IPB

Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )


Нет регистрации на форуме? Вам сюда.
2 страниц V   1 2 >  
Reply to this topicStart new topic
> Композитное плотное ЯТ, оксид+металл - что мешает?
Татарин
сообщение 1.3.2015, 15:10
Сообщение #1


Ветеран форума
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 787
Регистрация: 16.3.2011
Пользователь №: 32 318



Разговором о плотном топливе и его недостатках навеяло.

Почему нельзя взять оксид урана(плутония) и смешать его с чистым металлом а виде того же порошка?
Плавления металла можно будет не бояться, если его достаточно мало, чтобы он полностью удерживался б в матрице из диоксида капиллярными силами.

Ураноёмкость при этом, ессно, повышается.
Включения чистого металла повышают теплопроводность (то есть, можно убирать центральное отверстие и повышать температуру)

При этом с точки зрения фабрикации и переработки такое топливо не должно ничем отличаться от оксида. Нет?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Vaklin Hristov
сообщение 1.3.2015, 15:18
Сообщение #2


Постоянный участник
******

Группа: Patrons
Сообщений: 2 256
Регистрация: 30.4.2014
Пользователь №: 33 980



Темпервтурное расширение урана 13.9 µm·m−1·K−1 (at 25 °C)
Расширение линейное и одинаковое как в центре, так и в периферий.
Каждой таблетке нужно обеспечить устойчивый рабочий диапазон в порядке 3000 и больше Кельвин. Сами считайте...
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Didro
сообщение 1.3.2015, 15:39
Сообщение #3


Ветеран форума
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 941
Регистрация: 26.8.2011
Пользователь №: 33 445



QUOTE(Татарин @ 1.3.2015, 15:10) *
Почему нельзя взять оксид урана(плутония) и смешать его с чистым металлом а виде того же порошка?


Первые реакторы работали на металлическом уране, от которого ушли из-за проблем разбухания не только от температуры, но и по мере накопления продуктов деления.
Металл хоть и самый плотный вариант, что несколько повышает КВ, но указанная проблема не дает эксплуатировать при выгораниях более 3-3,5 ГВт*сут/тн.


--------------------
Go to the top of the page
 
+Quote Post
alex_bykov
сообщение 1.3.2015, 16:06
Сообщение #4


Эксперт
******

Группа: Уровень доступа - 2
Сообщений: 3 116
Регистрация: 9.6.2007
Из: Обнинск-Москва
Пользователь №: 89



На самом деле, об особенностях использования композитного топлива нас здорово просветить могли бы лодочники - оно у них вполне себе применяется (нужны быстрые маневры мощности, что невозможно с керамикой). И, подозреваю, что выгорания там уже не такие детские, как пишет Didro...
Татарин, естественно, там в качестве "матрицы" совсем не чистый уран/плутоний - для этого есть противопоказания, так что с повышением ураноёмкости этот путь не связан, а вот с повышением безопасности - вполне.


--------------------
С уважением

Александр Быков
Go to the top of the page
 
+Quote Post
VBVB
сообщение 26.10.2015, 1:16
Сообщение #5


Постоянный участник
******

Группа: Patrons
Сообщений: 3 134
Регистрация: 16.3.2011
Из: Россия, Краснодар
Пользователь №: 32 291



QUOTE(alex_bykov @ 1.3.2015, 17:06) *
На самом деле, об особенностях использования композитного топлива нас здорово просветить могли бы лодочники - оно у них вполне себе применяется (нужны быстрые маневры мощности, что невозможно с керамикой). И, подозреваю, что выгорания там уже не такие детские, как пишет Didro...
Татарин, естественно, там в качестве "матрицы" совсем не чистый уран/плутоний - для этого есть противопоказания, так что с повышением ураноёмкости этот путь не связан, а вот с повышением безопасности - вполне.

