Толерантное топливо, Вынос из Российских ТВС |
Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )
Толерантное топливо, Вынос из Российских ТВС |
7.11.2019, 5:47
Сообщение
#161
|
|
Ветеран форума Группа: Patrons Сообщений: 1 190 Регистрация: 16.4.2019 Из: США Пользователь №: 34 767 |
|
|
|
18.12.2019, 9:39
Сообщение
#162
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 903 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
По нашему ATF очередные новости.
https://ria.ru/20191218/1562511111.html По словам Новикова, параллельно планируется провести испытания оболочек толерантных твэлов непосредственно в реакторе ВВЭР-1000 энергоблока №2 Ростовской АЭС. Для этого будут изготовлены полномасштабные твэлы с оболочками из циркониевого сплава, покрытые хромом, и оболочками из сплава 42ХНМ, применяемого в атомной энергетике. Оболочки при этом будут снаряжены традиционной "начинкой", диоксидом урана, добавил Новиков. "В феврале следующего года на энергоблоке №2 Ростовской АЭС предстоит перегрузка топлива и планируется установить три тепловыделяющие сборки с опытными твэлами. В конце февраля – начале марта энергоблок выйдет на мощность, и мы начнем полноценный эксперимент с российским толерантным топливом в реальных условиях эксплуатации", - сказал Новиков. |
|
|
18.12.2019, 9:43
Сообщение
#163
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 903 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Загадка здесь одна. Даст конструктор топлива (в данном случае, это Гидропресс) согласие на уран-молибденовые таблетки в опытной партии или не даст? Итак, что мы имеем? Из слов Девятки неявно следует, что не дал. Не факт, что в будущем ГП своё отношение не изменит, но пока встаёт вопрос - какие потери будут в реактивности и энерговыработке и что с этим делать? |
|
|
18.12.2019, 9:50
Сообщение
#164
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 903 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
|
|
|
18.12.2019, 9:53
Сообщение
#165
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 903 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
То есть, не трогая топливный материал, мы сможем при переходе на 42ХНМ сохранить расход урана при толщинах оболочки порядка 0,15 мм.
"Ноукоммент сар", - как говорят негры в Африке. |
|
|
18.12.2019, 12:11
Сообщение
#166
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 2 433 Регистрация: 16.3.2011 Пользователь №: 32 318 |
То есть, не трогая топливный материал, мы сможем при переходе на 42ХНМ сохранить расход урана при толщинах оболочки порядка 0,15 мм. "Ноукоммент сар", - как говорят негры в Африке. А если снизить предельное энергосодержание в ТВЭЛе за счёт каналов теплоносителя внутри самой таблетки? Тепловая трубка, проложенная прямо в керамике из диоксида, эффективно отводящая тепло от центра к периметру. Возврат конденсата - смачиванием, каппилярным давлением, оно в микрокаппилярах может быть очень велико. На чипах (при многослойной сборке пластинок большой площади) делают микроканалы с тепловыми трубками. Тут задача очень схожая, почему бы не пользовать схожее решение? |
|
|
18.12.2019, 12:31
Сообщение
#167
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 903 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
А если снизить предельное энергосодержание в ТВЭЛе за счёт каналов теплоносителя внутри самой таблетки? Если при этом не менять диаметр таблетки, то мы ещё ухудшим дело с реактивностью, потому что такие каналы заменят некоторую часть урана. А если увеличивать диаметр таблетки, не меняя диаметр твэла, то мы будем выедать зазор. А если при этом ещё и диаметр твэла увеличивать, то тут встанет пачка вопросов, начиная с недовольства завода. Само по себе предложение вполне нормальное для рассмотрения, но для действующих блоков оно приведёт к слишком большому возмущению по всей цепочке производства/обоснования/эксплуатации. Поэтому идут всё-таки по пути минимальных изменений, типа хромового покрытия. |
|
|
18.12.2019, 12:50
Сообщение
#168
|
|
Эксперт Группа: Уровень доступа - 2 Сообщений: 3 885 Регистрация: 9.6.2007 Из: Обнинск-Москва Пользователь №: 89 |
А если снизить предельное энергосодержание в ТВЭЛе за счёт каналов теплоносителя внутри самой таблетки? Тепловая трубка, проложенная прямо в керамике из диоксида, эффективно отводящая тепло от центра к периметру. Возврат конденсата - смачиванием, каппилярным давлением, оно в микрокаппилярах может быть очень велико. На чипах (при многослойной сборке пластинок большой площади) делают микроканалы с тепловыми трубками. Тут задача очень схожая, почему бы не пользовать схожее решение? Вот эта идея мне крайне не нравится. Микрокапилляры - это развитая поверхность в таблетке, а таблетка - один из барьеров безопасности, удерживающий большую часть активности внутри. Подозреваю, что пределы по количеству твэл с дефектами разного типа в активной зоне в этом случае придётся довольно радикально пересматривать. -------------------- С уважением
