АЭС будущего, Какими они должны быть? Опции

[barvi7]

Определяющей причиной применения ограничения паросодержания в зоне кипения кипящих реакторов является обеспечение удерживания реактивности реактора в рамках необходимых СТАБИЛЬНЫХ значений.

Следующее выражение:
обеспечение удерживания реактивности реактора в рамках необходимых СТАБИЛЬНЫХ значений
не корректно, т.к. единственным СТАБИЛЬНЫМ значением реактивности является нулевое значение Ro=0.0
Во всех остальных случаях, когда реактивность отлична от нуля, мощность реактора будет либо расти, либо уменьшаться - стационарного реактора не получите.
Реактивность- мера относительного изменения Кэфф от Ко = 1.0

[sgk3d]

… «Разве по причине того, что «иначе твэлы сгорят» применяется ограничение паросодержания в зоне кипения кипящих реакторов??»
…
Определяющей причиной применения ограничения паросодержания в зоне кипения кипящих реакторов является обеспечение удерживания реактивности реактора в рамках необходимых СТАБИЛЬНЫХ значений.

Следующее выражение:
обеспечение удерживания реактивности реактора в рамках необходимых СТАБИЛЬНЫХ значений
не корректно, т.к. единственным СТАБИЛЬНЫМ значением реактивности является нулевое значение Ro=0.0...

Из сказанного в предыдущих постах можно понимать, что речь идет о конструктивных мероприятиях обеспечивающих стабильность вклада в реактивность реактора со стороны парового эффекта реактивности.

В контексте замечания Уважаемого mixanа мы рассматриваем принципиальную возможность разработки кипящего реактора способного работать в термосифоне.

На сколько понял я, Уважаемый mixan утверждал, что такое решение, якобы, невозможно, поскольку «…В существующих кипящих реакторах расход воды через них приблизительно впятеро больше расхода вырабатываемого пара, иначе твэлы сгорят.».

Я же пытался обратить внимание Уважаемого mixanа на то, что в существующих кипящих реакторах, техническое решение «пятикратного расхода воды» применено в первую очередь для обеспечения стабильности распределения и концентрации пара и жидкого теплоносителя в активной зоне, что в свою очередь упрощает задачу обеспечения стабильной работы реактора.

С Уважением, Сергей Коваленко.

[Elk]

Можно бредовый вопрос, сорри, если это известная вещь.

Если удерживать реактор в подкритическом состоянии, добавляя нейтроны со стороны, насколько безумной выглядит идея и где можно натыкаться на проблемы?
Нейтроны можно породить, скажем, высаживанием протонов из обычного протонного ускорителя на соответствующих материалах, скажем, литии или более дешевом алюминии. Правда, мишень будет высокоактивной, ее потребуется перезаряжать регулярно и где это хоронить - отдельный вопрос, но пока за скобки.
Вылет нейтронов после замедления примерно 2 пи, направление вперед.
Т.е. можно сделать своего рода засветку с разных сторон.

Стоимость, кстати, подобного ускорителя будет на уровне 1.5-2 млн. долларов, что не очень много.

[Udjin]

Если удерживать реактор в подкритическом состоянии, добавляя нейтроны со стороны, насколько безумной выглядит идея и где можно натыкаться на проблемы?

Описание оного есть в статье на "морде лица" сайта атоминфо.
http://atominfo.ru/news6/f0319.htm

[AtomInfo.Ru]

Описание оного есть в статье на "морде лица" сайта атоминфо.
http://atominfo.ru/news6/f0319.htm

Ну да.

Если смотреть англоязычную литературу по предмету, то надо искать ADS (accelerator driven system).

[Elk]

Ну да.

Если смотреть англоязычную литературу по предмету, то надо искать ADS (accelerator driven system).

Спасибо.

[Elk]

Описание оного есть в статье на "морде лица" сайта атоминфо.
http://atominfo.ru/news6/f0319.htm

Не совсем то. Реактор-самоед - это э... просто реактор.
Не так сложно взять в качестве источника нейтронов ускоритель протонов, поток можно выдать на уровне 10^9, если не напрягаться, если напрячься, то порядок-два можно еще натянуть.
Можно не отвечать, я пошла считать и мучаться

[AtomInfo.Ru]

Не совсем то. Реактор-самоед - это э... просто реактор.
Не так сложно взять в качестве источника нейтронов ускоритель протонов, поток можно выдать на уровне 10^9, если не напрягаться, если напрячься, то порядок-два можно еще натянуть.
Можно не отвечать, я пошла считать и мучаться

По той ссылке надо читать про MYRRHA.

