Реакторы на расплавах солей, Реакторы с жидкосолевым топливом Опции

[Татарин]

Есть такая вот очередная безумная изобретательская идея: ЖСР-реактор с МГД-преобразованием в "нулевом" контуре. То есть в самом расплаве.

Максимум нейтронов у нас в центре АЗ, максимум деления - в центре, и минимум теплоотвода в центре. В центре бассейна соли у нас ничего нет, поэтому температуры могут быть любые, лишь бы у стенок они были б приемлимы. Поэтому соль в центре можно нагревать вплоть до кипения и выше.

Кипящий центр в гравитационном поле порождает сильную естественную конвекцию, стационарный вихрь, в котором материал АЗ будет подниматься в центре и опускаться у стенок. Какой бы состав соли ни выбрали, всё равно он будет очень сильным электролитом и в виде расплава обладать отличной проводимостью. Организуем у стенок магнитное поле и снимаем энергию с этой циркуляции непосредственно в виде электрического тока.
При этом машину нужно делать переменного тока и реактивной, чтобы избежать электродов в расплаве.

Смысл затеи в том, что эта энергия совершенно "бесплатна" - она использует перепад температур, который невозможно использовать никаким иным образом - ни один материал не выдержит (длительного) контакта с парами соли при (около)атмосферных давлениях и температурах в 3 с лишним кК. А при описаных условиях газ и очень горячий расплав контактирует только с расплавом же, только более холодным. Стенки же остаются при температуре, которую мы выбрали для "нормального" теплового цикла, при температуре, которая была бы в ЖСР и без того.

Тксзть, кипящий солевой реактор. Со значительной долей саморегуляции и естественной безопасности.

[Didro]

А почему безумная?
Помнится неплохие результаты были получены МГД на натрии, и были предпосылки внедрения как предгенератор с последующей подачей в теплобменники, полный КПД поднимался в данном случае до 55-58%.

[VBVB]

Есть такая вот очередная безумная изобретательская идея: ЖСР-реактор с МГД-преобразованием в "нулевом" контуре. То есть в самом расплаве.

Идея чудная и интересная, но практическая ее реализация может быть технически очень сложной.

Максимум нейтронов у нас в центре АЗ, максимум деления - в центре, и минимум теплоотвода в центре. В центре бассейна соли у нас ничего нет, поэтому температуры могут быть любые, лишь бы у стенок они были б приемлимы. Поэтому соль в центре можно нагревать вплоть до кипения и выше.

А как быть с положительным коэффициентом реактивности при образовании газовых пузырей в центре а.з.?

Кипящий центр в гравитационном поле порождает сильную естественную конвекцию, стационарный вихрь, в котором материал АЗ будет подниматься в центре и опускаться у стенок.

Это при условии, что если конструкция а.з. ЖСРа будет проточного типа без каналов и какого либо остова замедлителя/отражателя в самой зоне.
В канальном варианте ЖСРа теплогидравлика гораздо сложнее по геометрии области а.з. может быть. И схема предлагаемая для канального варианта может быть неработоспособной.

Смысл затеи в том, что эта энергия совершенно "бесплатна" - она использует перепад температур, который невозможно использовать никаким иным образом - ни один материал не выдержит (длительного) контакта с парами соли при (около)атмосферных давлениях и температурах в 3 с лишним кК.

Т.е. всего то нужно организовать равномерное кипение в центре а.з. без какой либо кавитации, пузырей, и соответствующих скачков реактивности. Типа естественная циркуляция жидкосолевой смеси в условиях ее кипения в центре а.з. Даже не представляю какой величина по высоте активной зоны такого ЖСРа должна быть.

Тксзть, кипящий солевой реактор. Со значительной долей саморегуляции и естественной безопасности.

Саморегуляция и естественная безопасность ЖСР с вариантом подкипания в центре а.з. да еще на быстром спектре нейтронов кажется сомнительной.
Но идея озвученная определенно новаторская и интересная.

[Татарин]

А как быть с положительным коэффициентом реактивности при образовании газовых пузырей в центре а.з.?

А почему положительным?
Он может быть только отрицательным: пузырь в центре означает, что топливо пространственно разнесено и менее компактно.
У нас теплоноситель и топливо едины, у нас нет пустотного коэффициента реактивности из-за ужесточения спектра при появлении пузыря. Да, замедлителя в пузыре нет, но и и топлива нет тоже.

