотным!". На что люди, занимающиеся материалами, имеют полное право ответить: "Ну и хоти!" "И что?" "И всё!" Поэтому с этой точки зрения ATF хорошо тем, что расшевелило материаловедов и конструкторов, заставило их всерьёз заняться новыми вариантами (а манагеров заставило выделить на это деньги). И это очень хорошо. |
|
|
Текстовая версия | Сейчас: 25.4.2024, 20:18 |