Версия для печати темы

Автор: AtomInfo.Ru 17.1.2017, 8:21

И по конкурентам. А то, говорят, блогеры волнуются.

По свежей информации от человека, скажем так, рядом с MYRRHA, бельгийцы отказались не только от ADS, но и от собственно ТЖМТ-реактора.
То есть, они останутся с голым ускорителем, на котором будут что-то там облучать.

В общем. реально по ТЖМТ работы сегодня могут вести только китайцы. А сколько в их заявлениях под барабанную дробь правды и сколько дезинформации (китайцы - очень большие мастера дезы!) - на этот вопрос сейчас не ответит никто.

Автор: Ultranauth 17.1.2017, 20:55

Ну нихрена себе.

Автор: AtomInfo.Ru 17.1.2017, 21:02

Подтверждений всяких я не видел, но человек, который мне про это сказал - он хорошо в курсе тамошних дел. Так что, вероятность того, что именно так и есть, большая...

Автор: arcanist 18.1.2017, 0:21

а в чём смысл то? в ускорении?

Автор: AtomInfo.Ru 18.1.2017, 8:26

Если всё именно так и будет, то ни в чём особенном.

Ну, получат хороший ускоритель. Может, грант какой под него добудут...

Автор: arcanist 18.1.2017, 10:18

https://www.oecd-nea.org/science/reports/2009/nea6881-MYRRHA.pdf
вот тут пишут, что сам по себе такой ускоритель разработать - дело нетривиальное. Так что может и правильно они поступают, что сначала подтверждают, что ускоритель сработает так как надо, а решение о реакторе будут потом принимать

Автор: Ultranauth 18.1.2017, 18:32

Есть более свежий отчет по разработке ускорителя http://ipnwww.in2p3.fr/MAX/images/stories/freedownloads/MAX_Deliverable_1.5_final_free_download.pdf где резюмируется, что вопрос соединения ускорителя и реактора не проработан, и нужны специальные усилия, время и деньги на это, из-за чего мирха сползает аж на 30е годы.

Но вопрос тут в другом еще. MYRHHA - это проект реактора-сменщика всех эти BR-1, BR-2. Если ее не будет, а будет только бессмысленный линак на 600 МэВ, то SCK CEN как ядерный центр закончится. Вспомнить еще закрытие Halden, и тенденция вырисовывается очень тревожная - одна за другой европейские страны полностью отказывают в каких-либо перспективах атому.

Автор: AtomInfo.Ru 18.1.2017, 19:20

Мне сложно судить, ускорители - не моя специальность.
Но такой факт отмечу. Когда мы задаём вопросы по ADS ускорительщикам и спрашиваем "Что будет самым трудным?", они едва ли не в один голос отвечают: "Ускоритель".

Так что, вполне возможно, что так и есть.

Автор: AtomInfo.Ru 18.1.2017, 19:21

Или оптимизация?

Имея хорошие центры во Франции, может быть и нет смысла для ЕС содержать их в других своих странах.

Автор: KTN 19.1.2017, 1:13

Разумеется. Говоря научно-популярно, что нужно для реактора и что для ускорителя?
В случае реактора, из грунта в природе отделяем уран от других веществ, собираем в кучу с замедлителем и когда куча достаточно большая, материальный параметр вместо мнимого становится вещественным и цепная реакция с выделением мощности возникает сама по себе.

В случае ускорителя не так. Дело даже не в вакууме десять минус седьмой.
Чтобы ускорять ионы, надо сначала всю ту мощность, которая потом в форме ускоренных частиц будет поступать из вакуума ускоряющей структуры на урановую мишень, взять от высоковольтной ЛЭП и преобразовать в форму радиоизлучения в диапазоне СВЧ.

