IPB

Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )



Нет регистрации на форуме? Вам сюда.
> Твэл "навыворот", или быстрый натрий без натрия
Татарин
сообщение 28.10.2017, 18:48
Сообщение #1


Постоянный участник
******

Группа: Patrons
Сообщений: 2 441
Регистрация: 16.3.2011
Пользователь №: 32 318



Была тема "АЭС на резинке", нужно бы туда, но не нашёл...

Идея очень проста: берём ТВЭЛ, внутри которого - тепловая гравитационная натриевая труба. Ну, налит внутрь натрий+калий, при нагреве сплав кипит, пар летит наверх в хвостовик, хвостовик вставлен в нормальный телообменник второго контура (с тем же натрием). Дальше - парогенератор и всё такое, совершенно обычное.

Смысл?
1. Выносим из зоны бОльшую часть (до 90%) теплоносителя с малой массой - получаем лучший КВ, сравнимый со свинцом и даже лучше. Но на отработанном натрии.
2. Выносим за скобки бОльшую часть проблем при сложных и тяжёлых авариях - ну НЕТ в системе много радиоактивного натрия, и даже тот, что есть, - и тот разложен по индивидуальным "коробочкам", разгерметизировать нужно каждую.
3. Улучшаем теплообмен в первом контуре (теплообмен со сменой фазы, причём внутри ТВЭЛа поверхность теплообмена с топливом можно сделать куда более развитой, чем снаружи).
4. ТВЭЛ работает пару лет максимум, частично решаем вопросы коррозии при работе на более высоких температурах внутри реактора.
5. Решаем проблемы с обслуживанием. В нормальном состоянии радиоактивный натрий - в топливе (куда и так не сунуться), а больше - нигде. Совсем нигде. Всё за пределами реактора - абсолютно чистое, как слеза ребёнка.

Сообщение отредактировал AtomInfo.Ru - 28.10.2017, 22:13
Причина редактирования: Переименовал тему. - Модератор
Go to the top of the page
 
+Quote Post
 
Start new topic
Ответов
AtomInfo.Ru
сообщение 28.10.2017, 22:35
Сообщение #2


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 24 964
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



Теперь от высокой науки к вещам прозаическим.

Допустим, твэл-навыворот круглый (трубка с натрием внутри, пространство внутри второй кольцевой зоны заполнено топливом).
Сразу встаёт вопрос - а что, какой материал будет между твэлами?
Натрий (или его сплав)? Нет, потому что теряется одно из заявленных преимуществ (натрий в зоне упакован в трубки внутри твэлов).

Тогда, допустим, твэл-навыворот квадратный.
Это проще, хотя вопрос о заполнении межтвэльного пространства остаётся, пусть и не в такой острой форме - технологические зазоры между твэлами лучше иметь. Пусть в зазорах будет инертный газ (о-о-о, какая сложная будет газовая система в таком реакторе!).

Но возникает следующий вопрос.
Мы должны иметь две оболочки - внутреннюю, отделяющую топливо (и осколки деления!) от натрия, и внешнюю, формирующую твэл геометрически (в конце концов, чтобы не тереть ураном об уран при заталкивании с усилием твэлов с их допусками по геометрии в активную зону).
Но для нейтроники это грозит увеличением доли конструкционных материалов (поглотителей и замедлителей!) в активной зоне с ростом паразитного захвата нейтронов и некоторым смягчением спектра нейтронов.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Татарин
сообщение 28.10.2017, 22:56
Сообщение #3


Постоянный участник
******

Группа: Patrons
Сообщений: 2 441
Регистрация: 16.3.2011
Пользователь №: 32 318



Цитата(AtomInfo.Ru @ 28.10.2017, 22:35) *
Теперь от высокой науки к вещам прозаическим.

Допустим, твэл-навыворот круглый (трубка с натрием внутри, пространство внутри второй кольцевой зоны заполнено топливом).
Сразу встаёт вопрос - а что, какой материал будет между твэлами?
Натрий (или его сплав)? Нет, потому что теряется одно из заявленных преимуществ (натрий в зоне упакован в трубки внутри твэлов).