В композитном металлокерамическом так называемом дисперсионном ядерном топливе оксид урана или плутония находится в неделящейся матрице из высокотеплопроводящего металла (Al, Zr, Mg) или сплава (Al-Mg, Mo-Zr или нержавеющая сталь).
Есть вариант когда сплав урана или плутония по составу близкий к интерметаллидному соединению находится в неделящейся матрице из высокотеплопроводящего металла или сплава.

Вариант когда оксидные частицы делящегося материала будут растворены в самом металле делящегося материала практически не работоспособен из-за причины газового распухания металлической матрицы и требованию работы на низкой мощности при высокой циркуляции теплоносителя, чтобы температура в центре композитного твэла не превышала 600С (иначе фазовые переходы с увеличением объема).

Для урановых сплавов (не чистых интерметаллидов) максимальное допустимое выгорание при распухании не более 10% вроде как не более 10-11 ГВт*сут/тонну.


--------------------
"чтобы задать правильный вопрос, надо знать большую часть ответа" - Роберт Шекли
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Didro
сообщение 26.10.2015, 16:50
Сообщение #6


Ветеран форума
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 941
Регистрация: 26.8.2011
Пользователь №: 33 445



Для РБМКП-2400 вроде так и рассматривали в варианте на металле довести до 11-13 ГВт*сут/тн.

http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCol...303/8303611.pdf


--------------------
Go to the top of the page
 
+Quote Post
VBVB
сообщение 27.10.2015, 8:39
Сообщение #7


Постоянный участник
******

Группа: Patrons
Сообщений: 3 134
Регистрация: 16.3.2011
Из: Россия, Краснодар
Пользователь №: 32 291



QUOTE(Didro @ 26.10.2015, 17:50) *
Для РБМКП-2400 вроде так и рассматривали в варианте на металле довести до 11-13 ГВт*сут/тн.

Спасибо за интересную ссылку.

Тоже попадались цифры, что металлическое топливо на основе урановых сплавов может выгорание до 12-13 ГВт*сут/тонну иметь, но без практических подтверждений.
Величину выгорания около 10-10,5 ГВт*сут/тонну имели, если не ошибаюсь, некоторые твэлы советского газоохлаждаемого тяжеловодника КС-150.

Впечатлило в документе
QUOTE
При достижимом для металлического урана выгорании 11-13 МВт.сут/кг, топливная составляющая приведенных затрат снижается примерно на 6% при одновременном снижении удельного расхода природного урана на 10%.

Необходимо отметить, что при переходе на металлический уран почти в два раза увеличивается производство плутония, что позволяет использовать реакторы типа РБМ-К для наработки этого вторичного делящегося материала, столь необходимого для быстрых реакторов.

Не очень понятно про увеличения КВ по плутонию вдвое.
Допустим, что при выгорании оксидного топлива 18-19,4 ГВт*сут/тонну имеется КВ=0,3-0,35. Тогда получается что на металлическом топливе при выгорании 11-13 ГВт*сут/тонну для РБМК КВ должен быть 0,6-0,7?
Что-то очень много кажется мне. Склоняюсь к мысли, что двукратное увеличение КВ по плутонию при переходе на металлическое топливо для РБМК не для проектного уровня выгорания металлического топлива рассматривалось, а для более низкой величины вроде 3,0-3,2 ГВт*сут/тонну подразумевалось.

Сообщение отредактировал VBVB - 27.10.2015, 9:07


--------------------
"чтобы задать правильный вопрос, надо знать большую часть ответа" - Роберт Шекли
Go to the top of the page
 
+Quote Post
VBVB
сообщение 1.2.2016, 3:33
Сообщение #8


Постоянный участник
******

Группа: Patrons
Сообщений: 3 134
Регистрация: 16.3.2011
Из: Россия, Краснодар
Пользователь №: 32 291



Довольно интересная статья по западным и отечественным исследовательским направлениям создания плотных и безопасных от пароциркониевых процессов топлив для водо-водяных и кипящих реакторов.

