3д-печать топлива Опции

[Татарин]

Реактор - суть большой теплообменник, который передаёт тепло из топлива в АЗ теплоносителю. Почти только этим ограничена его удельная мощность на объём зоны.

3д-печатью топлива (послойным лазерным спеканием из разных порошков) можно печатать структуры с очень большой теплообменной площадью на единицу объёма (в десятки-сотни раз). Можно напечатать жёсткую, цельную зону целиком (кроме элементов управления), избавившись сразу от кучи проблем.

Можно снизить тепловой напор внутри топлива (малое расстояние от середины топлива до границы теплообмена), температуру, запасённую энергию и повысить безопасность. Можно одновременно же увеличить объёмный теплообмен в десятки (а то и сотни) раз и повысить удельную мощность зоны.
Даже для "энергетических" реакторов тут может быть выгодный размен стоимости и безопасности реактора на чуть более дорогое топливо, а для транспортных реакторов - вообще чудо.

Мелькали сообщения о том, что англичане пытаются печатать топливо ядерных реакторов.

Работают ли в России над таким?

[alex_bykov]

По топливу, 3d-печать бессмысленна до тех пор, пока оболочка является одним из барьеров безопасности. Ни один принтер не гарантирует надёжность при PCI на уровне проката. А развитая поверхность самого топлива внутри оболочки - ну, такое себе решение (проценты теплосъёма против потерь в массе загрузки топлива.

По 3d-печати нетопливных элементов. Не торопитесь за рекламными проспектами Росатома. Пока то, что напечатали, можно показывать на выставках, но не ставить в активную зону - нет никаких гарантий того, что сам антидебрисный фильтр не станет источником дебриса. Работы идут, но... это надолго.

[Татарин]

По топливу, 3d-печать бессмысленна до тех пор, пока оболочка является одним из барьеров безопасности. Ни один принтер не гарантирует надёжность при PCI на уровне проката. А развитая поверхность самого топлива внутри оболочки - ну, такое себе решение (проценты теплосъёма против потерь в массе загрузки топлива.

Ну, тут есть варианты...
Например, если "ни один принтер не гарантирует", это могло бы стимулировать работы над тем, чтобы хотя бы один принтер гарантировал бы.
Или, например, "запекать" можно механическую структуру, барьер изготавливать отдельно, в духе и по образцу TRISO: каждая микрочастица топлива имеет барьер вокруг неё (совершенно не обязательно, что из графита, может, и из осаждённого металла), запекаемая принтером металлическая структура просто держит частицы и обеспечивает теплоотвод.

Всё равно при таком раскладе путь тепла из топлива до теплоносителя много меньше, чем из середины таблетки традиционного ТВЭЛа, а удельная площадь на объём много больше. Если мы сможем увеличить объёмную площадь в 10 раз, удельная мощность растёт пропорционально, а вместе с ней почти пропорционально падает цена (самого реактора без обвязки, конечно, но и это дофига).

[alex_bykov]

Ну, тут есть варианты...
Например, если "ни один принтер не гарантирует", это могло бы стимулировать работы над тем, чтобы хотя бы один принтер гарантировал бы.
Или, например, "запекать" можно механическую структуру, барьер изготавливать отдельно, в духе и по образцу TRISO: каждая микрочастица топлива имеет барьер вокруг неё (совершенно не обязательно, что из графита, может, и из осаждённого металла), запекаемая принтером металлическая структура просто держит частицы и обеспечивает теплоотвод.

Всё равно при таком раскладе путь тепла из топлива до теплоносителя много меньше, чем из середины таблетки традиционного ТВЭЛа, а удельная площадь на объём много больше. Если мы сможем увеличить объёмную площадь в 10 раз, удельная мощность растёт пропорционально, а вместе с ней почти пропорционально падает цена (самого реактора без обвязки, конечно, но и это дофига).

Плюсы всегда сопровождаются минусами. Развитая поверхность всегда сопровождается точками её перегиба и, как следствие, узлами напряжения, т.е. потенциальными местами разгерметизации (в этом отношении идеален как раз шар). Да и экономика твэлов с развитой поверхностью никакая, как из-за стоимости самой печати, так и из-за уменьшения массы урана в единице объёма.

Пробовать, конечно, надо, но пока это НИР, даже не НИОКР.