Это при условии, что если конструкция а.з. ЖСРа будет проточного типа без каналов и какого либо остова замедлителя/отражателя в самой зоне.

Конечно, в этом смысл: АЗ - один большой (огромный) бассейн, и в горячем центре нет ничего.
Управление - через контроль утечки нейтронов по периметру зоны.

Т.е. всего то нужно организовать равномерное кипение в центре а.з. без какой либо кавитации, пузырей, и соответствующих скачков реактивности.

Пузыри нужны, в них смысл. Кавитация - почему б и нет? Скачки реактивности? Пусть, плевать на неравномерности, пусть бурлит: главное - средние коэффициенты.
Свободный пробег нейтрона в среде всё равно достаточно велик, чтобы усреднять местные возмущения, а если локально он вырастет (и вырастет мощность), что ж - температура увеличится, пузырей в среднем локально прибавится, реактивность упадёт. Запаздывание этого процесса не имеет большого значения, лишь бы превышение К над единицей не превысило бы долю запаздывающих нейтронов.

[Татарин]

дубль

Сообщение отредактировал Татарин - 21.9.2015, 17:54

[VBVB]

А почему положительным?
Он может быть только отрицательным: пузырь в центре означает, что топливо пространственно разнесено и менее компактно.
У нас теплоноситель и топливо едины, у нас нет пустотного коэффициента реактивности из-за ужесточения спектра при появлении пузыря. Да, замедлителя в пузыре нет, но и и топлива нет тоже.

Работы которые изучал по жидкосолевым топливным смесям говорили, что только бериллий-содержащие топливные смеси имеют отрицательный температурый коэффициент реактивности. На остальных эвтектиках он вроде как положителен.
Но бериллий-основанные топливные смеси на редкость дороги и геморны в эксплуатации.

Конечно, в этом смысл: АЗ - один большой (огромный) бассейн, и в горячем центре нет ничего.
Управление - через контроль утечки нейтронов по периметру зоны.

Т.е. управление реактивностью только отражателем? Но механически это довольно геморно и быстродействие таких систем невысокое.
Возможно в качестве быстродействующего отражателя нейтронного в ЖСР могут выступать жидкие эвтектики типа свинец-висмут или соли типа LiF-NaF-PbF2, одновременно выступая в качестве вторичного теплоносителя. Регулируя толщину протекающего слоя отражателя можно эффективно менять утечку нейтронов и управлять проточным ЖСРом на быстром спектре.

Пузыри нужны, в них смысл. Кавитация - почему б и нет? Скачки реактивности? Пусть, плевать на неравномерности, пусть бурлит: главное - средние коэффициенты.

Чтобы этот аспект темы плотно обсуждать надо знать все тонкости работы гомогенных водных жидкосолевиков на скачках мощности.
Этих тонкостей жаль не знаю.
Кто-бы просветил...

Сообщение отредактировал VBVB - 21.9.2015, 18:14

[LAV48]

водных жидкосолевиков

Водных то зачем? Или я чего-то не понимаю, или оно совсем по другому работает.
По мне вариант с кипением - да, а вот снятие мощности с "вихря" - думаю нет.

[VBVB]

Сколько литературу разную не смотрел, так и не понятно, почему СССР к жидкосолевым гомогенным реакторам никакого практического интереса не проявил. Ведь знали, же что ЖСР и в качестве варианта для ядерного авиадвигателя и варианте транспортной ЯЭУ для кораблей/лодок в США рассматривался и изучался.

Гомогенные исследовательские реакторы растворного типа с активной зоной из водного раствора ВОУ-уранил-сульфата СССР делал и активно применял.
Однако в направлении жидкосолевиков в СССР вообще никаких значимых шагов сделано не было...
Странно как-то.

[Didro]

Ничего странного, все упирается в лоббистов канальников, имевших огромные понты в ЦК до аварии в апреле 1986 г.

[VBVB]

Ничего странного, все упирается в лоббистов канальников, имевших огромные понты в ЦК до аварии в апреле 1986 г.

Известно, что ЖСР можно сделать в классическом варианте, когда топливо жидкосолевое течет через каналы в графитовом остове.

А можно в варианте, когда керамическое топливо в твэлах в графитом остове, и твс в каналах омывает жидкосолевой теполоноситель. Т.е. тот же РБМК с более высококипящим теплоносителем, который отдает тепло газу-теплоносителю на турбину газовую.

