БН-800 Опции

[KTN]

Многие великие разработчики ЯО физики-теоретики не раз говорили чушь разную по вопросам атомной энергетики. Тот же Феоктистов тоже всякие несуразности говорил про быстрые реакторы. Области то создания ТЯО и ЯЭУ совершенно разные с кучей всяких тонкостей.

Меня тоже в своё время удивил уровень скептицизма Феоктистова по вопросу быстрых реакторов. Одно из двух:
1) либо он в связи с секретностью, затрудненностью научной дискуссии в местах где он жил, знает про БН мало, поверхностно и во многих аспектах неправильно;
2) либо на основании совокупности каких-то экспериментов, не известных широкой публике, есть основания такому скептицизму, по крайней мере применительно к хорошо освоенному оксидному топливу.

[KTN]

Обалденный исторический факт
Ответ Э.Теллера, когда в начале 90-ых он общался с нашими по поводу БН-800 и прослушал рассказ о результатах работы БН-600.
Практически дословно: "Это все ваша коммунистическая пропаганда, Если бы такой реактор мог работать - он был бы построен у нас в Америке".

Может быть в этой оценке Эдварда Теллера есть определённая физика? Например, такая:

* почти все мировые мощные БН успешно работали только на обогащённом уране-235, когда коэффициент конверсии КВ<1.
* при переходе на плутоний, в особенности равновесного состава, запаздывающих нейтронов втрое меньше, а причин для неустойчивости гораздо больше так как Pu-240 и Pu242, Am241, Np237 могут вносить нестабильность при аварийных ситуациях. С натрием спектр мягкий, они в основном захватывают нейтроны а не делятся. Без натрия знак их вклада в реактивность с отрицательного меняется на положительный, при очень малом запасе до разгона на мгновенных нейтронах.
* теоретически, может оказаться, что один и тот же БН стабильно работая на ВОУ, имеет нестабильность при переходе на плутоний.

Очень может быть, отказ от строительства БН в США был вызван, например, более точным знанием нейтронных констант, которые показывали что на равновесном изотопном составе превышение КВ над единицей очень мало.

[VBVB]

Очень может быть, отказ от строительства БН в США был вызван, например, более точным знанием нейтронных констант, которые показывали что на равновесном изотопном составе превышение КВ над единицей очень мало.

Вполне может быть.

Вот статья есть (Plutonium Disposition in the BN-800 Fast Reactor: An Assessment of Plutonium Isotopics and Breeding. Moritz KЕ±tt, Friederike FrieГџ, and Matthias Englert. //Science and Global Security, 2014, Volume 22, pp. 188-208) группы расчетчиков из Дармштадтского технического университета. Так по ней для описанной детально для МАГАТЭ модели БН-800 (с тремя зонами обогащения, радиальным бланкетом и нижним торцевым бланкетом) расчеты с помощью программы MCMATH дают при работе на МОХ-топливе из оружейного плутония значения КВ в равновесном режиме только 0.81, а без бланкетов только 0.57.
Немцы особо отмечают, что их расчетная программа неоднократно тестировалась для расчета топливного цикла разных версий БНов в рамках работ NEA Nuclear Science Committee в проектах OECD.

Авторы правда отмечают, что задекларированные в базе МАГАТЭ россиянами значения обогащения топлива БН-800 по плутонию заметно выше оптимальных, и при переходе на менее концентрированное по плутонию топливо и на меньшую длину топливной кампании в 350 дней можно иметь для описанной компоновки активной зоны БН-800 полный КВ с бланкетами около 0.92, а без бланкетов около 0.65.

Т.е. никак до единицы по КВ БН-800 с бланкетами, согласно расчетам немцев, не добирается...

Сообщение отредактировал VBVB - 18.11.2016, 0:56

[AtomInfo.Ru]

Споры о КВ мне напоминают споры, свидетелем которых я не мог быть просто по возрасту, но о которых очень много наслышан от ветеранов - споры о КВ первых загрузок БН-350 и БН-600.
Один известный человек до самой смерти считал, что КВ больше единицы там не получился.

На самом деле, КВ на этих реакторах измеряли экспериментально во время физпуска. И находили, что он больше единицы.
На этих отчётах стояли грифы, естественно. Но так как и время прошло, и цитируются они периодически, думаю, их вполне можно уже получить в библиотеках. И если оспаривать, то не на уровне "а вдруг в расчётах не те сечения стояли?", а конкретно по методике измерений.