Александр Быков |
|
|
18.12.2019, 13:02
Сообщение
#169
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 2 433 Регистрация: 16.3.2011 Пользователь №: 32 318 |
Если при этом не менять диаметр таблетки, то мы ещё ухудшим дело с реактивностью, потому что такие каналы заменят некоторую часть урана. А если увеличивать диаметр таблетки, не меняя диаметр твэла, то мы будем выедать зазор. А если при этом ещё и диаметр твэла увеличивать, то тут встанет пачка вопросов, начиная с недовольства завода. Само по себе предложение вполне нормальное для рассмотрения, но для действующих блоков оно приведёт к слишком большому возмущению по всей цепочке производства/обоснования/эксплуатации. Поэтому идут всё-таки по пути минимальных изменений, типа хромового покрытия. Но вот смотрите, на что расчёт: у нас есть (или, как минимум, было) центральное отверстие, которое суть выход для того, что удержать в матрице не вышло. Если этот объём перераспределить в микроканалы, то получим их в смысле ураносодержания и НФХ как бы "бесплатно". При этом объём по-прежнему будет работать как работал ранее. Даже лучше, потому что напряжения лучше перераспределяются по объёму. Да, при этом с ростом давления инертных газов будет несколько расти температура конденсации, но это решается выбором теплоносителя - если взять достаточно низкую температуру кипения в вакууме, с запасом, то всё получится. Температура кипения у многих металлов не так уж сильно растёт с давлением, упругость парОв подходящая. Конечно, технологичность изготовления таблетки падает: нужны несколько непростых операций для формирования надёжных каналов. Это очевидно. Но вся эта толерантность и так, и этак получается небесплатно. Вопрос лишь в соотношении профита и затрат. Конечно, для таблеток без отверстия тут проигрыш, но у него есть и обратная сторона: возврат пустого объёма, да ещё и распределённого - поднимает надёжность изделия, в том числе в экстремальных режимах работы, резких перепадах и т.п. Собссно, чего и добиваемся: более надёжного топлива. Возможно, тут с одновременным ростом безопасности кое-что получится выжать и для экономики (например, маневренность). |
|
|
18.12.2019, 13:05
Сообщение
#170
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 2 433 Регистрация: 16.3.2011 Пользователь №: 32 318 |
Вот эта идея мне крайне не нравится. Микрокапилляры - это развитая поверхность в таблетке, а таблетка - один из барьеров безопасности, удерживающий большую часть активности внутри. Подозреваю, что пределы по количеству твэл с дефектами разного типа в активной зоне в этом случае придётся довольно радикально пересматривать. Тут совсем не понял. Каппиляр - внутри таблетки. И даже внутри объёма керамики. Им не нужно контактировать с поверхностью таблетки, их задача - снижать температурный градиент внутри керамики при работе. Никакие барьеры не затронуты в принципе. Это как пористая керамика. Это и есть пористая керамика. Только поры ещё работают на снижение градиента температуры. Сообщение отредактировал Татарин - 18.12.2019, 13:08 |
|
|
18.12.2019, 13:25
Сообщение
#171
|
|
Эксперт Группа: Patrons Сообщений: 1 424 Регистрация: 22.3.2010 Пользователь №: 4 323 |
А если снизить предельное энергосодержание в ТВЭЛе за счёт каналов теплоносителя внутри самой таблетки? решение? А какая ЗАДАЧА ? Задачу ставим правильно ! Толерантное топливо для "уменьшения" водородной опасности вследствие пароциркониевой реакции. Для нормально работающего реактора никакой опасности НЕТ ! Проблема при авариях типа LOCA (потеря теплоносителя) или похожих. ПОЭТОМУ сколько внутренних "пор" не делай, если нет теплоносителя, а следовательно и теплоотвода, то остаточные энерговыделения топлива ОБЯЗАТЕЛЬНО нагреют и топливо и ОБОЛОЧКУ твела до критческих температур ! при которых и начнется Н2O + Zr = H2 + ZrO2 + Q ! Поэтому ТОЛЕРАНТНОЕ топливо для уменьшения пароциркониевой опасности, . . ., а не для уменьшения "напряженности" энерго, тепло, температур.. В иследовательских реакторах для уменьшения эксплуатационных температур топлива, используют много чего, в т.ч. и много - трубчатые твэлы (от 3 до 7 и выше трубок в одном твэле) , и пластинчатые и . . . |
|
|
18.12.2019, 13:48
Сообщение
#172
|
|
Ветеран форума Группа: Patrons Сообщений: 1 510 Регистрация: 17.3.2011 Из: Russia, Moscow Пользователь №: 32 515 |
http://www.proatom.ru/modules.php?name=New...nt&sid=8459
Цитата Термодинамический барьер позволяет исключить возможность начала пароциркониевой реакции за счет того, что температура в 900 градусов Цельсия, при которой, собственно, и начинается эта реакция, не будет достигнута даже в случае нештатной ситуации.