[Sinus]

Вопрос к специалистам атомного дела.

Может ли теоретически существовать и успешно работать модульный атомный реактор для отопления дома (коттеджа). Турбину паром крутить не нужно, просто на выходе вода до 70 градусов. Какой у этого реактора примерный размер? Сколько раз в год заряжать «батарейки»?
PS прошу сразу отбросить террористов, идиотов с бензорезами и самоделкиных. Чисто техническая возможность, скажем так в идеальном обществе людей.

[AtomInfo.Ru]

Вопрос к специалистам атомного дела.

Может ли теоретически существовать и успешно работать модульный атомный реактор для отопления дома (коттеджа). Турбину паром крутить не нужно, просто на выходе вода до 70 градусов. Какой у этого реактора примерный размер? Сколько раз в год заряжать «батарейки»?
PS прошу сразу отбросить террористов, идиотов с бензорезами и самоделкиных. Чисто техническая возможность, скажем так в идеальном обществе людей.

Может. Сам считал, как минимум, два таких проекта. Причём в одном перегрузка не требовалась лет 30.

По размерам. Размеры таких установок в первую голову определяет биологическая защита. А для её эффективности "размер имеет значение". Увы!

Для примера. По ссылке - пример маленького реактора, правда, не для отопления. Тепловая мощность - 20 кВт. Размеры по отражателю - 4,5x4,5 метров. Плюс к этому, бетонная защита толщиной в 1 метр. Плюс обеспечить подход к реактору для ремонта. Судите сами - со всеми причиндалами, это выйдет хорошая двухэтажная комната.

P.S. Вообще, таких проектов (коттеджный реактор) куча, их не продвигают из-за того, что это жутко дорого. И потому, что общество неидеально (террористы и пр.).

P.P.S. Реальнее всего, такие малые реакторы появятся сначала на Луне или на Марсе. Там террористы отсутствуют

[Sinus]

Спасибо за ответ.

[AtomInfo.Ru]

Спасибо за ответ.

Вдогонку.

Свежих данных по экономике коттеджных реакторов у меня нет. Участвовал я в таких проектах несколько лет назад, с тех пор всё несколько раз изменялось по ценам.

Поэтому конкретных цифр приводить не буду, скажу только в общем. Большой, если не определяющий, вклад в стоимость аппарата будут вносить стоимость топлива и з/п обслуживающему персоналу.

С топливом можно как-то решить проблему - например, брать его у государства в лизинг. С персоналом хуже. Хочешь не хочешь, но пару человек на установке надо бы держать постоянно. И они, естественно, должны меняться. То есть, хотя бы три смены, а это уже шесть человек минимум.

Представьте - Вы должны платить зарплату (и хорошую зарплату!) шести человекам. Масштаб затрат осознали?

Было много разговоров о полностью необслуживаемых реакторах, к которым бы только изредка приезжала бригада наладчиков из единого центра. Лично я в такие установки не верю (хотя проекты такие были и есть). Полагаю, что Фукусима на них надолго поставила крест.

[AtomInfo.Ru]

И ещё пара моментов для ясности.

Отражатель в примере по ссылке выше также играет роль защиты. Он возращает нейтроны в реактор. Если его убрать, мы не просто потеряем в нейтронном балансе, нам всё равно придётся замещать его бетоном.

Если о защите не беспокоиться, если зелёных рядом нет - то можно получать вполне компактные установки. Например, у нас делалась передвижная АЭС - ТЭС-3, именно атомная электростанция с турбиной и пр. Четыре тягача типа ГАЗ-66 доезжали до места, солдатики быстро прокидывали трубы между ними, присыпали землёй, и установка готова к работе. Сегодня ТЭС-3 никто сделать не даст - не отвечает никаким стандартам по безопасности населения.

