Композитное плотное ЯТ, оксид+металл - что мешает? |
Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )
Композитное плотное ЯТ, оксид+металл - что мешает? |
1.3.2015, 15:10
Сообщение
#1
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 2 437 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? |
|
|
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... |
|
|
1.3.2015, 15:39
Сообщение
#3
|
|
Ветеран форума Группа: Patrons Сообщений: 1 941 Регистрация: 26.8.2011 Пользователь №: 33 445 |
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. -------------------- |
|
|
1.3.2015, 16:06
Сообщение
#4
|
|
Эксперт Группа: Уровень доступа - 2 Сообщений: 3 887 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 |
|
|
26.10.2015, 1:16
Сообщение
#5
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 3 147 Регистрация: 16.3.2011 Из: Россия, Краснодар Пользователь №: 32 291 |
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
|
|
|
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 -------------------- |
|
|
27.10.2015, 8:39
Сообщение
#7
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 3 147 Регистрация: 16.3.2011 Из: Россия, Краснодар Пользователь №: 32 291 |
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
|
|
|
1.2.2016, 3:33
Сообщение
#8
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 3 147 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
|
|
|
1.2.2016, 8:44
Сообщение
#9
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 908 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Довольно интересная статья Да, статья хорошая, и видно, что автор - человек из Девятки. Вполне рекомендуема к прочтению. |
|
|
1.2.2016, 16:38
Сообщение
#10
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 3 147 Регистрация: 16.3.2011 Из: Россия, Краснодар Пользователь №: 32 291 |
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
|
|
|
1.2.2016, 17:16
Сообщение
#11
|
|
Эксперт Группа: Уровень доступа - 2 Сообщений: 3 887 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 |
|
|
1.2.2016, 18:09
Сообщение
#12
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 3 147 Регистрация: 16.3.2011 Из: Россия, Краснодар Пользователь №: 32 291 |
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. 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
|
|
|
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
|
|
|
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
|
|
|
1.2.2016, 21:30
Сообщение
#15
|
|
Эксперт Группа: Patrons Сообщений: 1 444 Регистрация: 8.4.2010 Пользователь №: 5 621 |
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) |
|
|
2.2.2016, 15:14
Сообщение
#16
|
|
Эксперт Группа: Уровень доступа - 2 Сообщений: 3 887 Регистрация: 9.6.2007 Из: Обнинск-Москва Пользователь №: 89 |
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... -------------------- С уважением
Александр Быков |
|
|
2.2.2016, 23:40
Сообщение
#17
|
|
Участник-писатель Группа: Patrons Сообщений: 5 578 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. |
|
|
3.2.2016, 17:46
Сообщение
#18
|
|
Эксперт Группа: Уровень доступа - 2 Сообщений: 3 887 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 |
|
|
6.2.2016, 7:15
Сообщение
#19
|
|
Участник-писатель Группа: Patrons Сообщений: 5 578 Регистрация: 20.8.2012 Из: Россия, Москва Пользователь №: 33 670 |
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. |
|
|
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.
|
|
|
Текстовая версия | Сейчас: 15.5.2024, 6:45 |