Generation V Опции

[AtomInfo.Ru]

Говорят, конечно, что до первых реакторов V поколения ещё лет 50, не меньше.

Говорят также, что однозначно про реакторы V поколения пока что можно определённо сказать только одно - если атомная энергетика выживет, то такие реакторы когда-нибудь будут.

А вот какими они будут?

= = = = = = = = = = = = = = = = =
В начале темы буду суммировать звучащие в теме предложения.
= = = = = = = = = = = = = = = = =


1) Новое управление - робастное и/или возвращающее реактор в исходное состояние при любом нежелательном изменении параметров. Очевидно, что полностью или почти полностью за это должны отвечать свойства реактора, а не внешние системы управления.

2) Повышенная степень автоматизации вплоть до полной (режим батарейки?).
Здесь же рядом вариант с реактором. который проще заменить, чем ремонтировать.

3) Коренное решение проблемы отвода остаточного энерговыделения при тяжёлых авариях (например, подводное размещение АЭС, обеспечивающее бесконечный конечный поглотитель, и отказ от теплоносителя).

4) То же, что п.3, но подход иной - непрерывное удаление осколков из активной зоны с последующим таким обращением с ними, что исключает или минимизирует их выход в окружающую среду при авариях (исходными вариантами технологий здесь могут быть ЖТРы).

5) Дальнейшее развитие ADS-систем с подкритичными реакторами, когда реактору для работы в обязательном порядке требуется внешний источник нейтронов (отключение источника устраняет реактивностную аварию).
Здесь же рядом варианты симбиоза с термоядом.

6) Полная свобода манёвра мощностью.

7) Новые системы преобразования энергии, значительно повышающие к.п.д. (например, прямое преобразование того или иного типа).

8) Температуры. Высокие температуры, очень-очень-очень высокие температуры, намного выше тех, что изучаются для четвёртого поколения.
Интересно, что никто не предложил высокий (10^16-10^17) поток нейтронов. Наверно, для энергетиков он не нужен.

9) Тривиальный вариант - пятое поколение есть улучшенное четвёртое (например, условный БН-1200+). Преимущество такого подхода - пятое поколение при этом может появиться намного раньше, потому что к нему не будут выдвигаться повышенные требования по инновациям. Например, БН с металлом можно попробовать назвать пятым поколением, так как металл способен дать выигрыш в экономике замкнутого цикла.

10) Ториевый цикл в разных его вариантах (например, наработка 233U в бланкетах БН с последующим использованием его в тепловых реакторах V поколения).

11) Малые легководные бассейновые реакторы для теплоснабжения населённых пунктов (работаем в привычной водной технологии, но без давления и больших температур; заодно даём дополнительные шансы для водной технологии сохраниться в энергетике).

12) Многофункциональный ЖСР (см. подробнее).
Здесь же рядом - исходная многофункциональность проектов.

13) Подземное размещение АЭС.

14) Простота и краткие сроки вывода.

15) Основные черты реакторов V поколения могут зависеть от внешних условий (например, если энергетика будет децентрализованной, то атому придётся разрабатывать малые и сверхмалые батарейки).

16) Проект должен позволять простой переход к технологиям следующего поколения, каким бы оно ни было (например, путём замены некоторых модулей).

17) Возможность применения военный/гражданский (с упором на космос по военному применению).

Сообщение отредактировал AtomInfo.Ru - 19.7.2017, 11:53

Причина редактирования: Добавил список идей и постепенно включаю в него новые пункты по ходу обсуждения в ветке

[AtomInfo.Ru]

Вообще, если подумать, то, прежде чем говорить о полной автоматизации, нужно убрать опасности остаточного энерговыделения (Фукусима).

Причём тогда уже убирать не подставлением новых кастроюлек и тазиков, а как-нибудь радикально.

Совсем радикальным методом была бы возможность резко увеличить периоды полураспадов продуктов, т.е. снизить их активность и выделение энергии в единицу времени. Но такого метода наука не предлагает (пока?).

В рамках того, что не противоречит современным научным познаниям, можно было бы поставить рядом с реактором мощный трансмутатор (скорее всего, ускоритель), чтобы он "пристрелил" топливо при аварии, разрушил изотопы, дающие основной вклад в остаточное энерговыделение.
На ехидный вопрос конструктора "И на чём вы ускоритель запустите, когда света нет?" мы гордо ответим, что у нас пятое поколение, поэтому трансмутатор запускается от никелевой батарейки
Но даже если теоретически необходимую систему ядерных реакций удастся нарисовать, всё равно технически получится такой монстр, что проще будет по старинке, кастрюльками.

Интересные возможности в этом плане дают жидкотопливные реакторы.
Да, про них говорят, что в них топливо исходно пребывает в состоянии ЗПА, ибо расплавлено.
Но в этом утверждении есть лукавство - топливо-то практически свежее, потому что мы поставим фильтры и будем его чистить от осколков в режиме онлайн.

Соответственно, на площадке обрубаются все источники питания, мы спокойно сливаем автоматически топливо в какую-нибудь резервную ёмкость и не паримся, потому что оно мало чем отличается от свежего уранового раствора.
Но есть засада. Удаляемые осколки хранятся явно где-то рядом и продолжают тепловыделять.
В общем, Фукусима из реактора переместится в хранилище удалённых продуктов деления, то есть, никуда не денется.

Тогда было бы логично сделать реактор такой, чтобы он вообще не почувствовал, что теплоноситель более не циркулирует.
Значит, уберём теплоноситель вообще.
Тепло от активной зоны отводится теплопроводностью, в самой зоне ничего не циркулирует.

Но куда оно отводится? В рабочее тело второго контура.
А у нас фукусимская авария, рабочее тело более не циркулирует. Начинает кипеть, и всё такое.
Конечно, второй контур не активный.
Можно мобилизовать местное население, армию и полицию, чтобы они подливали в него водичку из кастрюлек. Опять появляются кастрюльки, а это плохо.

А если сделать второй контур при тяжёлой аварии неограниченным по объёму и заполняемым чем-либо?
Например, водой. Например, морской водой.
Тогда вырисовывается следующая концепция.

Реакторная установка пребывает на дне морском. Тепло от зоны убирается теплопроводностью и далее вторым контуром на турбину.
При аварии распахиваются люки и установка спокойно заливается морской водой. Полностью, кроме собственно зоны.
Активная зона теплопроводностью кипятит мировой океан (флаг ей в руки и барабан на шею!), осколки надёжно изолированы в твёрдой матрице активной зоны.
Наши маленькие зелёные друзья пишут пятьдесят постов в блогосфере про то, что мы все умрём, но этим последствия аварии для населения и ограничиваются.
Потом приходит ремонтное судно, и всё. Либо ремонт, либо утилизация.

Хм-м...