Для передатчика обычного регионального телевидения, сигнал которого с вышки высотой метров 200 уверенно принимается в радиусе 20 километров, достаточна СВЧ мощность 5 кВт.
Для линейного ускорителя, наподобие Лос-Аламосского, нужна та же самая СВЧ мощность (в том же диапазоне), однако - несколько МВт средней и до 100 МВт в импульсе. Эту мощность, сформированную в радиосигнал с неким КПД, нужно подать в ускоряющие резонаторы (желательно сверхпроводящие) и с неким КПД перевести в поток ускоренных частиц, которые затем идут на мишень.

Общий КПД (ЛЭП)->(ускоренные частицы) во многих отечественных проектах, по ряду причин о которых можно долго говорить, оказался на порядок меньше проектного.
Проектный исторически приобрёл высокое (десятки процентов) значение только недавно, когда по мере прогресса на Западе перешли к применению сверхпроводящих резонаторов. Пока-что используются температуры жидкого гелия и всё это очень дорого.

Если говорить о нашей стране, надёжность поддержания параметров потока ускоренных частиц сильно зависит от общего совершенства мощного радио-оборудования, которым располагают проектировщики, от культуры производства вакуумной техники. Почему в СССР кухонные микроволновые печи не получили развития, в отличие от США и ЕС? Причин много, важен факт.
В мощных СВЧ усилителях отставание от Запада было меньше чем в бытовых, однако после 1991 произошёл откат по ассортименту и характеристикам. В 1980-е к примеру, самая мощная радиолампа диапазона 200 МГц освоенная промышленностью, отечественная, имела гарантию по техпаспорту до 5 МВт в импульсе и до 500 кВт средней мощности. Сейчас - 3 МВт в импульсе и до 140 кВт средней, в тех же стыковочных габаритах.

Между магнитным Управляемым Термоядерным Синтезом и линейными ускорителями ионов (протонов, дейтронов) общим является, что они на заряженных частицах. Не на нейтронах поэтому обязательны вакуум уровня "Аш-минус", мегаваттное СВЧ диапазона около 1 ГГц, сверхпроводники и жидкий гелий.
А на современном уровне развития цивилизации эти вещи освоены не так давно, и малым количеством коллективов, по сравнению с водяным охлаждением "железяки" (ТВЭЛа) в случае реактора.

По всем этим причинам, миллиард долларов капвложений и сопутствующая работа 5 - 8 лет междисциплинарного коллектива численностью 3 - 5 тысяч человек, производит либо реактор электрической мощностью 1 ГВт, либо ионный ускоритель со средней мощностью протонов на мишени 1 МВт.

В результате всего этого, на практике, нужно формулировать реакторную задачу под имеющийся ускоритель. Только тогда она не растянется на неопределённое время.
Сейчас в мире ускорителей, представляющих "критсборочный" интерес, всего несколько, в богатейших и одновременно технологически развитых странах.
Это SNS в Окридже (США), линейник на 800 Мэв в Лос-Аламосе (США), есть также изохронный циклотрон в Церне, ускоритель J-PARC в Японии, и строящийся ESS (проектная мощность 5 MW) в Евросоюзе.

По моему мнению, хорошо бы расположить MYRRHA как одну из мишенных станций SNS. Или, если никуда не торопятся, то ESS.

Автор: Ultranauth 19.1.2017, 20:00

Там 2-3 порядка не дотягивает флюэнс ESS в мишенных каналах до того, что планировали получать на MYRHHA, в SNS должно быть еще хуже (хотя я не помню наизусть параметров SNS). ESS, кстати, ударно строят, через 2 года уже ожидается first beam on target.

Автор: pappadeux 19.1.2017, 22:43

Это почему?

MYRHHA пучок 2.4МВт на мишень (http://myrrha.sckcen.be/en/Engineering/Accelerator/Beam_specifications), SNS где-то 1.2 (http://status.sns.ornl.gov/beam.jsp), но выход нейтронов на протон раза в два меньше 1ГэВ vs 600МэВ, так что суммарно по нейтронам фактор двойка, да и то может быть... Откуда там порядки?

