Generation V Опции

[AtomInfo.Ru]

Напомните, а в бассейне выдержки Фукусимы 4 нашли повреждённое топливо?

Сейчас скажу точно.
Целых три штуки нашли.
http://atominfo.ru/newsg/n0200.htm

Скорее всего, авария была не при чём. Просто отказавшие кассеты, ранее выгруженные.

[AtomInfo.Ru]

Напомните, а в бассейне выдержки Фукусимы 4 нашли повреждённое топливо?

Напрашивается мысль - при аварии быстро разгрузить реактор в бассейн

Но речь должна идти о часах. С нынешними проектами так быстро не получится. Плюс перегрузоборудование может отказать.

В этом плане ЖТРы хороши. Пропало питание, автоматически открывается клапан и топливо сливается в большой тазик под реактором.

[Syndroma]

Мой вопрос был в ответ на эту мысль:

Причём есть такой нюанс. Основная активность, из-за которой производится эвакуация - она связана как раз с осколками.
Если мы вынимаем осколки из реактора, мы теряем барьеры безопасности и т.д. и т.п., и нам для хранения извлечённых осколков придётся сильно напрячься. Может выйти очень дорого.

Возможно, бороться с остаточным тепловыделением будет гораздо проще, если не придётся ещё и бороться с избыточной реактивностью. Ну, или эти мероприятия будут пространственно разнесены.

[Superwad]

Напрашивается мысль - при аварии быстро разгрузить реактор в бассейн

Но речь должна идти о часах. С нынешними проектами так быстро не получится. Плюс перегрузоборудование может отказать.

В этом плане ЖТРы хороши. Пропало питание, автоматически открывается клапан и топливо сливается в большой тазик под реактором.

Как вариант - заставить реактор производить из тепла что-то полезное(например электричество для собственных нужд).
Второй вариант - а можно ли добавить другие изотопы, которые будут поглощать избыточную реактивность, уменьшая при этом тепловыделение до минимума? И да, что-то мне подсказывает, что такие реакторы должны быть ЖСР - но в каком виде - ТВЭЛ или котел - это уже инженерная задача.

[AtomInfo.Ru]

Второй вариант - а можно ли добавить другие изотопы, которые будут поглощать избыточную реактивность, уменьшая при этом тепловыделение до минимума?

Первая часть - да, и так и делается. Например, выгорающие поглотители в ВВЭР.

Вторая часть - нет, тут ничего не сделаешь. Остаточное энерговыделение - это энергия распада осколков деления с большими периодами полураспада. То есть, это та часть энергии на акт деления, которая высвобождается с временной задержкой. Смена топливного изотопа (напр., 239Pu вместо 235U), к сожалению, с этой точки зрения ничего не даёт.

[AtomInfo.Ru]

Возможно, бороться с остаточным тепловыделением будет гораздо проще, если не придётся ещё и бороться с избыточной реактивностью. Ну, или эти мероприятия будут пространственно разнесены.

С избытками реактивности бороться как раз не так уж и сложно.

Запас реактивности в реакторе нужен, в частности, для компенсации следующих эффектов (список неполный):

1) отравление реактора осколками деления с аномально большими сечениями захвата;
2) выгорание топлива и накопление осколков деления;
3) вывод реактора на мощность.

Простой переход от теплового реактора к быстрому устраняет эффект №1.
В быстром спектре нейтронов сечения изотопов отличаются несильно (и близки по порядку к поперечному сечению ядра), аномальных поглотителей нет.

Точно также, переход к быстрому реактору даёт возможность конструктору убрать эффект №2.
Создаём активную зону с КВа чуть больше единицы и компенсируем за счёт новообразованного топлива убыль реактивности от выгорания старого топлива и образования осколков.
Справедливости ради, в тепловых реакторах тоже с этим эффектом борются - например, путём введения выгорающих поглотителей в состав топлива или топливной сборки.

Эффект №3 на самом деле сложносоставной. При выходе на мощность изменяются температуры (топлива, теплоносителя и т.д.), а также плотности материалов.

Вода в ВВЭР сильно меняет плотность - вместо 1 г/см3 у неё примерно 0,75 г/см3. Это очень много, если учесть, что именно вода и делает ВВЭР тепловым.
Естественно, изменение плотности воды при выходе на мощность на реактивности сказывается очень сильно.
Но давайте возьмём жидкость, у которой плотность с температурой меняется слабо. Допустим, свинец, у него изменения от температуры как бы не в третьем знаке.
Вот и убрали одну составляющую.

