БН-800 Опции

[Didro]

Разговоры о сверхвысоких КВ ещё могли вестись, но больше на перспективу. И относился я бы к ним так же, как к сегодняшним адамовским сотням гигаватт БРЕСТов.

Собственно вся идея БН была на максимальном увеличении КВ, планы развития АЭС помните, будь выполнено, U235 уже был редким.

[Didro]

И просто для лучшего представления, что такое КВ=1,5.

Если КВ=1,5, то nu должно равняться 2,5. По данным библиотеки БНАБ-78, для 235U это происходит при энергиях 0,8-1,4 МэВ. При меньших энергиях нейтрона, значение nu ниже.

Вывод. Физика не запрещает создание быстрого уранового энергетического реактора с КВ=1,5. Но по теплофизике и материалам (а также по управлению реактором) возникнут огромные вопросы.

Для плутония картина лучше. Так, по той же библиотеке БНАБ-78, значение nu у 239Pu равно 2,8 уже при нулевой энергии нейтрона (в тепловой точке, если точнее). А например, в диапазоне 0,8-1,4 МэВ это уже 2,9. То есть, мы получаем достаточно большой резерв нейтронов и можем уже относительно спокойно проектировать РУ.

Только формулу еще бы дополнить долей делений U238 и прочих нетопливных.
На БН целепринимание было порядка 15% на белоярском и до 20% на крупных блоках.
КВ>1,5 в сумме не такой проблемный.

Сообщение отредактировал Didro - 3.1.2013, 18:06

[Didro]

Суммируя всё это, в качестве временного решения мыслится такой подход:
если упомянутый источник про КВ=1,3 уже кем-то выложен в Интернет, будет интересно узнать ссылку.

Например в этом справочнике, выше я уже упоминал о нем.
http://depositfiles.com/files/0ghj2zpm6



Сообщение отредактировал Didro - 3.1.2013, 18:31

[VBVB]

Хм... Мог и забыть за давностью лет. То есть, у 600-ого КВ лучше?
Объёмная доля натрия у него разве не больше, чем у БН-350?

Можно воспользоваться той информацией, что наши давали МАГАТЭ.
http://www.iaea.org/Publications/Magazines...20604782938.pdf
Из нее следует, что БН-350 в режиме конверсии на урановом топливе имел больший КВ около 1, по сравнению с БН-600 КВ=0.9.
Это связано с большим соотношением твс бланкетной зоны к твс а.з. для БН-350 1.82 против 1.02 для БН-800. Очевидно, что для БН-350 КВа меньше, чем для БН-600. Тогда как КВбланкетов для БН-350 больше величины для БН-600 почти в 1.8 раза.
Тогда грубо получается для случая уранового топлива, что БН-350 КВа около 0.50-0.55 при КВбланкетов около 0.50-0.45.
Соответственно, для случая уранового топлива для БН-600 КВа около 0.60-0.65 при КВбланкетов около 0.30-0.25.
При использовании плутониевого МОХа КВ БНа возрастут в среднем в 1.3-1.4 раза из за большей nu для деления Pu-239.
Т.е. с МОХом в БН-350 КВа около 0.70-0.75 при КВбланкетов около 0.75-0.65. В итоге ожидаем сумарный идеализированный КВ около 1.4.
С МОХом в БН-600 КВа около 0.85-0.90 при КВбланкетов около 0.45-0.40. В итоге ожидаем сумарный идеализированный КВ около 1.3.
Эти цифры хорошо совпадают с представленными в вышеупомянутом документе.
Очевидно, что с таким низким КВа БН-350 на МОХе не было смысла эксплуатировать, поскольку плутоний-содержащее топливо из а.з. БН-350 по сути становилось однаразовым.

Объёмная доля натрия у него разве не больше, чем у БН-350?

Пишется, что объемная доля натрия в БН-350 равна 0.32, а для БН-600 0.33.