Автор: Ultranauth 22.1.2017, 15:24

Порядки там оттуда, что у MYRRHA все нейтроны рождаются сразу внутри АЗ где и остаются жить, а у ESS распределяются по 48 нейтроноводам, в которые попадают далеко не все нейтроны из мишени - в итоге в каждом нейтроноводе и набегает 2 порядка по нейтронной яркости. А переделывать ESS так, что бы их вольфрамовое колесо окружить активной зоной, разумеется, никто не будет (ставить реактор в конце нейтроновода тоже, но это более реалистичный сценарий, тем не менее).

Автор: KTN 22.1.2017, 21:57

Внешние нейтроноводы не влияют на коэффициент диффузии нейтронов в мишени. Первичное производство нейтронов на 1 протон*Mev, при энергиях 600 Мэв (~10 нейтронов на протон) и 1000 Мэв (~20) почти одинаковое, различается только ионизационный пробег протона в жидком свинце, в обоих случаях имеющий свои преимущества.



Эффективность исследовательского центра оптимальна, когда на ускоритель и на экспериментальный корпус расходы одного порядка. Поэтому мощный ускоритель имеет несколько устройств, принимающих ускоренные протоны. Протонный вакуумированный канал разветвляется на несколько установок, которые включаются по очереди (в некоторых проектах даже одновременно разделением частот).

MYRRHA может быть одной из нескольких мишенных станций SNS или ESS, включаясь 1 - 2 раза в год по 3 месяца.

Автор: Dobryak 22.1.2017, 22:16

На SNS линас производит ГэВ-ные протоны, которые идут в накопительное кольцо, в котором пучки банчируют и банчи выводят в мишень с частотой в 60 банчей в секунду. Длительность каждого банча одна микросекунда. Столь короткие банчи принципиальны, так как в основе многих, большинства экспериментов время-пролетная методика: по базе до детектора и времени пролета определяется энергия (или импульс) нейтрона. На реакторах, где нейтронные пучки непрерывные, с той же целью пучки рубят чопперами. Видите ли, нейтральные нейтроны вредны тем, что другого способа измерения их энергии природа не предусмотрела...

Все это поэзия, к Вам же прозаический вопрос: устроит ли MYRRHA такая импульсная подпитка протонами, когда от плевка до плевка 1/60 секунды? На этом масштабе та одна микросекунда непринципиальна, пусть и миллисекунда... Да вот только никого из остальных пользователей нейтронного источника это не устроит.

Автор: KTN 22.1.2017, 23:03

Если правильно помню, длительность импульсов из накопительного кольца у них 300 наносекунд.



Всё верно. Механические прерыватели нейтронов сейчас применяются только в твердотельных исследованиях, для ядерной физики метод считается устаревшим. Верх возможного по этой методике, для непрерывных источников, был достигнут в 1960-е. Проведено много измерений, результаты выложены в знаменитый отчёт BNL-325 и подобные времён Второй Женевской конференции.

Там фокус в том, что если укорачивать вспышку, нужно вырезать в металле ротора меньший угол, что не только влияет на интенсивность. Во время закрытого состояния ротор полупрозрачен для быстрых нейтронов, в отличие от тепловых. И скорость вращения ограничена центробежной силой, прочностью материала. В сочетании с полупрозрачностью закрытого ротора и малым углом вырезки, образуется высокая фоновая подложка при длительности меньше некой пороговой. В 1960-е был достигнут потолок этого метода. Месяцами спектрометры измеряли спектры, и когда перемеряли всё - методика своё отработала. Перешли на ускорительные импульсные источники, обеспечивающие меньшее число наносекунд на метр.



Специальная конструкция ТВЭЛов допускает импульсно-периодический характер тепловой нагрузки с частотой 60 Гц, почти без снижения потоков по сравнению с непрерывным подводом тепла. Примером являются импульсные реакторы ИБР-2, ИБР-2М. При частоте 60 Гц "выбег" температуры в импульсе невелик по сравнению с рабочей температурой, если протоны подаются в реактор минуя кольцевой накопитель. Длительность импульса ускорителя имеет порядок долей милли-секунды.