Тогда, допустим, твэл-навыворот квадратный.
Это проще, хотя вопрос о заполнении межтвэльного пространства остаётся, пусть и не в такой острой форме - технологические зазоры между твэлами лучше иметь. Пусть в зазорах будет инертный газ (о-о-о, какая сложная будет газовая система в таком реакторе!).

Но возникает следующий вопрос.
Мы должны иметь две оболочки - внутреннюю, отделяющую топливо (и осколки деления!) от натрия, и внешнюю, формирующую твэл геометрически (в конце концов, чтобы не тереть ураном об уран при заталкивании с усилием твэлов с их допусками по геометрии в активную зону).
Но для нейтроники это грозит увеличением доли конструкционных материалов (поглотителей и замедлителей!) в активной зоне с ростом паразитного захвата нейтронов и некоторым смягчением спектра нейтронов.

Нет, идея была такая, что мы сохраняем одну оболочку (круглую) - внешнюю, она же и держит давление. Внутри неё - керамическое топливо (возможно, с тонким покрытием) купается в натрии. Внутренний натрий заведомо грязный, как и все нутрёшки ТВЭЛа, но зато имеет доступ к большой поверхности топлива (в противовес поверхности ТВЭЛа в традиционном варианте).

А снаружи ТВЭЛов, в корпусе реактора у нас нейтральный газ - гелий, скажем. Или азот.

Да, с одной стороны жадность как бы говорит нам - смотрите: у вас там пустота в АЗ быстрого реактора, не дураки ли вы? С другой - по "классике" у нас там вообще натрий, и он занимает бОльшее пространство. В классике гидродинамика не позволяет трамбовать ТВЭЛы кучно, с мелкими щелями между ними, нам же нужно гнать натрий через АЗ очень много и быстро, иначе пережжём. А в инверсном варианте, когда натрий внутри и кипит, в сечении получается плотная упаковка кругов на плоскости.
Поэтому на жабу можно положить болт: да, пустот не так мало, как хотелось бы, но зато - их меньше, чем было, и теперь это именно пустоты, а не лёгкий натрий, который замедляет и жрёт нейтроны.

Количественно же плотность газа (в штуках ядер на куб) отличается от плотности натрия на 3 порядка.

...

Кстати говоря: центральное отверстие под распухание топлива и выход ГПД в такой схеме функционально - по нему идёт пар вверх, жидкость вниз. Как следствие, мы сокращаем ещё больше бесполезного пространства в АЗ и получаем выгоду в плотности зоны даже бОльшую, чем от перехода с оксидов на нитриды или даже на чистый металл. Со всеми вытекающими для нейтроники, опять же.

...

Я понял, как это называется. Это канальный натриевый быстрый реактор. smile.gif С 100% герметичными и автономными каналами, которые заменяются вместе с топливом.

Сообщение отредактировал Татарин - 28.10.2017, 23:11
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 28.10.2017, 23:40
Сообщение #4


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 24 964
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



QUOTE(Татарин @ 28.10.2017, 22:56) *
Внутри неё - керамическое топливо (возможно, с тонким покрытием) купается в натрии. Внутренний натрий заведомо грязный


Минус один барьер.
Фактически, это называется "прямой контакт".
Осколки идут в натрий бодрыми колоннами.
Парогенератор/теплообменник будет ухрюкан в зюзю huh.gif
Все трубы 1к вне активной высоты топлива также будут сильно грязными.

P.S. Идея стравливать осколки из твэла в натрий была в своё время и для обычного БН, но, как писал в научных мемуарах Казачковский, в конечном итоге побоялись так поступать.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Татарин
сообщение 29.10.2017, 15:43
Сообщение #5


Постоянный участник
******

Группа: Patrons
Сообщений: 2 441
Регистрация: 16.3.2011
Пользователь №: 32 318



Цитата(AtomInfo.Ru @ 28.10.2017, 23:40) *
Минус один барьер.
Фактически, это называется "прямой контакт".
Осколки идут в натрий бодрыми колоннами.
Парогенератор/теплообменник будет ухрюкан в зюзю huh.gif
Все трубы 1к вне активной высоты топлива также будут сильно грязными.