Очевидно, что БН-350 явный промышленный бридер-наработчик, у которого для максимизации выхода оружейного плутония в бланкетах выбрано неоптимильное для ЯТЦ выгорание урана-235 (около 40-42 ГВт*сут/тонну). Это особенность быстрых реакторов-наработчиков.
Индусы писали, что для максимизации наработки урана-233 в ториевых бланкетах для PFBR получалось, что выгорание плутониевого МОХа а.з. должно быть на уровне 30-32 ГВт*сут/тонну (что крайне не оптимально для ЯТЦ).
По-видимому, БН-600 был оптимизирован для большего выгорания дефицитного обогащенного уранового топлива с большим КВа при заметно меньшем КВбланкетов.
Тенденция к переводу а.з. БНов в режим более близкий к самовоспроизводству топливного плутония прослеживается и по данным проскакивавшим по БН-800. Т.е. на МОХе для БН-800 с выгоранием топлива около 75-80 ГВт*сут/тонну ожидаем КВа около 0.8-0.85 и КВбланкетов около 0.30-0.25.

[VBVB]

Непонятен смысл 800 МВт.
Серийным вполне мог бы стать уровня 3200-6000 МВт.
По крайней мере по капитальным уже был бы сопоставим с легководниками.
А от огромной стоимости ЯТЦ по любому не деться, здесь от большей плотности хоть КВ и глубину выгорания можно повысить.

Несмотря на малую реальность возможной постройки в ближайшие пару десятилетие БНов с электрической мощностью 3200-6000 МВт, вполне логично ожидать от таких мега-БНов неплохие характеристики.
Прикидочно для БН аппарата на МОХе с 6000 МВт(эл):
КВа около 1.02-1.04, с общим КВ около 1.50-1.55;
кампания топлива около 1800-2000 эф.сут;
полуторагодичный интервал между перегрузками и больший КИУМ;
меньшую потребную концентрацию плутония а МОХ-топливе;
меньшую в 2-2.2 раза по сравнению с БН-800 теплонапряженность активной зоны.
Только для БН-аппарата с 6000 МВт(эл) МОХ-топлива (с 16-17% по топливному плутонию) потребовалось бы для первоначальной загрузки около 120-125 тонн при годовом расходе такого топлива около 19-19.5 тонн.
Однако за год в бланкетных зонах такого монстра могло бы нарабатываться 3 тонны наработанного плутония, или эквивалент 19 тонн нового МОХ(16%)-топлива из него.
И можно было бы самообеспечение такого реактора только за счет бланкетного плутония, без переработки горячего ОЯТ поддерживать.
Т.е. многотысячные монстры БНы действительно могли бы бридерами включенными в ЗЯТЦ являться.

[Didro]

Прикидочно для БН аппарата на МОХе с 6000 МВт(эл):
КВа около 1.02-1.04, с общим КВ около 1.50-1.55;
кампания топлива около 1800-2000 эф.сут;
полуторагодичный интервал между перегрузками и больший КИУМ;
меньшую потребную концентрацию плутония а МОХ-топливе;
меньшую в 2-2.2 раза по сравнению с БН-800 теплонапряженность активной зоны.

Собственно получение КВа>1 и средней глубины выгорания в АЗ>150.
Теплонапряженность вроде считалась порядка 950.

Только для БН-аппарата с 6000 МВт(эл) МОХ-топлива (с 16-17% по топливному плутонию) потребовалось бы для первоначальной загрузки около 120-125 тонн при годовом расходе такого топлива около 19-19.5 тонн.

Как-бы на уровне 13%, с начальной загрузкой 17 тн в пересчете на Pu239, т.е. общая загрузка U+Pu порядка 130 тн.
Потребность примерно 33 тн/год, т.е. полная замена за 4 года.

Однако за год в бланкетных зонах такого монстра могло бы нарабатываться 3 тонны наработанного плутония, или эквивалент 19 тонн нового МОХ(16%)-топлива из него.
И можно было бы самообеспечение такого реактора только за счет бланкетного плутония, без переработки горячего ОЯТ поддерживать.
Т.е. многотысячные монстры БНы действительно могли бы бридерами включенными в ЗЯТЦ являться.

На это собственно был весь расчет, и хотели как альтернативу РБМК-4800 и т.п.
Бланкет сам по расчетам должен иметь выгорание сопоставимое с РБМК, и переработкой после года выдерки, а материалы АЗ соответвенно после 3-5 лет хранения.
Под регулировние энергосистемы в свою очередь была переработана схема по нереализованному монстру - Туруханской ГЭС - с увеличением количества агрегатов-гигаватников с 12 до 20 и ЛЭП-1500 с 3х до 6.

