ВВЭР-С Опции

[AtomInfo.Ru]

Отдельная тема по ВВЭР-С, т.к. это не СКД.

Для затравки интервью Мохова.
http://atominfo.ru/newse/l0453.htm

[AtomInfo.Ru]

Смеха ради быстро прикинул на пальцах.

Если тупо заменять в ВВЭР лёгкую воду на тяжёлую, не меняя геометрии, то будет резкая потеря размножающих свойств. Порядка 0,1 в к-беск для состава 50% H2O+50% D2O. Такой реактор проработает не год, а полгода.
Заодно это даёт некоторое представление о масштабах пертурбаций для случая, когда гомогенное размешивание двух вод будет нарушено.

Тяжёлую воду обязательно потребуется убирать из лёгкой по ходу дела. Масштаб установки (и её стоимость) для очистки всего объёма первого контура от D2O даже боюсь себе представить. Надо считать, конечно, но предполагаю, что увеличенный корпус обойдётся дешевле.

[VBVB]

Смеха ради быстро прикинул на пальцах.

Если тупо заменять в ВВЭР лёгкую воду на тяжёлую, не меняя геометрии, то будет резкая потеря размножающих свойств.

И геометрию зоны придется сильно менять с радиальной и высотной вариациями степени обогащения и вытеснителей из обедненного UO2 много надо будет.
Довольно мутная идея.
Но кажется, что если в начале первой кампании использовать добавку D2O на уровне 3-5%, то можно ощутимо уменьшить первичную концентрацию борного поглотителя и в итоге пару-тройку десятков кило урана-235 сэкономить с одной загрузки. Однако это возможная экономия вряд ли окупит затраты в виде нескольких десятков тонн тяжелой воды.
У нас в химии всегда считалось и считается 1 литр тяжелой воды эквивалент 1 тысячи долларов.

Проще наверное спектральное регулирование делать подбором обогащения по радиусу твс и высоте заполнения с максимальным использованием вытеснителей из обедненного урана. А если бы еще в стержнях с вытеснителями вместо обедненного UO2 на стэйкинг из урановой фольги в добавочной гермооболочке из SiC-композитов перейти, то экономия нейтронов и урана гораздо ощутимее будет, чем в разных вариантах тяжеловодного спектрального регулирования.

Сообщение отредактировал VBVB - 10.8.2014, 5:05

[AtomInfo.Ru]

У нас в химии всегда считалось и считается 1 литр тяжелой воды эквивалент 1 тысячи долларов.

Отсюда и пойдём.

Объём первого контура 1000 я не помню на память. Но в википедии вроде приличная статья про ВВЭР. Там написано, что объём 1к 370 кубометров.

Возьмём, например, равную смесь 50%H2O + 50%D2O, чтобы увидеть сильное влияние тяжёлой воды на нейтронику зоны.

Тогда

(370 кубометров * 1000 л/м3 * 1000 $/л) * 0,5 = 185 миллионов долларов будет плавать в первом контуре. И это не считая потерь.

Небольшие добавки D2O на уровне нескольких процентов - отдельный вопрос. Но сейчас я уезжаю, что-нибудь отвечу позже.

[Татарин]

Возьмём, например, равную смесь 50%H2O + 50%D2O, чтобы увидеть сильное влияние тяжёлой воды на нейтронику зоны.

Зачем так много?
Разве урановые вытеснители имеют такой объём?

Кстати, заметьте, насколько "тяжёловодный вытеснитель" всё-таки выглядит элегентнее и аккуратнее:
- в зоне не добавляется стали и/или других ненужных поглотителей,
- не добавляется никаких ассиметрий, характеристики замедлителя меняются равномерно по всему объёму,
- никаких вертикальных и прочих градиентов с вытаскиванием стержней,
- теплоотвод и полностью сохраняется на прежнем уровне,
- система обладает внутренней безопасностью: в отличии варианта со стержнями, просто вот так вытащить стержень-вытеснитель из зоны со свежим топливом не получится, нужна долгая работа машинки по разделению,
- в отличие от борной кислоты и её нейтрализаторов, тяжёлая вода - это вода, то есть, коррозионных проблем тоже меньше,
- никаких вообще дополнительных проблем по химии (типа, металлического урана, реагирующего с водой), включая вариант самой тяжёлой аварии.


...
Теперь в полной мере чувствую себя безумным изобретателем...

Сообщение отредактировал Татарин - 10.8.2014, 20:11

[AtomInfo.Ru]

Теперь в полной мере чувствую себя безумным изобретателем...

Ну почему сразу "безумным"?

Эта идея была предложена B&W и бельгийцами в 1961 году для корабельного реактора "Vulcain". Возможно, были и более ранние предложения.

B&W интерес сохранила. Пример по ссылке - краткое описание экспериментальной программы для heterogeneous reactors moderated and cooled by a variable mixture of heavy and light water.

Сразу обращу внимание на одну вещь. При дате публикации 2003 год, эксперименты касаются нейтронно-физических характеристик подобных систем, начиная с экспериментов на критику, и разработки расчётных кодов. В переводе на человеческую жизнь, это даже не детсад. И возможно, даже не ясли. Отсутствие не то, что внедрения, а хотя бы существенного продвижения намекает, что на практике не всё оказалось шоколадно.

Реакторы со спектральным регулированием (spectral shift reactor) изучаются давно, ссылок на концепции и даже проекты много, но как правило регулирование проводится стержнями. Почему? Спросить конструкторов можно, конечно, не вопрос, они ответят. От себя я всё-таки думаю так - регулирование добавками D2O потребует введения дополнительной системы обращения с D2O (подливка в контур, очистка контура, очистка D2O, равномерное размешивание во избежание стратификаций и т.д. и т.п.). Стержни такой системы не требуют. Кстати, борное регулирование, на которое Вы ссылаетесь, считается пережитком, от которого желательно избавляться - и менять один пережиток на другой аналогичный не стоит.

Ну и главное. Системный подход. Реакторы со спектральным регулированием сами по себе не самоцель. Это промежуточный ход на пути к водяным реакторам IV поколения, работающим на сверхкритических параметрах - то есть, ни на жидкости, ни на паре, а на неведомой зверушке.
Такие реакторы уже не будут тепловыми. А различия между водородом и дейтерием наиболее ярко проявляются именно в тепловой области энергий нейтронов, далее они стираются.
И сразу возникает вопрос - зачем вводить на промежуточном этапе сложную дополнительную систему обращения с D2O, от которой на следующем шаге нам придётся отказаться за её малоэффективностью или даже бесполезностью?
Наверное, поэтому всерьёз спектральное регулирование тяжёлой водой в ВВЭР/PWR никто не рассматривает.

Тема для НИР (не НИОКР! видите, в каком состоянии работы B&W?)? Почему бы и нет? Даже если для ВВЭР это никогда не потребуется, возможно, будут результаты, которые заинтересуют ториевое направление. Напрашивается кооперация с индийцами, для которых тяжёловодное направление родное. Может быть, что-то и делается, я далеко не всё знаю.