А можно и вариант сделать, когда жидкосолевое топливо в твэлах в топливных сборках находится, омываемых жидкосолевым теполоносителем. При этом твэлы могут иметь сколь угодно чудные закрученные формы, поскольку все равно их заполняют принимающим любые формы жидким топливом.
Т.е. по сути третий вариант - некий аналог кипящего реактора или БНа, только в первичном контуре вместо проблемной воды (пароциркониевые проблемы) или натрия (горючесть и активируемость) имеется менее опасный и более высококипящий теплоноситель.

Сообщение отредактировал VBVB - 6.10.2015, 15:52

[Didro]

Александрову главное было выслужиться, что-то кроме ранее отработанного, не принимал категорически.
Даже белоярские АМБ, которые считали перспективными, не стали развивать.

[AtomInfo.Ru]

Характерная новость весьма.
http://atominfo.ru/newsm/t0007.htm

TerraPower - те самые люди Билли Гейтса, что нашумели в своё время с бегущей волной.

[Didro]

Спасибо Вам за хорошую новость!

[VBVB]

TerraPower - те самые люди Билли Гейтса, что нашумели в своё время с бегущей волной.

Ориентируются на выраженный китайский интерес к ЖСР?

Сообщение отредактировал VBVB - 27.10.2015, 8:34

[AtomInfo.Ru]

Ориентируются на выраженный китайский интерес к ЖСР?

Чёрт знает. Сам факт узнал буквально недавно.

[Татарин]

Вопрос чайника: НЯП, один из критериев выбора соли - её устойчивость под облучением.
А не рассматривался обратный вариант: чтобы максимизировать радиолиз соли?

Ну, газ (скажем, тот же хлор) постоянно выходит из расплава в активной зоне, затем собирается и пускается обратно в расплав, с прямым использованием этого ионного тока в мирных целях.

[Didro]

Радиолиз не на столько значительный.
Ранее рассматривался вариант с получением водорода, но мощность даже с топливными элементами 2-5% от мощности основного генератора, даже на собственные нужды не хватает.
С галогенами все еще сложнее.

[AtomInfo.Ru]

Новости канадского ЖСР. Дали денег на подготовку к лицензированию.
http://atominfo.ru/newsm/t0493.htm

[Didro]

Очень жаль что у нас после вновь будут догоняющими.

[VBVB]

Очень жаль что у нас после вновь будут догоняющими.

Не исключено, что в районе 2025 года Росатом прозреет по отношению к ЖСРам когда их запустят разные страны и нам придется догонять канадцев, американцев, китайцев, тайваньцев, японцев, индусов.

Ошибочно игнорировать это направления в плане создания среднемощных энергоустановок, способных потреблять, конвертировать и утилизировать недорогим и технически несложным способом столь разнообразное количество разных делящихся материалов и ядерного топливного сырья.

Например, плутоний из отечественных РБМК считается низкокачественным и проблемным для БНов. И плутония в этом ОЯТ РБМК около 40-45 тонн находится. Также регенерат урановый из ОЯТ РБМК отличается низким содержанием остаточного урана-235 и повышенным содержанием балластного урана-236 и радиотоксичного урана-232. Утилизация регенерата уранового из РБМК в ВВЭРах экономически неоправданна, но этого регенерата в запасах ОЯТ много .
Ежегодный прирост ОЯТ РБМК около 450-500 тонн. На ГХК хранилище ОЯТ РБМК на 20 тысяч тонн строится.

Уверен глубоко, что ОЯТ РБМК все равно рано или поздно придется нам перерабатывать.

В этом отношении пара-тройка ЖСРов отечественных мощностью 250-500 МВт(тепл.) могла бы позволить эффективно использовать делящиеся материялы из ОЯЧТ РБМК с выработкой как промышленного тепла так и электроэнергии. Такие ЖСР так и смотрятся на территории перерабатывающего завода РТ-2, с учетом того что пироэлектрохимия отечественная практически почти работоспособна для переработки ОЯТ высокого выгорания от БНов и ВВЭР-1000. А пироэлектрохимия ОЯТ требует огромных затрат тепла и электроэнергии.

Но по любому придется сначала разрабатывать и строить маломощный прототип ЖСР-утилизатора на 25-50 МВт(тепл.)