Идея композитного плотного топлива, обсуждаемая топикстартером тоже упомянута.
QUOTE
На базе композитного МЕТМЕТ топлива возможна разработка композитного U(Th)-PuO2 топлива, альтернативного МОХ топливу для реакторов PWR, ВВЭР, CANDU. Основной подход к разработке твэла - разделение операций изготовления твэла с урановым сердечником и введения в него порошка из диоксида плутония, что приводит к минимизации пылеобразующих операций изготовления твэла.

В практическом аспекте этой идеи очевидно в качестве матрицы металлической выгорающей нужно применять урановые сплавы с низким распуханием типа U-9%Mo или U-1.5%Mo-1%Zr и микросферы топливного материала PuO2 или ThO2.


--------------------
"чтобы задать правильный вопрос, надо знать большую часть ответа" - Роберт Шекли
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 1.2.2016, 8:44
Сообщение #9


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 20 212
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



QUOTE(VBVB @ 1.2.2016, 3:33) *
Довольно интересная статья


Да, статья хорошая, и видно, что автор - человек из Девятки. Вполне рекомендуема к прочтению.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
VBVB
сообщение 1.2.2016, 16:38
Сообщение #10


Постоянный участник
******

Группа: Patrons
Сообщений: 3 134
Регистрация: 16.3.2011
Из: Россия, Краснодар
Пользователь №: 32 291



QUOTE(AtomInfo.Ru @ 1.2.2016, 9:44) *
Да, статья хорошая, и видно, что автор - человек из Девятки. Вполне рекомендуема к прочтению.

Картина не очень радостная остается после прочтения этой статьи в отношении отечественной стратегии в разработки плотных и более безопасных топлив для легководников.
Вроде какие-то отечественные наработки в этом направлении есть еще из тематики топлив для ЯЭУ ледоколов, что-то вроде пытались делать при Иванове. Что дальше будет не ясно даже самому автору, хотя он по этой теме работает.
Ощущение вообще складывается, что для ТВЭЛа вообще неинтересны и не нужны какие-либо работы в отношении изменения состава топлив для ВВЭРов.

По сути же, в одном комментариев автора к другой его статье написано, что нынешних менеджеров ТВЭЛа все абсолютно удовлетворяет с составами отечественных топлив и оболочек и ничего менять они не собираются.


--------------------
"чтобы задать правильный вопрос, надо знать большую часть ответа" - Роберт Шекли
Go to the top of the page
 
+Quote Post
alex_bykov
сообщение 1.2.2016, 17:16
Сообщение #11


Эксперт
******

Группа: Уровень доступа - 2
Сообщений: 3 116
Регистрация: 9.6.2007
Из: Обнинск-Москва
Пользователь №: 89



Самое не смешное состоит в том, что технические отделы ТВЭЛа находятся как раз в "девятке"...

С моей "кочки зрения" топливо высокой плотности для ТВЭЛа сейчас не актуально от слова совсем - нет запроса от заказчиков, необходимые заказчикам параметры достигаются с гораздо меньшими затратами за счёт "дырки", обогащения, "подъедания" допусков и т.п., а плотное топливо для ВВЭР - это не только серьёзный НИОКР, но и серьёзный геморрой с обоснованиями. Так что к "плотному топливу" именно для ВВЭР они подойдут не скоро, если вообще подойдут.

А вот на перспективы движения в сторону нового материала для оболочек твэлов я смотрю с большим оптимизмом. Во-первых, из-за некоего виртуального пинка от Фукусимы, показавшего роль пароциркониевой реакции. Во-вторых, с заделами тут всё-таки получше, а значит затраты у ТВЭЛа будут меньше.


--------------------
С уважением

Александр Быков
Go to the top of the page
 
+Quote Post
VBVB
сообщение 1.2.2016, 18:09
Сообщение #12


Постоянный участник
******

Группа: Patrons
Сообщений: 3 134
Регистрация: 16.3.2011
Из: Россия, Краснодар
Пользователь №: 32 291



QUOTE(alex_bykov @ 1.2.2016, 18:16) *
Так что к "плотному топливу" именно для ВВЭР они подойдут не скоро, если вообще подойдут.