Этого можно достичь за счет повышения теплопроводности топливной таблетки. -------------------- Спор - это когда обе стороны пытаются сказать последнее слово первыми
|
|
|
18.12.2019, 13:53
Сообщение
#173
|
|
Ветеран форума Группа: Patrons Сообщений: 1 510 Регистрация: 17.3.2011 Из: Russia, Moscow Пользователь №: 32 515 |
мне это непонятно, поскольку при потере теплоносителя даже при полном глушении все равно останутся 7% тепловыделения по цепочке распада.
диодная лампочка потребляет меньше обычной, но все равно нагревается из-за плохого теплообмена. -------------------- Спор - это когда обе стороны пытаются сказать последнее слово первыми
|
|
|
18.12.2019, 13:58
Сообщение
#174
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 2 433 Регистрация: 16.3.2011 Пользователь №: 32 318 |
А какая ЗАДАЧА ? Задачу ставим правильно ! Толерантное топливо для "уменьшения" водородной опасности вследствие пароциркониевой реакции. Для нормально работающего реактора никакой опасности НЕТ ! Проблема при авариях типа LOCA (потеря теплоносителя) или похожих. ПОЭТОМУ сколько внутренних "пор" не делай, если нет теплоносителя, а следовательно и теплоотвода, то остаточные энерговыделения топлива ОБЯЗАТЕЛЬНО нагреют и топливо и ОБОЛОЧКУ твела до критческих температур ! при которых и начнется Н2O + Zr = H2 + ZrO2 + Q ! Поэтому ТОЛЕРАНТНОЕ топливо для уменьшения пароциркониевой опасности, . . ., а не для уменьшения "напряженности" энерго, тепло, температур.. В иследовательских реакторах для уменьшения эксплуатационных температур топлива, используют много чего, в т.ч. и много - трубчатые твэлы (от 3 до 7 и выше трубок в одном твэле) , и пластинчатые и . . . Ну, одна из проблем - большое количество накопленного тепла (просто тепла, без всякого остаточного распада осколков) в центре ТВЭЛа. Это тепло доходит до периметра ТВЭЛа очень быстро (в сравнении с теплом распада) и его очень много - десятки процентов от полной мощности реактора. А максимум тепла распада - около 7% от полной мощности при наибольших выгораниях зоны. "Осколочное тепло" имеет меньшую мощность, его проще отводить в тяжёлых условиях потери части теплоотвода в первые самые сложные минуты и часы аварии. Поэтому если мы убираем внутреннее тепло, нам легче пережить самые неприятные часы. Цитата энерговыделения топлива ОБЯЗАТЕЛЬНО нагреют и топливо и ОБОЛОЧКУ Так ведь в том-то и дело, что необязательно. Вопрос соотношения мощностей теплоотвода и поступления тепла из ТВЭЛа. Снижаем максимальную мощность подвода тепла - снижаем требования к мощности теплоотвода при запроектной аварии. Получаем другой температурный баланс на оболочке ТВЭЛа в установившемся режиме. Нам нужно не допустить нагрева циркония выше температуры ПЦР, и снижение пиковых поступлений тепла резко облегчают задачу. |
|
|
18.12.2019, 14:03
Сообщение
#175
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 2 433 Регистрация: 16.3.2011 Пользователь №: 32 318 |
мне это непонятно, поскольку при потере теплоносителя даже при полном глушении все равно останутся 7% тепловыделения по цепочке распада. диодная лампочка потребляет меньше обычной, но все равно нагревается из-за плохого теплообмена. Останутся. Но пиковая мощность у них уже другая, чем (максимальные) 7% ПЛЮС дополнительные десятки процентов, прущие изнутри горячего ТВЭЛа в самые первые минуты. Если рассматривать сферический ТВЭЛ в вакууме, лишённый теплоотвода, то его поверхность моментально прогреется до температуры ПЦР только за счёт уравнивания температур (350С на оболочке, 2000С внутри, 800С снаружи получается относительно просто и быстро). Если убрать внутреннее тепло, то тепло распада (с меньшей мощностью) будет сначала работать на теплоёмкость ТВЭЛа, а там ещё какие-то остатки теплоотвода (хоть паром, на 800С - это вполне заметные величины) сильно оттянут неприятные последствия, дадут время на принятие каких-то мер, закачку воды, наконец, тупо снизят потребности в воде и её потери на испарение. |
|
|
18.12.2019, 14:05
Сообщение
#176
|
|