P.S. Идея стравливать осколки из твэла в натрий была в своё время и для обычного БН, но, как писал в научных мемуарах Казачковский, в конечном итоге побоялись так поступать.

Наверное, я неясно объяснил идею. ТВЭЛ - автономен и полностью герметичен. Каждый ТВЭЛ содержит топливо (запредельно грязное само по себе), только теперь - ещё и натрий, который выносит с изменением фазы тепло из активной зоны в хвостовик ТВЭЛа. С хвостовика-теплообменника и снимается тепло вторым контуром.
"Все трубы 1к" сводятся к ТВЭЛу (который и без того так светится, что можно лампочки выключать).

Да, убирается один барьер. Но натрий первого контура сидит только внутри и без того грязного ТВЭЛа. Просто раньше он был радиоактивен только из-за активации нейтронами, а сейчас - ещё и загрязнён ПД. Но вот натрий второго контура уже - вне реактора, и до тех пор, пока хвостовик ТВЭЛа герметичен, этот натрий чист. То есть, раньше у нас теплоносителю приходилось забираться туда, где летают нейтроны и становиться грязным, а потом вылезать по трубам первого контура с насосом в "чистый мир". Теперь у нас грязный теплоноситель (он в любом случае грязный, и тепрь он просто грязнее) сидит только в ТВЭЛе.

Ну а парогенератор - так тот и вовсе стоИт уже за чистым натрием второго контура.

...

В принципе, можно барьер и не убирать, а добавить - топливные таблетки покрывать герметичным металлом, а можно и внутреннюю трубу. Да, это добавляет материал в АЗ. Но этот материал с бОльшей массой, чем у натрия, и оболочек таблеток нужно меньше, чем теплоносителя. Тогда приходим (в смысле количества барьеров и количества грязи вне таблеток) к той же самой ситуации, что и сейчас.

Натрий 1к тогда активен только из-за активации нейтронами и производственного брака - разгерметизации. И менее активен, чем сейчас: в нём копятся ПД не за всё время эксплуатации реактора, а только за время эксплуатации ТВЭЛа. И производственный брак загадит лишь натрий в одном ТВЭЛе, после чего остаётся ещё один независимый барьер.

То есть, смотрите: сейчас, чтобы загадить второй контур, нужен брак любого ТВЭЛа из сотен + брак любой из трубок теплобменника 1к/2к.
В мире с "вывернутыми" ТВЭЛами нужно, чтобы именно этот ТВЭЛ с разгерметизацией барьера в АЗ имел бы брак ещё и хвостовика, где идёт теплобмен с 2к.
То есть,
- вероятность грязи в количество-ТВЭЛов раз меньше, чем по "классике";
- испорченый, текущий теплообменник меняется штатно в процессе смены топлива как рутинная процедура. Без привлечения ремонтного персонала и шаманов с дозиметрами, камлающих над дозовой нагрузкой.

Что, наверное, тоже хорошо.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
jk18
сообщение 30.10.2017, 20:10
Сообщение #6


Эксперт
*

Группа: Haunters
Сообщений: 90
Регистрация: 11.6.2011
Из: Ekaterinburg
Пользователь №: 33 349



QUOTE(Татарин @ 29.10.2017, 17:43) *
Наверное, я неясно объяснил идею. ТВЭЛ - автономен и полностью герметичен.