Про БН-800. Это проект всё-таки промежуточный, на коммерческий не претендующий. Напомню, что БН-800 по советской задумке предполагался как реактор для освоения эксплуатации MOX-топлива, а не как бридер с каким-нибудь КВ=1,8. Собственно, эта задача сейчас на нём и решается, вне зависимости от того, будет СОУП или не будет СОУП.
Ну и на нём также можно будет показать замыкание цикла по плутонию на энергетическом реакторе (на БОР-60 уже замыкали в определённых количествах).

А о том, что у БН-800 будет высокий КВ, никто и не говорил. Ему это и не нужно, он не серийный.

[KTN]

(Plutonium Disposition in the BN-800 Fast Reactor: An Assessment of Plutonium Isotopics and Breeding. Moritz KЕ±tt, Friederike FrieГџ, and Matthias Englert. //Science and Global Security, 2014, Volume 22, pp. 188-208) группы расчетчиков из Дармштадтского технического университета. Так по ней для описанной детально для МАГАТЭ модели БН-800 (с тремя зонами обогащения, радиальным бланкетом и нижним торцевым бланкетом) расчеты с помощью программы MCMATH дают при работе на МОХ-топливе из оружейного плутония значения КВ в равновесном режиме только 0.81, а без бланкетов только 0.57.
при переходе на менее концентрированное по плутонию топливо и на меньшую длину топливной кампании в 350 дней можно иметь для описанной компоновки активной зоны БН-800 полный КВ с бланкетами около 0.92, а без бланкетов около 0.65.
Т.е. никак до единицы по КВ БН-800 с бланкетами, согласно расчетам немцев, не добирается...

Цифры правдоподобны только если слова "оружейный плутоний" заменить на "оружейный уран".
На плутонии-239 стартовый КВ должен быть 1,2 (+-)сотые.

[KTN]

КВ на этих реакторах измеряли экспериментально во время физпуска. И находили, что он больше единицы.

Во время физпуска нет осколков деления и изотопный состав не равновесный.
Кроме того, у нас в стране цельная плутониевая загрузка, кроме БР-5 и может быть частично БОР-60, нигде не применялась.
Тогда измерения, даже если камерами деления, являются экстраполяцией с урана-235 на плутоний и не на равновесный, и без учёта что спектр поменяется. И при усреднении по объёму погрешность добавляется.

Самый надёжный метод измерения КВ применён французами на "Фениксе". Вроде-бы единственный в мировой практике случай, когда загрузка была полностью переработана и масса плутония просто взвешена, получилось КВ=1,16.

если оспаривать, то не на уровне "а вдруг в расчётах не те сечения стояли?", а конкретно по методике измерений.

В качестве примера погрешности методики, измерениями на критсборке КБР-8 на уране-235 экспериментально получен КВ=1,04(+-0,04). Моделировался проект с гелиевым охлаждением. С натрием оценочно было бы 0,9(+-). Экстраполяция к случаю с осколками деления и равновесным плутонием увеличивает погрешность. Даже переход от холодного к горячему реактору может вносить погрешность поскольку меняются плотности, спектр, блокировки сечений и допплер-эффект.

Особо высокую погрешность могла иметь экстраполяция КВ на равновесный случай, если, скажем так, в качестве эталонных при измерениях применялись образцы Pu240, Pu242, Np237 не достаточно тщательно очищенные от 239-го и 241-го. Нечётные примеси в ряде случае приводили к неоправданному оптимизму в оценках.

Про БН-800. Это проект всё-таки промежуточный, на коммерческий не претендующий. Напомню, что БН-800 по советской задумке предполагался как реактор для освоения эксплуатации MOX-топлива, а не как бридер с каким-нибудь КВ=1,8. Собственно, эта задача сейчас на нём и решается, вне зависимости от того, будет СОУП или не будет СОУП.
Ну и на нём также можно будет показать замыкание цикла по плутонию на энергетическом реакторе (на БОР-60 уже замыкали в определённых количествах).
А о том, что у БН-800 будет высокий КВ, никто и не говорил. Ему это и не нужно, он не серийный.

В советское время основой энергетики должен был стать БН-1600.
Строить БН-800 было нужно, чтобы отладить "половину" этого реактора: турбина, генератор и т.д. на 800 МВт.
БН-1600 состоял из удвоенного такого комплекта при наличии в стране турбин единичной мощностью 1200 Мт.
Выбор не максимальной турбины был нужен, чтобы сделать возможным маневрирование мощностью в широких пределах т.к. БН был не 2400.
Маневрирование мощностью по 2 раза в сутки было заложено в проект с расчётом, чтобы в перспективе такими реакторами заместить основной процент (две трети) всей мощности страны.
В базовой части нагрузки АЭС могут действовать только когда в процентах от всей энергетики их мало, порядка 10 - 20%.