Сообщение отредактировал Didro - 4.1.2013, 2:07

[VBVB]

На это собственно был весь расчет, и хотели как альтернативу РБМК-4800 и т.п.

Действительно всерьез просчитывались варианты 4000-6000 МВтной мощности БНов?
Вот это здоровенного размера устройства должны быть, с озерами натрия внутри.
При нынешнем укладе в РФ такого шеститысячника лет двадцать строить придется.
БН-800 по сравнению с ним карлик какой-то.

[Didro]

Действительно всерьез просчитывались варианты 4000-6000 МВтной мощности БНов?
Вот это здоровенного размера устройства должны быть, с озерами натрия внутри.
При нынешнем укладе в РФ такого шеститысячника лет двадцать строить придется.
БН-800 по сравнению с ним карлик какой-то.

Собственно это не моя придумка, а была реальная проработка блока тепловой мощностью 14 ГВт, электрической полной 6,4, на шинах 6,0 ГВт, секционная АЗ с интегральной компоновкой, позволяющая вести перегрузку на рабочем блоке при снижении мощности не более 20%.
Тогда все делали в комплексе, для поддержания системы планировали целый каскад на енисее, общей мощностью более 60 ГВт, главной из которых должна была стать туруханка, плюс тамже серия из 8 угольных станций по 6,4 ГВт и 6 в Казахстане по 4 ГВт.
Совокупный оперативный резерв должен в течении 2х часов заместить выбытие до 30 ГВт, принятой как максимально возможная авария в системе.
По передаче к начальным ЛЭП +-750кВ предлагалась сеть сверхпроводниковых линий, первого покаления с гелием +-100кВ/20 ГВт и в 88м уже высокотемпературная с азотом +-250кВ/60 ГВт.
На персективу начинали проработку блока с калиевой турбиной вплоть до 20 ГВт (питерцы о главе с Глебовым обещали сделать именно такой серийный генератор до 2000 г.), но события конца 80х все оставили на "самую далекую перспективу".

Сообщение отредактировал Didro - 4.1.2013, 10:38

[Smith]

Он не выложен. Когда я в первый раз попал в Шевченко, то сразу побежал смотреть документацию, до которой мог дотянуться Оттуда и запомнил, но без деталей. Увы, возможно это были цифры для сферического коня.

У Бекмана КВ БН-350 указан рвным 1,4, а для БН-600 - 1,3 (http://profbeckman.narod.ru/NIL13.pdf стр. 19)
Откуда он брал эти цифры, к сожалению, не указано. Но 1,3 для БН-600 так же значится и на оф. сайте ФЭИ (это мы уже обсуждали в "курилке").

Статья (Васильев И.И., Пугачев Г.П., Скориков Н.В., Школьник В.С.) http://rudocs.exdat.com/docs/index-397438.html?page=2 :
"На ТВС первой загрузки были проведены исследования по уточне­нию коэффициента конверсии реактора БН-350. Экспериментально были определены и уточнены отношения сечений захвата на 235U и 239Pu к сечению делений 235U и 239Pu, а также другие спектральные индексы и сечения деления 235U, 236U, 237Np, 238U, 239Pu, 240Pu, 241Pu, 242Pu, что позволило оценить коэффициент конверсии
(воспроизводства) на урановом топливе, который составил – 1,04 по реактору в целом (проектный коэффициент – 1,01)."

Сообщение отредактировал Smith - 4.1.2013, 10:58

[Дед Мороз]

Может, проработки шеститысячника и велись, но думается мне, что это делалось из чисто спортивного интереса. Ибо даже EPR с 1600 мегаватт великоват почти для всех энергосистем. Шеститысячник же - это просто смерть электроснабжения.

[Didro]

И РБМК-4800 и ВВЭР-2000, и даже РБМК-2400 на костроме строили тоже ради спорта?

[MVS]

Шеститысячник же - это просто смерть электроснабжения.

Не смерть, но безумие в виде строительства резервной электростанции такой же мощности на период ППР блока. Полностью убивает экономику монстроидальных реакторов.

[Didro]

Не смерть, но безумие в виде строительства резервной электростанции такой же мощности на период ППР блока. Полностью убивает экономику монстроидальных реакторов.