Есть в эффекте №3 ещё и так называемый Допплер-эффект, изменение сечений взаимодействия ядер с нейтронами при изменении температуры.
Он достаточно силён на 238U, а вот для большинства других изотопов он невелик. Соответственно, убираем уран-238 - исчезает Допплер.

Иными словами, эффект №3 будет малым по величине в свинцовом реакторе без урана-238. Вот пожалуйста.

На запас реактивности и его опасность давно обращают внимание. В первую очередь, потому что его опасность серьёзна, чуть не досмотрел и получаешь разгон на мгновенных нейтронах.

[barvi7]

Вода в ВВЭР сильно меняет плотность - вместо 1 г/см3 у неё примерно 0,75 г/см3.

Плотность воды от температуры при 160 ата
Т (С) плотность (г/см3)
290 0,747
300 0,727
310 0,706
320 0,681
330 0,652

[AtomInfo.Ru]

Плотность воды от температуры при 160 ата
Т (С) плотность (г/см3)
290 0,747
300 0,727
310 0,706
320 0,681
330 0,652

О! Спасибо! Вот сомневался я насчёт семёрки. Рука так и хотела набрать 0,65, пришлось её пересиливать. Выходит, зря.

Ну так тем более, ещё более сильное изменение плотности воды.

[barvi7]

Есть в эффекте №3 ещё и так называемый Допплер-эффект, изменение сечений взаимодействия ядер с нейтронами при изменении температуры.

Я "думаю даже уверен" , что Допплер-эфект только для резонансов, а не просто сечений от температуры.
И то только для тепловых реакторов. Резонансы в области гораздо ВЫШЕ - уже не важны для Допплера.

[barvi7]

Он достаточно силён на 238U, а вот для большинства других изотопов он невелик. Соответственно, убираем уран-238 - исчезает Допплер.
Иными словами, эффект №3 будет малым по величине в свинцовом реакторе без урана-238. Вот пожалуйста.

В свинцовом реакторе Доплера на 238U - нет. В той области энергий резонансов "мало-мало" ~0.

И главное в свинцовом реакторе без 238U делать нечего - это ж сырьевой материал - мы ж с него делаем 239Pu.
Ну в смысле не мы , а нейтроны.
Если история с Th, то у него свои "заморочки"

[AtomInfo.Ru]

Я "думаю даже уверен" , что Допплер-эфект только для резонансов, а не просто сечений от температуры.
И то только для тепловых реакторов. Резонансы в области гораздо ВЫШЕ - уже не важны для Допплера.

Резонансы - согласен, разумеется.

А вот насчёт второго утверждения...

В БНАБ-78, например, температурная зависимость групповых сечений 238U сохраняется до группы 0,2-0,1 МэВ.
Выше они уже не стали учитывать, а вот до этих энергий учитывали.
Причём это же версия 1978 года, куча полуручной работы для подгрупп. То есть, просто так, для личного удовольствия они бы этого делать не стали, слишком хлопотно.

Для сравнения, в БОР-60 ниже 0,1 МэВ находится примерно 30% нейтронов, только сегодня эту цифру видел.

А с учётом того, что 238U чаще всего более чем дофига, его Допплер остаётся важным и для имеющихся проектов быстрых реакторов - по крайней мере, с натрием.

Но с направлением мысли согласен. То есть, мы сделаем быстрый реактор с очень жёстким спектром, влияние Допплера на 238U в таком аппарате должно резко снизиться.

[AtomInfo.Ru]

В свинцовом реакторе Доплера на 238U - нет. В той области энергий резонансов "мало-мало" ~0.

См. мой предыдущий ответ. Не всё так просто в этом мире.

[barvi7]

Для сравнения, в БОР-60 ниже 0,1 МэВ находится примерно 30% нейтронов, только сегодня эту цифру видел.

Цифра, конечно, интересная. . . не знаю, что там в БОРе течет, кроме Na - я ожидал спектр пожестче.

Но тем не менее, резонансы 238U "заканчиваются" до 5 kэВ, даже много раньше - поэтому я надеялся (-юсь), что даже с Na их Допплер - "мал-мал".
Про температурную зависимость - вопросов нет - она важна в любом спектре.
Но, повторюсь, Допплер - это не температурная зависимость, а изменение (уширение) резонанса при увеличении температуры.
Поэтому - если нет резонанса - нет и Допплера.

[barvi7]

См. мой предыдущий ответ. Не всё так просто в этом мире.

