Отказ от циркония ради безопасности: цена вопроса? Опции

[nakos]

Собственно тема в теме...
Какие альтернативы оболочкам ТВЭЛов существуют?
Навскидку, нержавейка. Придётся поднять обогащение; будут непроизводственные потери нейтронов и расход У235 возрастёт. Проблема водорода будет уменьшена, но не устранена. Но может быть это оправдано, хотя бы для станций старых и высокого риска, как Фука? Возможно отказ от циркония и переход на нержавеку - альтернатива закрытию АЭС?
Что думаете господа?

Сообщение отредактировал nakos - 25.11.2011, 3:28

[VBVB]

Довольно познавательный и интересный маитериал относительно перспективы замены циркониевой оболочки твэлов на нержавеющую сталь для имеющихся в стране ВВЭРов и РБМК.
http://proatom.ru/modules.php?name=News&am...le&sid=4199
Авторы пишут, что за счет перехода на новое плотное композитное топливо с обогащением 4,95% по урану-235 возможно на ВВЭРах достигать выгорания около 100 ГВт*сут/тонн. Или соответственно, удлинить топливную компанию на 30% времени.
Для нового типа ядерного топлива, согласно расчетам:

Коэффициент воспроизводства увеличивается с 0,55 до 0,7. За счет этого увеличение кампании в эффективных днях может быть более 30% (до 500 дополнительных эффективных дней) или обогащение урана может быть снижено с 4.95 до 3.7%.
Преимущество в повышенной реактивности топлива можно использовать для увеличения времени между перегрузками, то есть увеличить КИУМ. При этом вместо годичного или полуторагодичного цикла можно перейти на двухгодичный цикл.

Сообщение отредактировал VBVB - 26.12.2012, 19:30

[asv363]

Довольно познавательный и интересный материал относительно перспективы замены циркониевой оболочки твэлов на нержавеющую сталь для имеющихся в стране ВВЭРов и РБМК.
http://proatom.ru/modules.php?name=News&am...le&sid=4199
Авторы пишут, что за счет перехода на новое плотное композитное топливо с обогащением 4,95% по урану-235 возможно на ВВЭРах достигать выгорания около 100 ГВт*сут/тонн. Или соответственно, удлинить топливную компанию на 30% времени.
Для нового типа ядерного топлива, согласно расчетам:

Однако, авторы статьи пишут:

1. Введение
Для обеспечения качественного скачка в разработке твэлов нового поколения и для повышения конкурентоспособности на рынке производства электроэнергии предлагается перейти от твэла контейнерного типа, возможности модификации которого практически исчерпаны, к твэлу дисперсионного типа на основе ураноемкого топлива U-Mo, U-Nb-Zr, U3Si с матрицей из циркониевых сплавов (METMET), обеспечивающей металлургическое сцепление и совместимость компонентов твэла. [1-3] (рис. 1). При этом без изменений остаются конструкция реактора, активной зоны и даже размеры, форма и материалы оболочки твэла.

Про стальную оболочку твэл (для ВВЭР), как я понял, это экстраполяция экспериментальных данных, по результатам работ НИИАР, проведенных по соглашению с авторами. Основная идея - другая структура твэла. Экветики всякие, опять же.
Разъясняйте, уважаемый VBVB. Если начинка, точнее засыпка твэла так хороша, зачем менять материал оболочки?

[VBVB]

Про стальную оболочку твэл (для ВВЭР), как я понял, это экстраполяция экспериментальных данных, по результатам работ НИИАР, проведенных по соглашению с авторами. Основная идея - другая структура твэла. Экветики всякие, опять же.
Разъясняйте, уважаемый VBVB. Если начинка, точнее засыпка твэла так хороша, зачем менять материал оболочки?

Интересна следующая информация из вышеуказанного материала

Дисперсионные композиции с гранулами топлива из UO2, U-5Nb-5Zr и U3Si с циркониевой матрицей в оболочке из нержавеющей стали диаметром 5.8 мм были облучены при температурах в топливном сердечнике 350-500 °C до выгораний 0.8, 0.5 и 0.4 г-оск/см3 соответственно, что в пересчете на штатный твэл ВВЭР-1000 составляет 100, 67 и 53 МВт*сут/кгU без разгерметизации и изменения размеров топливного сердечника.

Смысл использовать нержавейку вместо циркония для материала оболочки твэла вытеакет из того, что предлагаемые авторами высокоураноемкие топлива являются композицией микрочастиц U-Mo, U-Nb-Zr, U3Si связанных матрицей из циркониевых сплавов, обеспечивающей металлургическое сцепление и совместимость компонентов твэла.
Авторами подразумевается, что новое топливо может перерабатываться безхимическим способом путем вскрытия оболочки твэла, вытряхивания сердечника, его дальнейшей механической деструкцци и последующей сепарацией (просеиванием) топливных частиц разного химического состава с разными размерами и плотностью.

Сначала, как в схеме DUPEC, нагревом из топлива удаляются газообразные продукты деления. Затем твэл подвергается небольшой деформации. Мостики из циркониевого матричного сплава между топливными гранулами разрушаются и содержимое твэла высыпается на сито, где более мелкие фракции выгоревшего порошка PuO2 и циркониевого матричного сплава отделяются от более крупных гранул металлического топлива, содержащего также образовавшийся плутоний.

Чтобы эта схема работала, нужно чтобы оболочка твэла была не циркониевая, поскольку в противном случае циркониевая матричная композиция, скрепляющая топливные микрочастицы в сердечнике твэла будет "прикипать" к циркониевой оболочке. Дня нержавейки степень сцепления с цирконий-основанной матрицей невелика и позволяют путем обжатия/обстукивания твэла раздробить сердечник и отделить от оболочки твэла.
IMHO, очень интересную идею товарищи предлагают.