Таким образом, переход от БН-1600 к моноблочной компоновке БН-1200 лучше по экономике, и по надёжности (если в обоих случаях активная зона одинаковая), однако возможность маневрировать мощностью в прежних масштабах не реализуется.

[VBVB]

Споры о КВ мне напоминают споры, свидетелем которых я не мог быть просто по возрасту, но о которых очень много наслышан от ветеранов - споры о КВ первых загрузок БН-350 и БН-600.
Один известный человек до самой смерти считал, что КВ больше единицы там не получился.

С высокой вероятностью этот человек был прав.
Очевидно, что и БН-350 и БН-600 с бланкетами в определенных специальных режимах работы реактора-наработчика могли устойчиво показывать КВ около единицы и даже чуть более. Однако, эти режимы работы для энергетического реактора нептимальны по выгоранию топлива, неудобны по частым перегрузкам и проблемны по номенклатуре выходящего ОЯТ из нескольких зон обогащения и двух типов бланкетов.
Т.е. очевидно, что БН ориентированный на использование в энергосистеме явно будет иметь заметно меньший КВ по сравнению с БН-наработчиком. Французы это в свое время на Фениксе и Суперфениксе прошли, да и наши это прекрасно знают и понимают.
Грубо говоря, выбор компоновки активной зоны для БН-800 оптимальной для режима энергетического реактора снижает максимальный КВ почти на 0,1-0,08, уход от верхнего торцевого бланкета еще на 0.05, уход от радиального бланкета еще на 0.2. Вот так и получается, что вместо максимального КВ около 1.2 для реального БН-800 будет практически иметься КВ на уровне 0.85-0.88.

Напомню, что БН-800 по советской задумке предполагался как реактор для освоения эксплуатации MOX-топлива, а не как бридер с каким-нибудь КВ=1,8.

Александр, ну вы же прекрасно понимаете, что КВ=1.8 это практически фантастика рассчитанная для чисто металлического топлива для огромного БНа с максимально плотной решеткой твс, с минимальным количеством натрия и двумя огромными бланкетами. Такой высокоспециализированный быстрый реактор-наработчик если и будет построен когда-либо, то в энергетике вряд ли будет применяться. Слишком уж очень частые перегрузки топлива хитро профилированой зоны и бланкетов нужны будут.
Кому нужен энергетический реактор на котором будут три остановки с перегрузками топлива в год.

Сообщение отредактировал VBVB - 19.11.2016, 2:55

[VBVB]

А о том, что у БН-800 будет высокий КВ, никто и не говорил. Ему это и не нужно, он не серийный.

Даже если бы БН-800 в серию пошел бы, КВ его волшебным образом врядли бы более 1 стал бы.
БНы с КВ более 1 пригодны по своим режимам работы лишь на радиохимических заводах в качестве реакторов-наработчиков с возможностями выжигания миноров и конверсии их нейтронного потенциала в наработку плутония-239 или урана-233.

[VBVB]

Особо высокую погрешность могла иметь экстраполяция КВ на равновесный случай, если, скажем так, в качестве эталонных при измерениях применялись образцы Pu240, Pu242, Np237 не достаточно тщательно очищенные от 239-го и 241-го. Нечётные примеси в ряде случае приводили к неоправданному оптимизму в оценках.

Буржуи при расчетах натриевых быстровиков упорно утверждают, что четные плутоний-240 и плутоний-242 в равновесном режиме есть по большей части баласт. Как и частичный баласт есть получающийся нептуний-237, америций-241 и америций-243. Последние три изотопа скорее трансмутируют чем делятся в спектре реальных БНов.

Поэтому буржуи не раз предлагали практический КВ БНов считать через наработку только плутония-239 и плутония-241. Причем в варианте на момент именно переработки вылежавшегося ОЯТ и получения нового топлива (учет временного распада короткожевущего плутония-241). А не считать КВ по выходу всех плутониев, или по варианту учета всех трансуранидов в ОЯТ выгруженном из БНа.

Сообщение отредактировал VBVB - 19.11.2016, 3:08

[AtomInfo.Ru]

Александр, ну вы же прекрасно понимаете, что КВ=1.8 это практически фантастика

Не просто понимаю, а ещё и привожу это в качестве примера фантастики

[AtomInfo.Ru]

В качестве примера погрешности методики, измерениями на критсборке КБР-8 на уране-235 экспериментально получен КВ=1,04(+-0,04). Моделировался проект с гелиевым охлаждением. С натрием оценочно было бы 0,9(+-). Экстраполяция к случаю с осколками деления и равновесным плутонием увеличивает погрешность. Даже переход от холодного к горячему реактору может вносить погрешность поскольку меняются плотности, спектр, блокировки сечений и допплер-эффект.