Представляю бассейн выдержки, заполненный этими натрий-ядерными бомбами с неизвестным состоянием внешних оболочек blink.gif
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 30.10.2017, 20:50
Сообщение #7


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 24 964
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



QUOTE(jk18 @ 30.10.2017, 20:10) *
Представляю бассейн выдержки, заполненный этими натрий-ядерными бомбами с неизвестным состоянием внешних оболочек blink.gif


Твэл-навыворот не герметичен, в том смысле, что натрий через него прокачивается (и по дороге ещё и закипает внутри твэла). То есть, вход-выход какой-то у него есть.
Поэтому в бассейне "реакторного" натрия в нём не будет.

Go to the top of the page
 
+Quote Post

Сообщений в этой теме
Татарин   Твэл "навыворот"   28.10.2017, 18:48
AtomInfo.Ru   Была тема "АЭС на резинке", нужно бы туд...   28.10.2017, 20:46
AtomInfo.Ru   Если без кипения (т.е. просто поместить трубку с ж...   28.10.2017, 21:03
Татарин   Если без кипения (т.е. просто поместить трубку с ж...   28.10.2017, 21:32
Pakman   Котлы с кипящим натрием. Средневековье какое-то   28.10.2017, 21:36
Татарин   Котлы с кипящим натрием. Средневековье какое-то Ко...   28.10.2017, 23:01
AtomInfo.Ru   Посмотрим на пальцах эффекты для нейтроники. Т.к....   28.10.2017, 21:57
Татарин   То есть, имеем прыжок в реактивности больше чем на...   28.10.2017, 22:45
AtomInfo.Ru   Одинаковое количество натрия по высоте гарантирова...   29.10.2017, 10:53
AtomInfo.Ru   По американским патентам искать сложно - для этого...   30.10.2017, 22:35
AtomInfo.Ru   Вообще, чтобы я посоветовал сначала сделать - поры...   28.10.2017, 22:02
Pakman   Может название темы сделать менее кричащим, а то к...   28.10.2017, 22:09
AtomInfo.Ru   Может название темы сделать менее кричащим, а то к...   28.10.2017, 22:16
AtomInfo.Ru   Теперь от высокой науки к вещам прозаическим. Доп...   28.10.2017, 22:35
Татарин   Теперь от высокой науки к вещам прозаическим. Доп...   28.10.2017, 22:56
AtomInfo.Ru   Внутри неё - керамическое топливо (возможно, с тон...   28.10.2017, 23:40
Татарин   Минус один барьер. Фактически, это называется ...   29.10.2017, 15:43
anarxi   Наверное, я неясно объяснил идею. ТВЭЛ - автономен...   29.10.2017, 16:31
jk18   Наверное, я неясно объяснил идею. ТВЭЛ - автономен...   30.10.2017, 20:10
AtomInfo.Ru   Представляю бассейн выдержки, заполненный этими на...   30.10.2017, 20:50
Syndroma   Твэл-навыворот не герметичен, в том смысле, что на...   31.10.2017, 6:57
jk18   Насколько я понял Татарина, его идея как раз заклю...   31.10.2017, 8:24
AtomInfo.Ru   А если он просто течет, так он и сейчас течет. Да...   31.10.2017, 9:09
Syndroma   ТВЭЛ - автономен и полностью герметичен. "Все...   31.10.2017, 9:13
AtomInfo.Ru   А снаружи ТВЭЛов, в корпусе реактора у нас нейтрал...   29.10.2017, 11:07
LAV48   Его прокачивать придётся всенепременно, ибо будет ...   29.10.2017, 13:33
AtomInfo.Ru   Кроме того, взаимодействие "топливо-сплав нат...   28.10.2017, 23:44
Syndroma   Сама мысль о кристаллизации топлива в трубках тепл...   29.10.2017, 7:21
AtomInfo.Ru   Сама мысль о кристаллизации топлива в трубках тепл...   29.10.2017, 11:04
AtomInfo.Ru   С точки зрения нейтроники, появление кипения натри...   29.10.2017, 11:00