Второй момент. Можно сократить размеры собственно активной зоны, перейдя с урана на элементы с большим зарядом. Например, на изотоп 242mAm или на калифорний. Там можно говорить о критических массах порядка граммов. То есть, несколько грамм - вся активная зона реактора.

Проблема возникнет даже не со стоимостью таких изотопов (а они очень дороги). Например, почему не делают калифорниевые пули? Да, из калифорния технически реально сотворить атомную пулю для ружья, но калифорний выделяет столько тепла при распаде, что снимать его надо огромной холодильной установкой.

Так что, диверсант крался бы к намеченной цели, а за ним, как бы невзначай, ехали бы две фуры-рефрижератора, везущие по половинке калифорниевой пули каждая.

[Smol]

Не так сложно взять в качестве источника нейтронов ускоритель протонов, поток можно выдать на уровне 10^9, если не напрягаться, если напрячься, то порядок-два можно еще натянуть.

Вот тут в интервью Г.И.Тошинский утверждает (для реактора MYRRHA), что поток протонов от ускорителя будет нестабильным (ну, а топливо почему-то этого не любит), можно ли как-то решить эту проблему?

[Elk]

Вот тут в интервью Г.И.Тошинский утверждает (для реактора MYRRHA), что поток протонов от ускорителя будет нестабильным (ну, а топливо почему-то этого не любит), можно ли как-то решить эту проблему?

Он несколько проблем обозначает и большинство я не понимаю, надо публикации найти настоящие.
Вот, например, подвод протонов сверху, который так усложняет им жизнь. Ничего не стоит подвести этот самый пучок с любой стороны. Скорее всего, конечно, там соединили, что было, поэтому конструкция вышла кривая. Если это создает дополнительные проблемы, давно надо было сделать ДРУГОЙ канал вывода пучка и не париться. Современные системы разве что в узел не завязывают и организация канала с какой-то стороны - это не проблема вообще. Нет, возможно, это неразрешимо в их конфигурации, черт его знает, но это говорит только о необходимости ее изменения. У него там мелькает сообщение о некоммерческом проекте, возможно, в этом все и дело - берут, что дают, а не что можно сделать.

Что касается нестабильного потока, то тут надо просто задачу считать.
Ускоритель система сама по себе импульсная, тут ничего не поделать, в нем пучок рождается импульсным образом. Но! Его можно а) растягивать и сжимать, б) увеличивать число пучков, в) частоту обращения. Ну, вот в той же Японии пучков на KEKе так много, что измеряется попросту токовые зависимости, пучок считается непрерывным. Если учесть, что замедление нейтронов займет время, и оно заметное, то представляется, что нет ничего хитрого в том, чтобы сделать поступление нейтронов непрерывным.
Ну, или учесть импульсную подачу нейтронов в смысле того, что и весь реактор будет пульсирующим, а почему нет? Если время пульсации сотые-десятые мкс, на нагрев воды это вряд ли будет влиять...
О стабильности работы ускорителя можно много говорить, но тут все зависит от персонала и комплектующих. Современные ускорители обычно раз в год встают на профилактику по разным поводам, а так работают в непрерывном режиме. Аварийные ситуации, вроде отключения электроэнергии, будут аварийными и для АЭС, так что тут ничего не изменится, да и что произойдет, если это все отключится? Мы потеряем электроэнергию, очень жалко. Но не смертельно.

Безопасность двух систем, вместо одной? Мне представляется это сильно натянутым возражением, поскольку ускоритель после отключения электроэнергии безопасен почти как детская игрушка. Конверсионные узлы, конечно, будут "светиться" примерно как и в реакторе, но это маленькая часть и она не обладает опасностью АЭС. Да и туда еще попасть надо.
Ускоритель, правда, тащит в себе еще несколько требований к ТБ, в частности, электробезопасность и ВЧ-безопасность, но это все кажется не слишком сложно преодолимым.

Меня серьезно смущает только одно - рад.стойкость материала конвертора. "Лететь" он будет очень быстро, его нужно менять, а дальше нужно понять, насколько это нехорошо. Где хоронить, как долго, куда девать, как менять (кассетный принцип? потоком лить жидкий литий, скажем? ну, в общем, надо смотреть)

[Elk]

И ещё пара моментов для ясности.

