Активное топливо Опции

[Татарин]

С учётом появления двухкомпонентных 3д-принтеров, печатающих тугоплавкими материалами, включая керамику (Тпл < 5000C), предлагаю такую предельно простую и безусловно гениальную идею.

Топливо реактора (в космическом исполнении - вся активная его зона) печатается из оксида урана/плутония таким образом, чтобы создавать замкнутые микроконтура из сети капилляров от периметра к центру и сопел от центра к периметру. Из металлического урана на боковушках сопел печатаются электроды, сопла соединяются последовательно, итоговые 2 контакта получившейся сети выводятся наружу.

Распечатаное топливо помещается в абсолютно герметичную прочную оболочку, перед герметизацией контура заполняются цезием.
Получившийся стержень помещается в магнитное поле, создаваемое внешним сверхпроводниковым магнитом.

Смысл в том, что если стенки капилляров из материала, который цезий смачивает, то силы поверхностного натяжения будут работать как насос, затягивая жидкость от периметра в капилляры. В микроканалах жидкость кипит, пар идёт в сопло. Если в центре стержня достигается температура порядка 2000-2500С (что вполне типично для керамического топлива в самом центре топливной таблетки в обычном водо-водяном), то обеспечивается более чем достаточная для работы МГД ионизация цезиевого пара. Более того, плотность ионизирующего излучения в работающем реакторе достаточна даже для эффективной неравновесной ионизации.

Получаем вполне эффективный цикл Ренкина с параметрами 2500К/1000К и индикаторным КПД порядка 10-30 процентов. Сколько-то теряется на трение в жидкости, в газе, на внутреннее электрическое сопротивление и т.п., но! Но при этом:

а) наружний магнит - это всё из "вспомогательного" оборудования реактора. Фактически, мы имеем активную зону, из которой прямо идут провода. Дополнительной массы - абсолютный минимум, вся масса реактора состоит из топлива + системы управления + магнит. Идеально для космического реактора.
б) изначально цикл использует сверхвысокие параметры, недостижимые для реактора с "внешним" теплоносителем; но все вещи, которые находятся тут при высокой температуре (а их самый минимум) - и так находятся при такой температуре в самом обычном ВВЭР;
в) все эти высокотемпературные вещи не требуют ресурса больше, чем у топлива, потому что меняются вместе с ним;
г) такое дополнение никак не мешает переработке;
д) внутреннее преобразование позволяет увеличить топливосодержание активной зоны на те же проценты КПД: тепла через периметр топлива прокачивается столько же, при этом каналы МГД играют роль аккумулятора ГПД;
е) новшество увеличивает безопасность, потому что это ничто иное, как тепловая труба (только с пользой) от центра к периметру, есть магнитное поле или нет, теплоотвод работает;;
ж) высокие параметры сбросного тепла (до 700С, и при желании выше) позволяют вторым контуром продолжить преобразование тепла в энергию, достигая итогового ОЧЕНЬ высокого КПД, до 60+%, немыслимого сейчас никаким иным образом. Повышение же КПД с 30 процентов до 60 для традиционной АЭС уменьшает то же дорогостоящее паровое-тепловое хозяйство вчетверо.

[alex_bykov]

Допустим, конструкционно такую зону сделать можно. Допустим даже, что всё управление будет вынесено за пределы зоны (отражателем).
Возникают следующие вопросы:
1) обратные связи в такой зоне (как не влететь в саморазгон),
2) запас реактивности на выход зоны в рабочую точку. При отрицательных обратных связях это будет мнооооого,
3) запас реактивности на отравление и выгорание (сколько и в каком режиме придётся зоне работать?)

Мне одному эти вопросы кажутся сводящими на нет всю прелесть предложенного?

[nuc]

Допустим, конструкционно такую зону сделать можно. Допустим даже, что всё управление будет вынесено за пределы зоны (отражателем).
Возникают следующие вопросы:
1) обратные связи в такой зоне (как не влететь в саморазгон),
2) запас реактивности на выход зоны в рабочую точку. При отрицательных обратных связях это будет мнооооого,
3) запас реактивности на отравление и выгорание (сколько и в каком режиме придётся зоне работать?)

Мне одному эти вопросы кажутся сводящими на нет всю прелесть предложенного?

Обратные свяди решаемы, "Древнеримский (?) Бог моря" тому пример.