LAV48   Сама идея работы на фазовом переходе - это хорошо,...   29.10.2017, 13:31
Татарин   Сама идея работы на фазовом переходе - это хорошо,...   29.10.2017, 15:54
LAV48   А зачем? Смысл в том, что граммы пара, перемещают ...   30.10.2017, 0:14
anarxi   Ерунда все это. Тему переименовать "Зачем дум...   29.10.2017, 15:21
AtomInfo.Ru   "Зачем думать, что деды и бабки были глупей...   29.10.2017, 23:17
Netlog   А как дела с материалами, работающими в кипящем на...   29.10.2017, 15:37
Татарин   А как дела с материалами, работающими в кипящем на...   29.10.2017, 15:51
AtomInfo.Ru   А вот внутренняя оболочка всё-таки нужна. Чёрт с н...   30.10.2017, 20:52
AtomInfo.Ru   О! Тогда уважаемый автор, объясните, пожалуйст...   31.10.2017, 9:05
Татарин   О! Тогда уважаемый автор, объясните, пожалуйст...   31.10.2017, 12:10
AtomInfo.Ru   А, вот как! Это, значит, я не обратил внимания...   31.10.2017, 9:31
AtomInfo.Ru   Ну это сильно инновационно. 1) канальный реактор 2...   31.10.2017, 9:34
AtomInfo.Ru   Вообще, у меня крепнет подозрение, что Первая АЭС ...   31.10.2017, 9:37
Syndroma   Идея в том, что первый контур пассивный и полность...   31.10.2017, 9:42
Татарин   Идея в том, что первый контур пассивный и полность...   31.10.2017, 12:01
Netlog   Никакое "навыворот" не нужно, оболочки Т...   31.10.2017, 10:05
Татарин   Никакое "навыворот" не нужно, оболочки Т...   31.10.2017, 11:58
Syndroma   Перестановки на мощности возможны и желательны. Ка...   31.10.2017, 12:28
Татарин   Как-то нужно уметь вынимать ТВЭЛ не отключая тепло...   31.10.2017, 12:49
Syndroma   Если отключить теплообменник, то разве весь натрий...   31.10.2017, 12:54
Netlog   Если отключить теплообменник, то разве весь натрий...   31.10.2017, 12:58
Татарин   Если отключить теплообменник, то разве весь натрий...   31.10.2017, 13:36
alex_bykov   Татарин, ИМХО, конечно, но идея не рабочая. Для им...   31.10.2017, 13:42
Татарин   Татарин, ИМХО, конечно, но идея не рабочая. Для им...   1.11.2017, 13:28
Syndroma   По трубкам в нижнюю часть твэла из конденсационной...   31.10.2017, 13:46
alex_bykov   По трубкам в нижнюю часть твэла из конденсационной...   31.10.2017, 15:28
Syndroma   Зачем гибы? Вот, например: https://i.imgur.com/4a...   31.10.2017, 16:34
ВОВИЩЕ   Круглое — трубки второго контура. У Вас твэл 0,5 ...   31.10.2017, 19:45
AtomInfo.Ru   У Вас твэл 0,5 м в диаметре Строго говоря, в быст...   1.11.2017, 10:42
Татарин   Строго говоря, в быстрых спектрах можно пренебрега...   1.11.2017, 13:13
alex_bykov   Зачем гибы? Вот, например: https://i.imgur.com/4a...   31.10.2017, 20:07
Syndroma   Твэл размером с ТВС. Нарисовано в Пэинте за 30 сек...   31.10.2017, 20:03
Syndroma   Больше конкретики в критике пожалуйста!   31.10.2017, 20:09
Syndroma   Для удешевления твэла можно пойти на прямой контак...   31.10.2017, 20:11
Syndroma   Уровень натрия в твэле можно определять по давлени...   31.10.2017, 20:16
jk18   Ну, как я и написал - натрий-ядерный боезаряд отло...   31.10.2017, 20:18
Syndroma   Зато в холодном состоянии топливо оказывается в ма...   31.10.2017, 20:24


Reply to this topicStart new topic
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 



Текстовая версия Сейчас: 15.6.2024, 2:16