ВВЭР - Супер и СКД Опции

[kuzeyli]

Благодарю АтомИнфо.ру и В.Берковича за интервью http://atominfo.ru/news9/i0464.htm . Тему считаю весьма злободневной и сам давно точил на неё зубы, но не знал как начать.

Сначала о терминах. ВВЭР с регулируемым спектром нейтронов (посредством вытеснителей) буду называть Супер-ВВЭР (СВВЭР), понимая, что это только один из возможных его вариантов. Но не буду иметь в виду ВВЭР-СКД, как вариант СВВЭР. Тем более, что у ВВЭР-СКД своих вариантов хватает. Всё это почти устоявшиеся термины разработчиков и их и буду придерживаться.

О самом интервью. Упор в ней, как видно, Вадим Яковлевич делает на ВВЭР-СКД, как на более ценном для атомной энергетики реакторе, чем СВВЭР. Что очень даже понятно, - КПД в 40% с лишним, даже КПД-брутто, не шуточное дело. Но создаётся из интервью впечатление, что ОКБ ГП, при определённых условиях (например, при твёрдом заказе на разработку ВВЭР-СКД), готов махнуть рукой на СВВЭР. Как на паллиатив по отношению к ВВЭР-СКД. Что было бы весьма печально.

Потому что ВВЭР-СКД это почти журавль в небе, а СВВЭР, - почти синица в руках, но это синица, которая со временем способна стать близкой в своих размерах к журавлю. В частности и потому, что ториевый СВВЭР мог бы стать средством создания турецкого атомпрома, по сути как дочернего АО по отношению к Росатому. Ещё лучшим таким средством был бы, конечно, ВВЭР-СКД, но когда он будет. А та же Турция ждать не будет, а воспользуется первой же иной возможностью использования своих запасов тория.

В общем, если Росатом на самом деле задался целью мировой экспансии и в области наукоёмких технологий (как второй этап этой экспансии), то можно и нужно быстро создавать Супер-ВВЭР, в том числе и ториевый. И к разработке последнего можно и нужно привлекать и турецкую сторону. А ВВЭР-СКД будет чем-то вроде венца ВВЭРов. И к нему, конечно, тоже надо стремиться.

[Kapa6ac]

Есть отрицательный опыт по материалам для реактора и активной зоны под сверхкритику.
Несколько лет назад одна наша лаборатория имела плотные контакты с канадцами на предмет сверхкритики в модификации КАНДУ. Перед тем канадцы угрохали лет 8 и с пол-сотни миллионов долларов на поиск, разработку сплавов работающих при сверхкритике ПОД ОБЛУЧЕНИЕМ. И что-то там придумали. И готовы были пить шампанское. Но случился облом. Была организована встреча канадцев со специалистами девятки, благо рядом. И специалисты девятки, внимательно изучив представленные канадцами материалы, высказали замечания, со справедливостью которых канадцам пришлось согласиться. Результат - тема канадцами была закрыта, а вместо шампанского пить горькую!

Стали, используемые в закритических ТЭС, не работают под облучением. И эту проблему вряд ли можно решить за 10 лет. Потому что, если идти от "железа", ставя то одни, то другие образцы под облучение нужны годы. Если идти от моделирования поведения структуры металла под облучением при закритических параметрах с тем, чтобы поиск сплавов был более результативным и с большим пониманием, опять таки нужны годы еще и на создание кодов на базе квантово-механических уравнений, моделирующих взаимодействие нейтронов и прочего излучения с атомами конструкций, образования дефектов, дислокаций и прочей мутаты, их эволюцию и т.д. Такой модели нет и за бугром, хотя люди работают и там, и тут, и имеют некоторые успехи.
Итого: нужно время поболее 10 лет.

[VBVB]

Стали, используемые в закритических ТЭС, не работают под облучением. И эту проблему вряд ли можно решить за 10 лет. Потому что, если идти от "железа", ставя то одни, то другие образцы под облучение нужны годы.

