Твэл "навыворот", или быстрый натрий без натрия |
Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )
Твэл "навыворот", или быстрый натрий без натрия |
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
|
|
|
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. |
|
|
28.10.2017, 22:56
Сообщение
#3
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 2 441 Регистрация: 16.3.2011 Пользователь №: 32 318 |
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. С 100% герметичными и автономными каналами, которые заменяются вместе с топливом. Сообщение отредактировал Татарин - 28.10.2017, 23:11 |
|
|
28.10.2017, 23:40
Сообщение
#4
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 964 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
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 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. |
|
|
29.10.2017, 15:43
Сообщение
#5
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 2 441 Регистрация: 16.3.2011 Пользователь №: 32 318 |
Минус один барьер. Фактически, это называется "прямой контакт". Осколки идут в натрий бодрыми колоннами. Парогенератор/теплообменник будет ухрюкан в зюзю 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. |
|
|
30.10.2017, 20:10
Сообщение
#6
|
|
Эксперт Группа: Haunters Сообщений: 90 Регистрация: 11.6.2011 Из: Ekaterinburg Пользователь №: 33 349 |
|
|
|
30.10.2017, 20:50
Сообщение
#7
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 964 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Представляю бассейн выдержки, заполненный этими натрий-ядерными бомбами с неизвестным состоянием внешних оболочек 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. |
|
|
Текстовая версия | Сейчас: 15.6.2024, 2:16 |