По Кобре мне в своё время давали один эксперимент, но сразу предупредили: "Посчитать ты его не сможешь". Слишком сложная геометрия. И да, я не справился. Нет, подогнать под известный из эксперимента ответ было легко, но именно подогнать.

Сборка, в которой экспериментаторам нужно верить на слово... хм, я бы не стал приводить её в качестве примера.

[AtomInfo.Ru]

Самый надёжный метод измерения КВ применён французами на "Фениксе". Вроде-бы единственный в мировой практике случай, когда загрузка была полностью переработана и масса плутония просто взвешена, получилось КВ=1,16.

Дык, кто бы спорил-то?

Это не просто самый надёжный метод, он ещё и получает самое правильное значение КВ, через массы загруженного и выгруженного материала.
Любые измерения по ходу работы дадут всего лишь значение КВ в заданный момент времени. Как он там правильно назывался? Дифференциальный КВ?

Но для того, чтобы иметь возможность получить такой КВ, и нужно закончить всё необходимое в железе.
То есть, полностью завершить кампанию топлива хотя бы первой загрузки, полностью его переработать и измерить массы.

[AtomInfo.Ru]

БНы с КВ более 1 пригодны по своим режимам работы лишь на радиохимических заводах

Маяк его и хотел ещё с советских времён.

Теперь, естественно, они будут хотеть БН-1200.

[VBVB]

Маяк его и хотел ещё с советских времён.

Теперь, естественно, они будут хотеть БН-1200.

А наколько вероятно, что один из БН-1200 в специализированном варианте может быть построен на Маяке?

Вообще это было бы очень элегантное решение.
Радиохимический завод смог бы полностью обеспечивать себя электроэнергией и теплом от БНа, топливо для которого производил бы сам, с попутным выжиганием/утилизацией неликвидов в виде хренового по изотопному составу плутония от ранее переработанного ОЯТ высокого выгорания и миноров актинидных. А на выходе имели бы в бланкетах плутоний низкой радиотоксичности с высоким содержанием ценного изотопа 239Pu.

Т.е. грубо говоря, утилизированная в таком БНе с бланкетами тонна хренового низкоценного высокофонового плутония могла бы дать на выходе около 300-350 кг хорошего топливного плутония. Соответственно, за год такой БН-1200 мог бы выработать 500-600 кг высокоценного топливного плутония с низкой радиотоксичностью, позволяющей относительно недорого производить коммерческое МОХ-топливо для ВВЭРов или БНов.

Тогда можно было бы начать пробывать в отечественных ВВЭРах такое МОХ-топливо.

Сообщение отредактировал VBVB - 20.11.2016, 14:23

[AtomInfo.Ru]

А наколько вероятно, что один из БН-1200 в специализированном варианте может быть построен на Маяке?

То он появляется, то исчезает из всяких разных планов.

Скажем так. Реально, но вероятность меньше, чем для белоярского БН-1200.

[LAV48]

Вообще это было бы очень элегантное решение.

Но куда менее элегантное, чем ЖСР... Может Маяк дождётся такой.

[VBVB]

Но куда менее элегантное, чем ЖСР... Может Маяк дождётся такой.

Согласен.

По всем возможным плюсам и минусам ЖСР на быстром/суббыстром спектре куда оптимальнее БНа в плане специализированного реактора-конвертера/выжигателя на радиохимическом заводе.
Однако, сколько лет придется ждать отечественный работоспособный прототип ЖСР?
А БНы уже есть в металле.
И на основе модернизированного БН-800 можно было бы сделать специализированный реактор-утилизатор/выжигатель.

Сообщение отредактировал VBVB - 20.11.2016, 21:05

[AtomInfo.Ru]

Немного об эксплуатационном коде ГЕФЕСТ для обоих наших БНов от разработчика.
http://atominfo.ru/newso/v0685.htm

[VBVB]

Немного об эксплуатационном коде ГЕФЕСТ для обоих наших БНов от разработчика.
http://atominfo.ru/newso/v0685.htm

Интересно было почитать.

Показали бы хотя бы скриншоты новой облочки ГЕФЕСТа для БН-800...
Народу ведь наверняка интересно как визуально результаты расчета параметров активной зоны БНов отражаются на компьютерах.

[pappadeux]

визуально результаты расчета параметров активной зоны БНов отражаются на компьютерах.

порезано

мне не кажется, что это хорошая идея...

Сообщение отредактировал AtomInfo.Ru - 1.12.2016, 8:02

Причина редактирования: Смягчил экспрессию. - Модератор