Отражатель в примере по ссылке выше также играет роль защиты. Он возращает нейтроны в реактор. Если его убрать, мы не просто потеряем в нейтронном балансе, нам всё равно придётся замещать его бетоном.

Если о защите не беспокоиться, если зелёных рядом нет - то можно получать вполне компактные установки. Например, у нас делалась передвижная АЭС - ТЭС-3, именно атомная электростанция с турбиной и пр. Четыре тягача типа ГАЗ-66 доезжали до места, солдатики быстро прокидывали трубы между ними, присыпали землёй, и установка готова к работе. Сегодня ТЭС-3 никто сделать не даст - не отвечает никаким стандартам по безопасности населения.

Второй момент. Можно сократить размеры собственно активной зоны, перейдя с урана на элементы с большим зарядом. Например, на изотоп 242mAm или на калифорний. Там можно говорить о критических массах порядка граммов. То есть, несколько грамм - вся активная зона реактора.

Проблема возникнет даже не со стоимостью таких изотопов (а они очень дороги). Например, почему не делают калифорниевые пули? Да, из калифорния технически реально сотворить атомную пулю для ружья, но калифорний выделяет столько тепла при распаде, что снимать его надо огромной холодильной установкой.

Так что, диверсант крался бы к намеченной цели, а за ним, как бы невзначай, ехали бы две фуры-рефрижератора, везущие по половинке калифорниевой пули каждая.

Ага, ага. Еще гафниевые реакторы вспомнить надо

[Smol]

Меня серьезно смущает только одно - рад.стойкость материала конвертора. "Лететь" он будет очень быстро, его нужно менять, а дальше нужно понять, насколько это нехорошо. Где хоронить, как долго, куда девать, как менять (кассетный принцип? потоком лить жидкий литий, скажем? ну, в общем, надо смотреть)

А что это за материал? По своей химической природе, и какие с ним проблемы?
Простите, пожалуйста, дело в том, что в нашем институте ускоритель есть, он работает, но вот подробностями его работы интересоваться мне не приходилось...

Сообщение отредактировал Smol - 23.4.2011, 18:37

[Elk]

А что это за материал? По своей химической природе, и какие с ним проблемы?
Простите, пожалуйста, дело в том, что в нашем институте ускоритель есть, он работает, но вот подробностями его работы интересоваться мне не приходилось...

Конвертор? Это девайс, а не материал. Кусок вещества, который стоит на пути протонов, имеет большое сечение захвата и превращается нечто, что выдает нейтрон. Ну, например, реакция Li(p,n)Be. Но могут и другие подойти.
А главная проблема в том, что после использования, она (мишень, конвертор) становится радиоактивной, требует утилизации и все такое прочее.
Ну, вот при попытке алюминий поставить, столкнулись с кучей проблем - он превратился в рыхлую радиоактивную губку, к тому же основательно испортил вакуумную камеру, пришлось фрагмент менять.
В общем, мишень это отдельная и все еще толком нерешенная проблема.

У нас не так много институтов с протонными ускорителями? Если не секрет? Можно в личку.

Можно посмотреть такую вот штуку: http://www.inp.nsk.su/bnct/
Это проект ускорителя для БНСТ, но нужно понимать, что ИЯФ сделал ускоритель, как ему и положено - вполне соответствующий заданию, а вот по части нейтронной терапии там не очень весело дела обстоят, в частности, имеет место некий обман публики, почти вынужденный (за деньги-то надо отчитываться). Имхо, эта штука никогда не будет работать как медицинский источник, но просто источник нейтронов - запросто.
Мед.источник должен обладать довольно узким пучком нейтронов определенной энергии, а это отнимет от трех до пяти порядков от общего потока и сделает идею невыгодной. Но заказчик в свое время это прекрасно понимал, его интересовал только ускоритель-тандем.
Там еще ссылка на NIM есть, где много чего в подробностях изложено.

Сообщение отредактировал Elk - 23.4.2011, 19:02

[AtomInfo.Ru]

У него там мелькает сообщение о некоммерческом проекте, возможно, в этом все и дело - берут, что дают, а не что можно сделать.