Согласен.
Варианты преребора разных сталей под облучением в условиях характерных для СКД могут занять не одно десятилетие. И когда наконец эти составы сталей найдут и полностью претестируют, то окажется что урана и лишнего плутония для ВВЭР-СКД уже нет. И к тому времени еще и окажется, что эксплуатируемые БНы по металлоемкости и топливной эффективности заметно уделывают ВВЭР-СКД.

Если идти от моделирования поведения структуры металла под облучением при закритических параметрах с тем, чтобы поиск сплавов был более результативным и с большим пониманием, опять таки нужны годы еще и на создание кодов на базе квантово-механических уравнений, моделирующих взаимодействие нейтронов и прочего излучения с атомами конструкций, образования дефектов, дислокаций и прочей мутаты, их эволюцию и т.д.

Видимо, такой подход может оказаться более продуктивным, учитывая прогрессирующие возможности машинных рассчетов.
Но кто коды эти писать в РФ будет?

Поскольку для СКД проблема коррозии материалов корпуса и выгородок с внутриреакторной требухой имеет помимо физического повреждения/распухания и усталостного старения и химические проблемы с взаимодействием кучи основных металлических химических элементов и продуктов их трансмутации с закритическим флюидом, то чисто кватово-механические коды не есть панацея.

Отечественные коды для методов Ab initio Molecular Dynamic (AIMD) или Carr-Parrinello Molecular Dynamic (CPMD) для целей описания чисто химического поведения сталей под действием сверкритических водяных флюидов сделать можно, но как в них учесть весь комплекс сложных взаимодействий нейтронов, рентгена, образующихся альфа-частиц, структурных дефектов и т.п. на химизм процессов и их кинетику в долговременном аспекте длительной эксплуатации сталей для СКД?

Кажется, что для целей моделирования конструкционных материалов в реакторе со сверкритическим водяным теплоносителем нужно разрабатывать специализированный подход на основе метода Reactive Molecular Dynamics. Т.е. все взаимодействия с первичными нейтронами, вторичными нейтронами отдачи, рентгеном, альфа-частицами вести на уровне соответствующих потенциалов силовых полей без прямого решения квантово-механических уравнений типа Шредингера и Кона-Шэма.
Ну а всякие структурные и химические перестройки в широком температурном диапазоне в объемных материалах Reactive Molecular Dynamics описывает очень даже неплохо.

Но я даже и представить не могу, ктобы в РФ лет за 10-15 смог бы эти коды написать и протестерировать, и какие супервычислительные ресурсы нужны для проведения такого типа расчетов. Тут обычными суперкомпьютерами не обойдешься. Потребуется распараллеливание расчетов на десяток-полтора суперкомпьютеров. И месяцы/годы расчетов пробных составов сталей.

Сообщение отредактировал VBVB - 12.10.2016, 23:22

[Kapa6ac]

Согласен.
Варианты преребора разных сталей под облучением в условиях характерных для СКД могут занять не одно десятилетие. И когда наконец эти составы сталей найдут и полностью претестируют, то окажется что урана и лишнего плутония для ВВЭР-СКД уже нет. И к тому времени еще и окажется, что эксплуатируемые БНы по металлоемкости и топливной эффективности заметно уделывают ВВЭР-СКД.
.....................
Но я даже и представить не могу, ктобы в РФ лет за 10-15 смог бы эти коды написать и протестерировать, и какие супервычислительные ресурсы нужны для проведения такого типа расчетов. Тут обычными суперкомпьютерами не обойдешься. Потребуется распараллеливание расчетов на десяток-полтора суперкомпьютеров. И месяцы/годы расчетов пробных составов сталей.

Все так!

Так ведь пишут у нас такой код. Для диссера путь уже заметно пройден и будет что представлять. И вокруг задачки постепенно собирается небольшой коллектив. Но чей-то диссер не есть решение проблемы, понятно, что только шажок к решению. Да и пахать, и пахать. Мне есть с чем сравнивать: на моих глазах шло развитие спектральных программ от РОРа до старушки ТВС-М и кое-чего поновее, еще не доведенного до аттестации - лет 30!. Перфокарты на М220 или БЭСМ таскать уже не надо, труд на порядок стал эффективней, но и задача куда как сложнее. Лет 10-15 - оптимистично.
Да и легко может быть разрушено начатое.