Если среднемощную региональную атомную энергетику действительно в РФ станут развивать, то уход от UO2-керамики с циркониевой оболочкой к плотным металлокерамическим топливам в стальных оболочках, обеспечивающим возможность перезагружать активную зону раз в несколько лет - нужная вещь.
QUOTE(alex_bykov @ 1.2.2016, 18:16) *
А вот на перспективы движения в сторону нового материала для оболочек твэлов я смотрю с большим оптимизмом. Во-первых, из-за некоего виртуального пинка от Фукусимы, показавшего роль пароциркониевой реакции. Во-вторых, с заделами тут всё-таки получше, а значит затраты у ТВЭЛа будут меньше.

Тут зарубежники, которые в эту плотно внедрились, сами не могут определиться в каком направлении модификации оболочек твэлов идти нужно.
То различные стали стали предлагают, то разные жаропрочные металлы и их композиции, то керамические оболочки на основе SiC, то легированные Zr-основанные сплавы с поиниженной активностью по отношению к пару водяному, то разной степени сложности защитные покрытия на циркониевых оболочках твэлов.


--------------------
"чтобы задать правильный вопрос, надо знать большую часть ответа" - Роберт Шекли
Go to the top of the page
 
+Quote Post
волк полярный
сообщение 1.2.2016, 18:41
Сообщение #13


Новичок
*

Группа: Novices
Сообщений: 28
Регистрация: 13.1.2016
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 34 294



Эти технологии у нас освоены пичём весьма и весьма, мы тут когда один пароход грузили с с ребятами из окбм африкантов плотно пообщались, так вот, с 2000 года ни одна зона на пароходах 3 поколения не потекла, сам кое-чего по 4 ому поколению глядел чистенько как слеза можно сказать за 4 года... конкретики давать не буду но в целом думаю всё понятно
Go to the top of the page
 
+Quote Post
волк полярный
сообщение 1.2.2016, 18:45
Сообщение #14


Новичок
*

Группа: Novices
Сообщений: 28
Регистрация: 13.1.2016
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 34 294



хотя грелись так это бодренько 100 градусов в час, а можно и ещё бодрее,но это когда прижмёт у военных
Go to the top of the page
 
+Quote Post
pappadeux
сообщение 1.2.2016, 21:30
Сообщение #15


Эксперт
****

Группа: Haunters
Сообщений: 819
Регистрация: 8.4.2010
Пользователь №: 5 621



QUOTE(VBVB @ 1.2.2016, 11:09) *
Тут зарубежники, которые в эту плотно внедрились, сами не могут определиться в каком направлении модификации оболочек твэлов идти нужно.
То различные стали стали предлагают, то разные жаропрочные металлы и их композиции, то керамические оболочки на основе SiC, то легированные Zr-основанные сплавы с поиниженной активностью по отношению к пару водяному, то разной степени сложности защитные покрытия на циркониевых оболочках твэлов.


следует сказать, что компании это не спешат оплачивать и внедрять, потому и не могут определиться. Деятельность типа SiC поддерживается, в основном, деньгами государства (грантами DoE)
Go to the top of the page
 
+Quote Post
alex_bykov
сообщение 2.2.2016, 15:14
Сообщение #16


Эксперт
******

Группа: Уровень доступа - 2
Сообщений: 3 116
Регистрация: 9.6.2007
Из: Обнинск-Москва
Пользователь №: 89



QUOTE(pappadeux @ 1.2.2016, 21:30) *
следует сказать, что компании это не спешат оплачивать и внедрять, потому и не могут определиться. Деятельность типа SiC поддерживается, в основном, деньгами государства (грантами DoE)

Именно!.. Поскольку ТВЭЛ - это, всё-таки, коммерсанты, оплачивать столь удалённую перспективу они не будут, увы... huh.gif


--------------------
С уважением

Александр Быков
Go to the top of the page
 
+Quote Post
asv363
сообщение 2.2.2016, 23:40
Сообщение #17


Участник-писатель
*******

Группа: Patrons
Сообщений: 5 309
Регистрация: 20.8.2012
Из: Россия, Москва
Пользователь №: 33 670



Пара ссылок на действия и заявления Вестингауза.

