Воспроизводство в быстрых реакторах, Отчёт о НИР - 1974 |
Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )
Воспроизводство в быстрых реакторах, Отчёт о НИР - 1974 |
21.4.2017, 12:15
Сообщение
#41
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 034 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Это 1974 год, напоминаю.
Далее произойдут изменения, и от достижения высоких КВ начнут отказываться и у нас. То есть, эта тема - это представление середины 70-ых о том, какие должны быть быстрые реакторы. |
|
|
21.4.2017, 12:49
Сообщение
#42
|
|
Ветеран форума Группа: Patrons Сообщений: 1 722 Регистрация: 14.3.2011 Из: 34 Пользователь №: 32 154 |
|
|
|
21.4.2017, 13:08
Сообщение
#43
|
|
Завсегдатай Группа: Haunters Сообщений: 562 Регистрация: 4.7.2014 Из: Moscow Пользователь №: 34 011 |
Но тут есть несколько причин: экономические, технологические, политические. Какие из них оказали больший вклад? Если БН будет ВПРАВДУ стоить столько же, сколько ВВЭР, требовать от него "ещё и" высокого КВ чрезмерно. Надо искать компромисс какой-то между. Для крупномасштабной серии БН экономика первична. Пока запасы оружейного плутония достаточно велики, чтоб не заморачиваться КВ. Вот через 50 лет это будет проблемой, при повторном запуске "Быстрой Идеи". Но с нынешними темпами потерять 50 лет - раз плюнуть. Пока что КВ=1,2 достаточно для жизни. На скорость ввода БН это не повлияет. Сообщение отредактировал generalissimus1966 - 21.4.2017, 13:09 |
|
|
21.4.2017, 15:46
Сообщение
#44
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 034 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Но тут есть несколько причин: экономические, технологические, политические. Какие из них оказали больший вклад? Предполагать можно разные предположения. Допустим, вариант, о котором я в этой ветке уже писал - исчезла острота проблемы нехватки урана. Имеется в виду, именно того урана, что добывается на территории СССР. И месторождения открывались, и добывать стало дешевле после освоения методики подземного выщелачивания. Чем не вариант? Но лучше всё-таки опираться на документальные основы. Что до этой ветки, то в ней, с опорой на знаковый отчёт, попытаемся раскрыть всё-таки, как быстрая программа виделась в начале/середине 70-ых. |
|
|
21.4.2017, 15:48
Сообщение
#45
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 034 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Если БН будет ВПРАВДУ стоить столько же, сколько ВВЭР, требовать от него "ещё и" высокого КВ чрезмерно. Но хотели иметь и то, и то - и экономику, и высокий КВ. Да, конечно, это очень сильно смахивает на "и рыбку съесть, и далее по тексту". В какой-то степени должно было помочь и постепенное удорожание тепловых реакторов. Всё-таки вода под давлением в ВВЭР - это внутренне присущая опасность, и её нейтрализация неминуемо должна была приводить к удорожанию ВВЭР. |
|
|
21.4.2017, 16:01
Сообщение
#46
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 2 461 Регистрация: 16.3.2011 Пользователь №: 32 318 |
Но хотели иметь и то, и то - и экономику, и высокий КВ. То есть, если грубо, получается так: КВ растёт с ростом активной зоны (уменьшением утечки нейтронов) и понижением удельного энерговыделения (меньше теплоносителя в зоне). Но экономика при этом, ессно, падает, ибо меньше энергии с того же агрегата и той же начальной загрузки (замороженного в зоне урана/плутония и бабла). Если считать, что КВ конечной целью имеет именно экономику, то всё сводится к задаче многофакторной оптимизации. Которую, НЯП, к 80-м и решили (с известным нам результатом). ... Из этого же опять же банально следует, что рыбка с удовольствием хорошо сочетается, но только в больших аппаратах (БН-1200, -1600, -2400, -4000), ибо можно увеличивать зону и отношение объём/периметр без пенальти для удельной мощности. Ergo: нужны БОЛЬШИЕ аппараты. |
|
|
21.4.2017, 16:09
Сообщение
#47
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 034 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Ergo: нужны БОЛЬШИЕ аппараты. К ним и шли. БН-1500 уже в этом отчёте (1974). Когда я учился (80-ые), нам говорили про БН-1600 как наше будущее. БН-1200 тоже сначала был БН-К (не путать с БНК !!!). То есть, по мощности тоже были варианты. 1200 обосновывали при Щедровицком, и тут, возможно, сказалась попытка унифицировать новые БНы и ВВЭРы. Ну и турбина наверняка свою роль сыграла. |
|
|
21.4.2017, 16:34
Сообщение
#48
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 2 461 Регистрация: 16.3.2011 Пользователь №: 32 318 |
1200 обосновывали при Щедровицком, и тут, возможно, сказалась попытка унифицировать новые БНы и ВВЭРы. Ну и турбина наверняка свою роль сыграла. Ну, уже по репликам в этой теме кажется, что БН-1200 - большой, но недостаточно большой. Если КВ=1.1-1.2 - это мало, значит, нужны БН-2400 или даже БН-4800. Помимо этого, очевидно, будет какая-то экономия на масштабе. И скорее всего - сильная, потому что давления в корпусе нет, металлоёмкость опять же растёт как периметр, а мощность - как объём. То есть, БН-1200 опять же не лучший аппарат для "Росатома" (с желанием перейти на ЗЯТЦ и сохранить ВВЭРы). БН-1200 хорошо смотрится, когда их много, ВВЭРов мало, а этого уже объективно не случится: ВВЭРы уже построены, с ними объективно надо как-то жить. "Обожженная глина имеет твёрдость камня, но форму придал ей гончар. Человек, вчера ты управлял своей судьбой, сегодня она управляет тобой"(с)Экклезиаст. |
|
|
21.4.2017, 22:19
Сообщение
#49
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 034 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Ремарка на полях к этому.