Если подавать полную мощность именно после накопителя, при 300 наносекундах вместо долей миллисекунды, при тех же 60 Гц термомеханические напряжения нужно считать численно. Мишень представляет собой жидкую ртуть или свинец-висмут, и предметом расчёта вероятнее будет конструкция применяемых ТВЭЛов.

Автор: Ultranauth 22.1.2017, 23:32

Да, но очень сильно влияют на количество нейтронов, которые до АЗ долетают из чисто геометрических соображений. С учетом максимального Кэфф, нейтронов нам надо много, больше чем отдает ESS в каналы (если мне память не изменяет - 10^15 н на весь канал в импульсе).

Для иллюстрации геометрия отводов от замедляющей системы (бабочка в центре) - видно, что основная часть нейтронов улетит мимо нейтроноводов

Автор: Dobryak 23.1.2017, 6:21

Микросекунда.



Ничего не понял. Откуда ускоритель на ИБР-2? Какой? Его вспышки запускаются механически вращающимся отражателем нейтронов, из-за механики импульс продолжительностью типично четверть миллисекунды, в идеале полста микросекунд, и это при фоне до десятка процентов.


Мой вопрос был не о термомеханических напряжениях, а о нейтронике реактора MYRRHA, в версии, когда надкритичность его создается импульсами с частотой 60 герц. Время между импульсами как-то неуютно сопоставимо с периодом полураспада для части осколков, дающих запаздывающие нейтроны...

Автор: alex_bykov 23.1.2017, 14:09

Я так понимаю, что любой ADS-реактор подкритичен (что на мгновенных, что на запаздывающих нейтронах). Всплеск - это только источник. С точки зрения управляемостью реактора он не интересен, как и соотношение между длительностью импульса и периодами полураспада ядер-источников запаздывающих нейтронов.

Условно говоря, можно разложить реакцию размножающей среды на исходный импульс на 2 части:
1) практически мгновенное усиление исходного импульса на мгновенных нейтронах, коэффициент усиления = 1/(1-(Кэфф-бэта)) и
2) "боковые лепестки" спада энерговыделения после прохождения импульса, связанные с распадом ядер-предшесвенников запаздывающих нейтронов.

Практически, речь может идти только о степени перекрытия 1) от текущего импульса с 2) от предыдущего, что позволит несколько снизить консерватизм в оценке, например, термомеханических напряжений в топливе и твэлах, в отличие от расчётов на прямоугольных импульсах энерговыделения.

Автор: Dobryak 23.1.2017, 15:08

Уважаемый Александр,

боюсь, что я вопрос сформулировал невнятно. Любой ADS сaм по себе подкритичен по определению. Кончились протоны --- прервалась цепная реакция и баста. Работa того же МИРРА (может произноситься и МЮРРА?) в импульсном режиме, как подкритической сборки, представляется неинтересной --- зачем такое городить под такое банальное дело? Т.е., я полагал, что МИРРА затеяли как прототип энергетического ADS-реактора. Ясно, что плевок в сутки не годится. Плевок раз в час тоже не годится. Не годится и плевок в минуту --- пульсирующий источник к энергосети не подключишь. Вопрос: какая минимальная частота плевков (это термин не базарный, а стандартный у ускорительщиков!) устроит и реакторщиков и энергетиков?

С точки зрения потребителей нейтронов на SNS или ESS удлинение банчей, чтобы нейтроны от первого банча хорошо перекрывались по времени с нейтронами от второго банча и т.д. --- неприемлемо.

Автор: alex_bykov 23.1.2017, 17:17

Похоже, задачу формулировать надо примерно следующим образом: какова должна быть частота и продолжительность импульсов, чтобы с учётом тепловой инерции системы можно было говорит о квазистационарности энерговыделения. Т.е. разбиваем задачу на 2 части: нейтронно-физическую и теплофизическую и ищем некий "оптимум", устраивающий теплофизиков.