1. Короткий текст с перечнем заявленных технологий (направлений) работ по созданию ATF, с перечнем соучастников. Управляющим (или координатором) проекта, Вест назвал себя самого. Потому вопрос: действительно ли в конкурсе на получение денег от DoE был выбран только Вест, и, соответственно какой объём финансирования был запланирован?

На данный момент фигурируют сроки: в 2016 году выпуск первых ТВЭЛов для исследования в ИР, 2022 год - опытная экплуатация на энергоблоках.

http://www.westinghousenuclear.com/About/N...t-tolerant-Fuel

2. Отчёты Вестингауза:

http://www.westinghousenuclear.com/Reports

Все прочесть не успел, однако некоторая деятельность (или имитация оной) в направлении оболочек ATF ведётся.

Стоит ли рассматривать всё вышеизложенное (по ссылкам на Вест) как стопроцентную истину, - лично я не уверен.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
alex_bykov
сообщение 3.2.2016, 17:46
Сообщение #18


Эксперт
******

Группа: Уровень доступа - 2
Сообщений: 3 116
Регистрация: 9.6.2007
Из: Обнинск-Москва
Пользователь №: 89



Немного от МИФИ по теме: http://ria.ru/science/20160202/1368891138.html


--------------------
С уважением

Александр Быков
Go to the top of the page
 
+Quote Post
asv363
сообщение 6.2.2016, 7:15
Сообщение #19


Участник-писатель
*******

Группа: Patrons
Сообщений: 5 309
Регистрация: 20.8.2012
Из: Россия, Москва
Пользователь №: 33 670



QUOTE(asv363 @ 2.2.2016, 23:40) *
2. Отчёты Вестингауза:

http://www.westinghousenuclear.com/Reports

Все прочесть не успел, однако некоторая деятельность (или имитация оной) в направлении оболочек ATF ведётся.

Наверное, стоит слегка разъяснить. Несколько дней тому назад, Вест сообщал о своих торопливых опытах с SiC. Их анализ был основан на МААР и MNCP 4.0. Особую заботу посвятили Циркаллою-2, при этом, они же не давали данных по всему температурному диапазону для SiC (строго говоря, их не было и в источнике, на который сослались). В итоге, температуру оболочки ТВЭЛ постулировали ниже 500 гр. С, этот параметр по оксидации (один из механизмов, влияющих на прочность) в МААР обнулили. Обосновано было просто - влияние на керамику значительно меньше, нежели чем Циркаллои 2 и 4, и на Цирло 1 и 2. При этом, как-то скромно умолчали, что собирались тестировать до 1800 гр.С.

Такими маленькими ступеньками - нет информации, значит можно подкручивать коды для анализа Вест и делал своё ATF. Интересно, однако, много ли ещё у них такой информации (неподтверждённой). Отчёт был за 2012-й год, сейчас я его найти не могу.

Итоговый вывод был таков: при LLOCA новая оболочка дает лишних 20 минут до плавления.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Smith
сообщение 8.2.2016, 14:20
Сообщение #20


Эксперт
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 997
Регистрация: 18.11.2009
Из: Moscow
Пользователь №: 1 859



на всякий случай, в копилку.
Go to the top of the page
 
+Quote Post

2 страниц V   1 2 >
Reply to this topicStart new topic
2 чел. читают эту тему (гостей: 2, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 



Текстовая версия Сейчас: 12.12.2018, 7:00
Rambler's Top100