Версия для печати темы
Нажмите сюда для просмотра этой темы в обычном формате
Форум AtomInfo.Ru _ Разные стороны атома _ Композитное плотное ЯТ
Автор: Татарин 1.3.2015, 15:10
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?
Автор: Vaklin Hristov 1.3.2015, 15:18
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...
Автор: Didro 1.3.2015, 15:39
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.
Автор: alex_bykov 1.3.2015, 16:06
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.
Автор: VBVB 26.10.2015, 1:16
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.
Автор: Didro 26.10.2015, 16:50
Для РБМКП-2400 вроде так и рассматривали в варианте на металле довести до 11-13 ГВт*сут/тн.
http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/08/303/8303611.pdf
Автор: VBVB 27.10.2015, 8:39
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
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.
Автор: VBVB 1.2.2016, 3:33
Довольно интересная http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=6531&mode=thread&order=0&thold=0 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.
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.
Автор: AtomInfo.Ru 1.2.2016, 8:44
Да, статья хорошая, и видно, что автор - человек из Девятки. Вполне рекомендуема к прочтению.
Автор: VBVB 1.2.2016, 16:38
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.
Автор: alex_bykov 1.2.2016, 17:16
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.
Автор: VBVB 1.2.2016, 18:09
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.
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.
Автор: волк полярный 1.2.2016, 18:41
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
Автор: волк полярный 1.2.2016, 18:45
хотя грелись так это бодренько 100 градусов в час, а можно и ещё бодрее,но это когда прижмёт у военных
Автор: pappadeux 1.2.2016, 21:30
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)
Автор: alex_bykov 2.2.2016, 15:14
Именно!.. Поскольку ТВЭЛ - это, всё-таки, коммерсанты, оплачивать столь удалённую перспективу они не будут, увы...
Автор: asv363 2.2.2016, 23:40
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/News/Features/View/Enhancing-Safety-The-Pursuit-of-Accident-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.
Автор: alex_bykov 3.2.2016, 17:46
Немного от МИФИ по теме: http://ria.ru/science/20160202/1368891138.html
Автор: asv363 6.2.2016, 7:15
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.
Автор: Smith 8.2.2016, 14:20
на всякий случай, http://atomicexpert.com/content/toplivo-budushchego.
Автор: AtomInfo.Ru 8.2.2016, 14:41
Наверное, затерялась, потому что:
http://www.oecd.org/newsroom/statement-by-the-oecd-regarding-the-status-of-the-accession-process-with-russia-and-co-operation-with-ukraine.htm
То есть, международники не дали добро на сотрудничество с организацией, с которой у России фактически заморожены отношения, но виноваты всё равно международники.
Не для срача или обсуждения. Просто для сведения.
Автор: Татарин 18.10.2018, 19:04
http://bochvar.ru/press_center/news/UchenyeVNIINMzapatentovalinovoetoplivodispersionnogotipa/
УЧЕНЫЕ ВНИИНМ ЗАПАТЕНТОВАЛИ НОВОЕ ТОПЛИВО ДИСПЕРСИОННОГО ТИПА
16.10.2018
Ученые ВНИИНМ запатентовали новое топливо дисперсионного типа
Специалисты АО «ВНИИНМ» (входит в Топливную компанию Росатома «ТВЭЛ») запатентовали новую модификацию композитного ядерного топлива - дисперсионный топливный сердечник. Композиционный материал состоит из частиц урана, распределенных в металлической матрице.
Дисперсионные твэлы имеют высокую теплопроводность топливной матрицы, у них существенно снижен температурный уровень сердечника и перепад температур, что позволяет успешно эксплуатировать топливо в маневренных режимах, и делает его более безопасным. Данные твэлы также обладают равномерно распределенной пористостью для компенсации распухания топлива при облучении. Кроме того, в новый топливный композит добавлены оксиды плутония, что позволяет топливу одновременно выступать в качестве активной зоны и зоны воспроизводства. Данные свойства топлива позволяют использовать его и в тепловых реакторах, и в реакторах на быстрых нейтронах с замыканием топливного цикла.
Использование топливной композиции предусмотрено в сочетании с оболочками твэла из типовых циркониевых сплавов.
«Замыкание топливного цикла является необходимым условием конкурентоспособного развития атомной энергетики и наиболее оптимальным с точки зрения природопользования. Применение композитов, сочетающих лучшие качества металлического и керамического топлива, и представляющих одновременно активную зону и зону воспроизводства с возможностью последующего механического разделения делящихся изотопов без химической переработки топлива может стать одним из решений данной задачи», - отметил генеральный директор АО «ВНИИНМ» Леонид Карпюк.
Автор: Татарин 18.10.2018, 19:08
См. выше - варианты есть.
То есть, МОКС заливается ураном, МОКС горит, уран - проводит тепло и нарабатывает чистый плутоний.
И получается дико красиво: выгоревшее топливо с осколками - в оксиде, а наработаный плутоний (с небольшим количеством осколков) - в металле.
И это помимо плюсов снижения градиента, повышения мощности, выгорания и плотности топлива.
Автор: VBVB 20.11.2018, 19:56
УЧЕНЫЕ ВНИИНМ ЗАПАТЕНТОВАЛИ НОВОЕ ТОПЛИВО ДИСПЕРСИОННОГО ТИПА
16.10.2018
Ученые ВНИИНМ запатентовали новое топливо дисперсионного типа
Специалисты АО «ВНИИНМ» (входит в Топливную компанию Росатома «ТВЭЛ») запатентовали новую модификацию композитного ядерного топлива - дисперсионный топливный сердечник. Композиционный материал состоит из частиц урана, распределенных в металлической матрице.
...
«Замыкание топливного цикла является необходимым условием конкурентоспособного развития атомной энергетики и наиболее оптимальным с точки зрения природопользования. Применение композитов, сочетающих лучшие качества металлического и керамического топлива, и представляющих одновременно активную зону и зону воспроизводства с возможностью последующего механического разделения делящихся изотопов без химической переработки топлива может стать одним из решений данной задачи», - отметил генеральный директор АО «ВНИИНМ» Леонид Карпюк.
К сожалению, запатентовать в РФ можно сколь угодно бредовую идею, правильно завуалировав бредовость в тексте умными и многообещающими фразами.
Где практические доказательства работоспособности этого запатентованного подхода?
Автор: AtomInfo.Ru 21.11.2018, 0:12
Где практические доказательства работоспособности этого запатентованного подхода?
Это отсюда идёт
http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=print&sid=4199
Определённый набор экспериментальных данных у них есть.
Автор: Dobryak 21.11.2018, 5:33
Где практические доказательства работоспособности этого запатентованного подхода?
Уберите "в РФ" --- все сказанное верно без всякой географической привязки.
Русская версия Invision Power Board (http://www.invisionboard.com)
© Invision Power Services (http://www.invisionpower.com)