Автор: Dobryak 24.1.2017, 8:20

Уважаемый Александр, ясно одно: импульсный пучок протонов мощно модулирует потоки мгновенныx нейтронов. Запаздывающие как-то эту модуляцию демпфируют - но их мало! Видно, что ничего не видно - вопрос не проработан. Но guts feeling (кишками чую), что 60-герцный пучок энергетическому реактору не подойдет. Так что не можно впрячь в одну телегу коня (SNS) и трепетную лань (MYRRHA). Энергетическому реактору нужен ускоритель с постоянным током.

Автор: pappadeux 24.1.2017, 19:57

можно попробовать дебанчер вставить для разряжения импульсов, но это отдельное удовольствие за отдельные деньги

Автор: KTN 25.1.2017, 16:27

Уточнил, 645 наносекунд банчи накопителя. Величина 300 была в одном из проектных вариантов в начале 2000-х, когда наша организация участвовала в его создании в качестве подрядчика.


Очень просто: 1) импульсы ускорителя не влияют на реактивность критсборки, за исключением косвенного механизма температурного и мощностного эффектов реактивности;
2) Нужно различать 2 вещи: промежуток между импульсами (сотни миллисекунд) определяется частотой прихода импульсов, влияет на выбег температуры в импульсе. Вторая вещь - длительность импульса накопителя (сотни наносекунд) определяет термомеханические напряжения. Любой из факторов может быть лимитирующим.


Важен импульсный характер теплосъёма: для ТВЭЛов без разницы, ускорителем он определяется или модулятором реактивности.

Что касается ИБРа-2, там нет ускорителя. В проекте ускоритель был: замышляли сделать следующий шаг после ИБРа-30, увеличив мощность на 2 порядка с одновременным уменьшением длительности импульса на порядок. Однако ускоритель не сумели создать: на прототипе электронный пучок распадался из-за шланговой неустойчивости. И было принято решение запускать ИБР-2 в безускорительном варианте. Длительность импульса вместо плановых 400 наносекунд получилась 360 микросекунд. Это задвинуло исследования на ИБР-2 в узкую нишу твердотельной тематики, ультрахолодных и поляризованных нейтронов, которая к прикладной ядерной энергетике не относится.


Мощность связанная с запаздывающими нейтронами даже на ИБР-2 около 10% полной.
Совмещение интересов других потребителей реализуется через разделение измерительного времени. От 3 до 6 месяцев в году протоны могут подаваться на MYRRHA, остальное время - на другие мишени. Ускоренные протоны можно поворачивать электромагнитами по мере надобности и транспортировать куда надо.

Автор: KTN 25.1.2017, 16:42

В последнюю очередь как ADS. По сравнению с магнитным термоядерным синтезом, протонные ускорители надёжно дают потоки нейтронов уровня мегаватта реакции деления, однако стоимость радиопередатчика мощностью Гигаватт, а также сверхпроводимость, при современном развитии технологии, в обоих случаях (ADS и УТС) всё ещё слишком велика для массовой постройки.

MYRRHA ценен как материаловедческий стенд, для
1)_безопасной_ отладки первого контура свинцово-висмутового реактора АПЛ и возможных бридеров;
2) для отладки новых плотных топлив в том числе плутониевых и металлических;
3) для исследований по трансмутации минорных актинидов.

Смысл подпитки критсборки протонным ускорителем, главная ценность, обусловлена тем, что на плутонии и на минорных актинидах у Вас запас реактивности до разгона на мгновенных нейтронах = 0,2% на плутонии и минорных актинидах. Втрое меньше чем на привычном уране-235.

В случае ускорителя можно выбрать любую подкритичность и увеличивать этот запас хоть на порядок, хоть на два.
Это в частности открывает возможность уверенно исследовать такие композиции топлива, теплоносителя и конструкционных материалов, которые в большом реакторе могут давать "чернобыль", т.е. положительный пустотный коэффициент реактивности.