Эксперт Группа: Уровень доступа - 2 Сообщений: 3 885 Регистрация: 9.6.2007 Из: Обнинск-Москва Пользователь №: 89 |
мне это непонятно, поскольку при потере теплоносителя даже при полном глушении все равно останутся 7% тепловыделения по цепочке распада. диодная лампочка потребляет меньше обычной, но все равно нагревается из-за плохого теплообмена. Всё верно, но существенный нюанс таки есть. Дело не только в остаточном энерговыделении, но и в запасённой в таблетке энтальпии. Для керамики она велика, для интерметаллидов - куда меньше, т.е. "стартовая точка" для аварийного процесса более благоприятная. Соответственно, характер протекания самого аварийного процесса меняется. Например, деформация оболочки твэла с перекрытием проходного сечения для теплоносителя будет позже, как и начало пароциркониевой реакции. Т.е. интерметаллид в таблетке даёт нам время. Вот величину запаса по времени я оценить не могу (подозреваю, что речь идёт о десятке-другом секунд). -------------------- С уважением
Александр Быков |
|
|
18.12.2019, 14:07
Сообщение
#177
|
|
Ветеран форума Группа: Patrons Сообщений: 1 510 Регистрация: 17.3.2011 Из: Russia, Moscow Пользователь №: 32 515 |
по поводу тепловых трубок - идея заманчивая, но мне не нравятся возможные неисправности.
Т.е. при каком-то выходе из строя одиночной таблетки и потере геометрии трубок в ней таблетка будет греться нештатными темпами. При сплошной она по крайней мере не будет так терять возможности по теплоотводу. Как это исключать и сертифицировать - хз. -------------------- Спор - это когда обе стороны пытаются сказать последнее слово первыми
|
|
|
18.12.2019, 14:16
Сообщение
#178
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 2 433 Регистрация: 16.3.2011 Пользователь №: 32 318 |
Вот величину запаса по времени я оценить не могу (подозреваю, что речь идёт о десятке-другом секунд). Так в отрыве от конкретной ситуации никто не может: зависит от оставшейся после аварии мощности теплоотвода от конкретного места. Каждая секунда выигранная теплоёмкостью - это секунда, в которую поверхность ТВЭЛа отдаёт тёпло. Пусть даже теплоотдача после аварии в десятки-сотни раз меньше, чем при нормальной эксплуатации, поступления тепла из ТВЭЛа тоже в десятки раз меньше. Там гиперболическая зависимость от разницы мощностей, а это приятная (в контексте) зависимость. |
|
|
18.12.2019, 14:23
Сообщение
#179
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 2 433 Регистрация: 16.3.2011 Пользователь №: 32 318 |
по поводу тепловых трубок - идея заманчивая, но мне не нравятся возможные неисправности. Т.е. при каком-то выходе из строя одиночной таблетки и потере геометрии трубок в ней таблетка будет греться нештатными темпами. При сплошной она по крайней мере не будет так терять возможности по теплоотводу. Как это исключать и сертифицировать - хз. С учётом того, что теплопроводность на сечение тепловой трубки в тысячи раз выше теплопроводности керамики, этой разницей можно всерьёз пренебречь. Тамлетка с испорченой ТТ внутри превращается в "обычную" таблетку, у которой температура внутри растёт до привычных тысяч, и которая работает далее совершенно неотличимо. При аварии это, ессно, вызывает обычные проблемы, но они будут очень ощутимо смягчены тем, что запаса тепла нет у соседних таблеток. Да и испорченная таблетка часть тепла при работе раскидывала по соседним, так что имеет запасы тепла меньше, чем обычно. Запасённое тепло перераспределится по месту: напрямую к соседям, будет "разведено" оболочкой ТВЭЛа и т.п. |
|
|
18.12.2019, 14:26
Сообщение
#180
|
|
Эксперт Группа: Patrons Сообщений: 1 424 Регистрация: 22.3.2010 Пользователь №: 4 323 |
Вопрос соотношения мощностей теплоотвода и поступления тепла из ТВЭЛа. Снижаем максимальную мощность подвода тепла - снижаем требования к мощности теплоотвода при запроектной аварии. Это как Вы собираетесь изменить мощность остаточных энерговыделений топлива ? Есть технологии изменения периода полураспада изотопов ? |
|
|
Текстовая версия | Сейчас: 4.5.2024, 14:03 |