Кстати - поиск по резонансам урана - дает первую ссылку на Ваш сайт - это очень хорошо
http://atominfo.ru/files/th/U-Th-reso.pdf

[Syndroma]

С избытками реактивности бороться как раз не так уж и сложно.

Тем не менее, при запроектной аварии всегда возникает два больших вопроса: "как бы охладить топливо" и "как бы топливо не изменило свою геометрию/состав/местоположение и не вышло на критику".
Было бы неплохо разделить эти вопросы. За пределами реактора нет высокого давления, энергонапряжённости, сильного нейтронного поля — решать задачу по охлаждению осколков гораздо проще. (Пожарной машиной в бассейн выдержки.)

Кто за то, чтобы не накапливать осколки в активной зоне?

И сразу возникают новые вопросы. Могут ли технологии отличные от ЖТР обеспечить это? Как у ЖТР с плотностью, КВ и всем таким? То есть, удовлетворяют ли ЖТР требованиям к 4-му поколению.

[Татарин]

Причём есть такой нюанс. Основная активность, из-за которой производится эвакуация - она связана как раз с осколками.
Если мы вынимаем осколки из реактора, мы теряем барьеры безопасности и т.д. и т.п., и нам для хранения извлечённых осколков придётся сильно напрячься. Может выйти очень дорого.

Поэтому всё-таки вариант, когда осколки находятся на своём месте внутри активной зоны - он интуитивно лучше.

На самом деле - нет, наоборот.

Следите за руками: откуда у нас берутся вообще проблемы с остаточным эенрговыделением? Из всяких сценариев с потерей функции отвода тепла.
А откуда у нас вообще такие сценарии? А из самой идеи, что тепло в реакторе - суть полезный продукт, мы из него электричество извлекаем.
Соотвественно, у нас тепло нужно концентрировать и повышать его потенциал - раз, и между средой, куда можно тепло рассеять - всякие активные элементы - это два.

Сама суть всего этого реакторного бизнеса такая, что мы НЕ МОЖЕМ обеспечить полностью пассивный теплоотвод, у нас должен быть выбор - то ли мы сюда тепло полезно запихиваем, то ли мы туда тепло аварийно распихиваем. А отсюда всякие активные элементы, системы, трубопроводы, фиговины сложные и т.д.

Ну или как на некоторых малых проектах допускаем, что часть полезного тепла мы всегда разбазариваем пассивно, и допускаем, что при аварии это разбазаривание нас спасёт (ибо поток его упадёт, температура безопасно повысится, и нас это устроит).

___

Теперь смотрите, как элегантно решается вопрос в ЖТР: мы делим тепло на управляемое, концентрированное, в реакторе. И неуправляемое, нелюбимое нами, остаточное, которое мы можем себе позволить рассеивать. Поэтому у нас есть хорошо управляемый реактор, с активными системами, и есть неуправляемый склад осколков, за безопасность которого отвечает Второе Начало термодинамики. Полагаемся же мы на него в сухих хранилищах?

И имеем на то право. На Второе Начало - можно положиться: штука надёжная, проверенная. Если уж оно сломалось, то у нас вообще всё плохо со Вселенной, несите новую.

[AtomInfo.Ru]

Цифра, конечно, интересная. . . не знаю, что там в БОРе течет, кроме Na - я ожидал спектр пожестче.

Натрий... Пожёстче сложно. Не свинец он по весу-то.

[AtomInfo.Ru]

То есть, удовлетворяют ли ЖТР требованиям к 4-му поколению.

Конкретно ЖСР входят в число технологий IV поколения.
Они перечислены здесь, на сайте международного форума Generation IV (мы участвуем в нём).
https://www.gen-4.org/gif/jcms/c_59461/generation-iv-systems

1. быстрые газовые
2. быстрые свинцовые
3. жидкосолевые
4. СКД
5. быстрые натриевые
6. очень высокотемпературные

[AtomInfo.Ru]

И неуправляемое, нелюбимое нами, остаточное, которое мы можем себе позволить рассеивать.

Кстати, заметка на полях.

В нормальном режиме работы это самое остаточное энерговыделение вкладывается в общее энерговыделение в реакторе.
Если мы его будем выносить на постоянной основе из реактора, то в нормальных режимах эксплуатации мы его просто потеряем.

[barvi7]

Натрий... Пожёстче сложно. Не свинец он по весу-то.

Да и по вкусу . . . тоже не свинец