В 1986 году в СССР был издан перевод монографии А.Уолтера и А.Рейнольдса "Реакторы-размножители на быстрых нейтронах" (1981). Просто обалденнейший труд, сам по себе из разряда настольных книг по быстрой тематике. Писался он немного в других условиях (уже случилась TMI-2), но некоторые вещи вполне применимы и к нашей теме. На картинке очень условно изображены рост атомного парка и разделение его на легководники и быстрые. Ничего необычного в графике нет, на первый взгляд. Сначала строятся тепловые реакторы, потом постепенно появляются быстрые, потом (где-то между t3 и t4) строительство новых тепловых прекращается и по мере их выхода из эксплуатации они начинают замещаться быстрыми. Но интересен вторичный подъём кривой тепловых реакторов, ближе к t5. То есть, тепловые, по Уолтеру-Рейнольдсу, не только не вымирают, но и получают шанс на рост общей мощности! Как это объясняют авторы? "Вторичный подъём этой кривой возможен в следующих условиях. В период сразу после ввода БР накапливающийся в них делящийся материал будет использоваться для пуска новых БР в целях увеличения их доли в общем производстве электроэнергии. Однако капитальные затраты для ЛВР, возможно, всегда будут ниже, чем для БР. Поэтому продолжение строительства ЛВР для использования произведённого в БР избытка делящегося материала может оказаться экономически оправданным, и доля БР в общем производстве электроэнергии будет удерживаться на постоянном уровне. Более того, может оказаться, что наиболее экономичным делящимся материалом для использования в ЛВР будет 233U, произведённый в ториевых зонах воспроизводства БР". |
|
|
21.4.2017, 22:25
Сообщение
#50
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 034 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
То есть, идея Уолтера-Рейнольдса такая.
Тепловые могут сохраниться и даже потихоньку наращиваться, так как они по-прежнему будут дешевле быстрых, а проблема нехватки урана для них решится за счёт части топлива, нарабатываемого в быстрых. Пессимизм авторов монографии становится понятным, если взглянуть на год её выпуска - 1981. В этом году, как нам любезно напомнил Обнинский, стало ясно, что цена Demo/CRBR выросла до 3,2 млрд долларов (в 8 раз больше исходной сметы), и не было гарантий её дальнейшего роста (и всё это для реактора, подобного БН-350). И второй аргумент в пользу сохранения тепловых - да, ториевый цикл. Быстрые нарабатывают 233U в ториевых экранах и передают наработанное тепловым как топливо. |
|
|
21.4.2017, 22:41
Сообщение
#51
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 034 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
И чтобы два раза толстенную (623 стр.!!) книгу не открывать Объёмные доли топлива оттуда (те, что отличаются от данных из отчёта-1974).
"Монджу" - 0,32 Demo/CRBR(CRBRP) - 0,32. То есть, даже немного меньше, чем в советском отчёте. У кладбища нереализованных проектов (различных европейских демонстрационных реакторов, которые так и не были построены) объёмная доля топлива принята в диапазоне 0,35-0,37. |
|
|
22.4.2017, 12:40
Сообщение
#52
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 034 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Объёмная доля топлива - важный, но не единственный параметр с точки зрения борьбы за КВ. Следующими по списку идут экраны.
|
|
|
22.4.2017, 12:43
Сообщение
#53
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 034 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
"Выбор конструкции экранов в реакторах БН производился и производится также с учётом возможно лучшего использования нейтронов.