Верно. Главный пункт в MYRRHA - исследовательский реактор с теплоносителем свинец-висмут, первый в Европе и вообще в мире за пределами России. То есть, их интересовала эта технология, а ускоритель там был подсажен с целью выбить бюджетное финансирование.

Если я правильно помню эту систему, то они взяли старенький легководный исследовательский реактор, сделали над его помещением (бункером) второй этаж и поставили на него ускоритель. Реактор же конвертировали на теплоноситель Pb-Bi вместо воды.

Вопрос по топливу. Да, оболочки топливных элементов не любят циклических нагрузок. Если в активной зоне циклически изменяется температура (а она прямо связана с мощностью, а та прямо пропорциональна плотности потока нейтронов), то оболочки будут быстрее выходить из строя - в них будут появляться микротрещины, через которые пойдут газообразные осколки деления (то есть, повысится активность теплоносителя).

MYRRHA упомянута в интервью до кучи, как пример ADS-системы, которая делается. Остальные проекты пока бумажные.

Безопасность двух систем, вместо одной?

Будем справедливы. Наш вопрос-утверждение звучал по-другому: "Мы имеем две установки вместо одной, что сразу даёт нам два набора проблем". То есть, мы должны обслуживать и реактор, и ускоритель одновременно, что уж точно повлияет на стоимость. Хотя бы придётся добавить зарплату смене на ускорителе

Про безопасность собственно ускорителя согласны. Ускорителями AtomInfo немного интересуется

Проблема в смысле комбинированной системы. Интерес к ним, как правильно сказал Тошинский (ему вполне можно верить, товарищ очень грамотный, кстати, работающий в том числе и с японцами - см. в его интервью "свечу Секимото"), возник "после появления боязни мгновенного разгона реактора".

Но в Фукусиме разгона не было! Реакторы были остановлены, заглушены. Их погубило остаточное энерговыделение, которое будет и в ADS. Эту проблему они не решают.

[Elk]

MYRRHA упомянута в интервью до кучи, как пример ADS-системы, которая делается. Остальные проекты пока бумажные.
Будем справедливы. Наш вопрос-утверждение звучал по-другому: "Мы имеем две установки вместо одной, что сразу даёт нам два набора проблем". То есть, мы должны обслуживать и реактор, и ускоритель одновременно, что уж точно повлияет на стоимость. Хотя бы придётся добавить зарплату смене на ускорителе

Про безопасность собственно ускорителя согласны. Ускорителями AtomInfo немного интересуется

Проблема в смысле комбинированной системы. Интерес к ним, как правильно сказал Тошинский (ему вполне можно верить, товарищ очень грамотный, кстати, работающий в том числе и с японцами - см. в его интервью "свечу Секимото"), возник "после появления боязни мгновенного разгона реактора".

Но в Фукусиме разгона не было! Реакторы были остановлены, заглушены. Их погубило остаточное энерговыделение, которое будет и в ADS. Эту проблему они не решают.

Температурные колебания - имха такая - не возникнут, поскольку можно устроить разницу между пучками в 10 нс. Правда, дорогая будет машина. Ну, в 100 нс. Т.е. вы просто не успеете заметить эти изменения температур - инерционность большая.

В последнее время я наблюдаю тенденцию к росту нагрузки на оператора ускорителя Так что повышение зарплаты будет справедливым.
Но на самом деле я думаю, объединить это все не так сложно. (Ну, никогда не поверю, что оператор АЭС не может выучить все то же самое).

Тут главврач соседнего отделения (по фамилии Кругляков Э.П.) жаждет использовать протонный ускоритель для поджига термоядерной реакции, удешевления ее управления, соответственно, для создания термоядерного реактора. Вот это я понимаю, да... ))
(устные сообщения, я даже не знаю, публиковал он их где-то или нет)

А Фукусима вообще странные проблемы имеет. Вот поначалу мне всегда приходилось себе напоминать, что не в реакторе проблема, а в БВ. (Ну, в том смысле, что про него надо было все время помнить).
И это по большому счету странно, поскольку вроде бы проблема-то на реакторе, а создает ее совершенно левое устройство, дополнительное и т.п.
Возможно, человечеству пришло время решать проблему с ОЯТ более кардинально, чем раньше.