Автор: KTN 25.1.2017, 16:50

До энергетического реактора, средней мощности ГВт, в технологии ADS ещё далеко. Сейчас речь идёт об испытательных стендах нового поколения, эквивалентных БОР-60 и МБИР с качественно новыми возможностями.

Частота 60 герц для энергетических применений годится. Постоянный ток желателен потому, что в ускорителе объёмный (пространственный) заряд ограничивает максимальную величину тока. Величины порядка 0,1 Ампер, либо в несколько раз меньше либо несколько больше. Поэтому ускоритель полномасштабного ADS, при мощности порядка 100 МВт и энергии 1-2 Гэв, должен непрерывно давать тот самый ток (десятки миллиампер) который современные линейные ускорители протонов дают в импульсе.

Автор: KTN 25.1.2017, 16:57

Именно так, на минимальной устраивающей теплофизиков частоте, 5 герц, работает ИБР-2.
В случае лодочных реакторов, при сбросе стержней мощность начинает меняться только через 5 секунд.
Даже из этих соображений ясно, что 60 герц годятся для критсборки.

Автор: Мукомол 25.1.2017, 21:19

Информация не совсем, точнее совсем неверная. Бельгийцы не отказались ни от ADS, ни от реактора.

Программа разбита на три фазы, первая заканчивается постройкой ускорителя на 100 MeV и доказательством возможности получения требуемых характеристик протонного пучка, в частности его устойчивости. Это рассматривается, как наиболее критичная часть в осуществлении проекта, поэтому должно быть разрешено в первую очередь. Вторая фаза должна закончиться 600 MeV пучком и получением лицензии на строительство реактора. Третья фаза, сам реактор. Конкретные сроки каждой фазы будут скоро оглашены.

Пофазовое осуществление проекта не означает поочередное. Работа по ТЖМТ технологиям не прекращалась и не прекратится по крайней мере еще минимум 5 лет, хотя бы по причине наличия финансирования на это время. В данный момент идет пре-лицензирования ADS-реактора. В конце года национальный регулятор должен дать официальный ответ возможно ли, по его мнению, лицензирование MYRRHA. В данный момент все силы реакторной программы брошены на это. Этап очень важный по многим причинам. В случае успешного завершения, сулящий открытие полного финансирования проекта. Детали пока закрыты, из-за чувствительности переговорных процессов.

В пре-лицензирование вовлечены и те люди, которые отстояли в 2013-2015 два реактора (http://www.fanc.fgov.be/nl/page/doel-3-tihange-2-flaw-indications-in-the-reactor-pressure-vessel-steel/1989.aspx#P_14106) с производственными дефектами в корпусах, хотя, как обычно, их имена затеряны в официальных сводках.

Никакого отступления, а перегруппировка сил. Выбора нет, центру, стране и Европе нужен быстрый MTR, даже и скорее в виде ADS. Ускоритель это только промежуточный этап, который имеет побочныеhttp://isolmyrrha.sckcen.be/, но не является конечной целью. Риски есть, так же как есть и risk management.

Автор: Dobryak 26.1.2017, 10:02

Мы о разном: Вы о критсборке, я же с самого начала оговорился, что обсуждаю AdS для энергетического реактора. Сообщество кушающих нейтроны на SNS никогда не позволит лишать себя нейтронов не только на полгода, но и на месяц. Поэтому о критсборке на SNS можно забыть.

Баба-Яга дико сомневается в том, что лодочный реактор будет держать мощность аж 5 секунд после сброса стержней.

Автор: alex_bykov 26.1.2017, 11:57

Вы, и правда, о разном.
Нейтронную мощность он держать и не будет. А вот тепловую - вероятно, время вполне укладывается в характерные времена для теплопередачи.
Условно говоря, мощность, выделенная в импульсе запасается в виде тепла в топливе, которое постепенно отдаётся в теплоноситель. Вроде как реально... Другой вопрос, не посыпется ли оно (топливо) там от таких импульсных нагрузок...