В боковом экране создаётся возможно большая доля сырьевого материала с максимальной плотностью (об. доля 60%, плотность двуокиси урана 9,5 г/см3), а толщина экрана делается не менее 40 см. Торцевые экраны также имеют толщину не менее 40 см и ту же плотность окиси. Толщина экрана в зарубежных проектах составляет 20-30 см и выбирается только из экономических соображений, а не, скажем, из времени удвоения. В работе ФЭИ... показано, что если исходить только из минимизации стоимости электроэнергии, действительно оптимальными оказываются экраны толщиной 20-30 см. Однако эти критерии не используются ФЭИ как единственные, и толщина экранов выбирается большей с целью экономии нейтронов. Для повышения КВ ФЭИ постоянно добивается ликвидации больших прослоек между активной зоной и торцевыми экранами. Эти прослойки смягчают спектр и снижают КВ вблизи границы раздела активной зоны и торцевого экрана. Верхние торцевые экраны реакторов PFR и Phenix отделены значительной прослойкой из стали и натрия (100 мм). Некоторые реакторы имеют малую толщину экранов: Разница для боковых экранов по сравнению с реакторами БН более заметна, чем для торцевых экранов". |
|
|
22.4.2017, 15:54
Сообщение
#54
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 034 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Здесь надо сделать ещё одно отступление.
В отчёте-1974 всё звучит очень замечательно и здорово, но есть одно обстоятельство, которое притормозит оптимизм. Натриевый пустотный эффект (НПЭ). В БНах создавалась область, где он был положительным. Усынин/Кусмарцев в помощь. "В реакторах небольшой мощности область положительного НПЭ сравнительно невелика и полное удаление натрия вносит отрицательную реактивность. Для больших реакторов НПЭ становится положительным не только в ограниченной области активной зоны, но и в целом по реактору. Эффект реактивности от удаления натрия из центральной ТВС БН-600 составляет -2E-5, а в реакторе БН-1600 +8E-5. Полный слив натрия из реактора даёт соответственно -0,01 и +0,015". кликабельно |
|
|
22.4.2017, 15:58
Сообщение
#55
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 034 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Усынин/Кусмарцев:
"Может быть предложено много вариантов компоновки активной зоны, позволяющих повысить роль утечки нейтронов или уменьшить положительные составляющие НПЭ. Эти решения, как правило, связаны с ухудшением других физических характеристик активной зоны и экономики топливного цикла". = = = Про утечку авторы имеют в виду, что удаление натрия увеличивает утечку и, следовательно, вносит отрицательный вклад в реактивность. Соответственно, если повысить "вес" этой составляющей НПЭ, то это шаг в правильном направлении. А утечка, как легко догадаться, связана, в том числе, с экранами, с их конструкцией. |
|
|
22.4.2017, 16:02
Сообщение
#56
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 034 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Так что увы! С возможной положительностью НПЭ мирились до Чернобыля, потом всё. А меры по устранению положительного НПЭ плохо сказывались на КВ.
К большому моему сожалению, по всей видимости, погибли при какой-то аварии на технике многие наши записи с Быстрого клуба-2007, где этот вопрос обсуждался в резких выражениях, и где от надзора требовали согласиться хотя бы на нулевой НПЭ. Бороться с надзором трудно, у них свои взгляды на вещи. Но в итоге, судя по всему, БН-800 был всё-таки заявлен как реактор с нулевым НПЭ. Немного про НПЭ и БН-800 - по ссылке, см. "Натриевые особенности". |
|
|
22.4.2017, 17:56
Сообщение
#57
|
|
Опытный Группа: Haunters Сообщений: 247 Регистрация: 12.10.2010 Пользователь №: 32 047 |
Верхние торцевые экраны реакторов PFR и Phenix отделены значительной прослойкой из стали и натрия (100 мм). Верхняя натриевая прослойка помогает занизить пустотный эффект, но портит КВ. Схематично нашу прослойку можно в статье посмотреть. |
|
|
22.4.2017, 17:58
Сообщение
#58
|
|
Опытный Группа: Haunters Сообщений: 247 Регистрация: 12.10.2010 Пользователь №: 32 047 |
|
|
|
22.4.2017, 17:59
Сообщение
#59
|
|
Опытный Группа: Haunters Сообщений: 247 Регистрация: 12.10.2010 Пользователь №: 32 047 |
|
|
|
22.4.2017, 18:21
Сообщение
#60
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 034 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
|
|
|
Текстовая версия | Сейчас: 25.9.2024, 6:54 |