Тоже самое найдете в литературе 30х годов про начало выпуска в 31 году блока 50 МВт, и в 38 блока 100 МВт.
Если смотреть отдельный куст, то и 1000 МВт крайне критично, а если в комплексе, все решаемо без наворотов.
И это для энергосистемы куда лучше чем всякие ветрогенераторы и солнечные панели.

[Didro]

Может, проработки шеститысячника и велись, но думается мне, что это делалось из чисто спортивного интереса. Ибо даже EPR с 1600 мегаватт великоват почти для всех энергосистем. Шеститысячник же - это просто смерть электроснабжения.

Особенно китайцам великоват с их вводами по 130 ГВт ежегодно?

[KTN]

Можно воспользоваться той информацией, что наши давали МАГАТЭ.
http://www.iaea.org/Publications/Magazines...20604782938.pdf
Из нее следует, что БН-350 в режиме конверсии на урановом топливе имел больший КВ около 1, по сравнению с БН-600 КВ=0.9.
Это связано с большим соотношением твс бланкетной зоны к твс а.з. для БН-350 1.82 против 1.02 для БН-800. Очевидно, что для БН-350 КВа меньше, чем для БН-600. Тогда как КВбланкетов для БН-350 больше величины для БН-600 почти в 1.8 раза.
Тогда грубо получается для случая уранового топлива, что БН-350 КВа около 0.50-0.55 при КВбланкетов около 0.50-0.45.
Соответственно, для случая уранового топлива для БН-600 КВа около 0.60-0.65 при КВбланкетов около 0.30-0.25.
При использовании плутониевого МОХа КВ БНа возрастут в среднем в 1.3-1.4 раза из за большей nu для деления Pu-239.
Т.е. с МОХом в БН-350 КВа около 0.70-0.75 при КВбланкетов около 0.75-0.65. В итоге ожидаем сумарный идеализированный КВ около 1.4.

Очень сомневаюсь чтобы КГБ допустило такую ситуацию, чтобы любой вхожий в МАГАТЭ гражданин империалистических и просто буржуазных стран, почитывая за кофе бесплатную корреспонденцию, извлекал оттуда нюансы советского ядерно-оружейного комплекса. Им вообще свойственно нежелание делиться по-хорошему, даже со своими студентами а уж иностранцам отдавать что-то ценное - тем более. Это учёный может выложить забесплатно в интернет, либо во имя мирового научно-технического прогресса не привязанного к отдельно взятой стране, или в рамках попытки устроиться на богатую зарплату в США либо ЕС.
В этих цифрах для БН-350, под которые мы пытаемся подвести систематизацию, вероятна исходная преднамеренная дезинформация, закинутая через МАГАТЭ.

Личное мнение такое:
на БН-350 была достигнута "слишком высокая" энергонапряжённость АЗ, имея в виду фактический запас до плавления ТВЭЛов. Которую в БН-600 вынужденно снизили.
Сначала в БН-350 сделали слишком развитую поверхность теплосъёма /вариант кассеты с ТВЭЛами D=5mm/. Ценой этого оказалось большое разбавление делматериала сталью. Что уронило КВ. Энергонапряжённость нужна чтоб снизить время удвоения плутония, но если она роняет КВ ниже единицы, время удвоения обращается в бесконечность.
Тогда переделали кассету под ТВЭЛы D=6,1mm. Помогло но не много. В итоге решили оставить в покое аппарат, используя его как АЭС и опреснитель на урановом топливе с низким КВ.

Естественно, на БН-600 должны были стремиться поднять КВ.
Снизили толщину стенки ТВЭЛа до 0,3 mm а диаметр ТВЭЛа увеличили до 6,9 mm. Объёмная доля Fe, Cr, Ni, Ti уменьшилась, урана - увеличилась, спектр немного улучшился.
Но запасы по теплоотводу оказались задействованы: ведь допустимая удельная мощность (МВт/ кг урана) обратно пропорциональна квадрату диаметра ТВЭЛа.
С учётом всех мероприятий КВ БН-600 мог достигнуть заявленных 0,9 на уране-235 и 1,3 на плутонии /оружейном?/, без учёта распада плутония-241 и потерь при радиохимии.
В это верится.

Истинные цифры БН-350 наверняка такие, что ими невозможно хвастаться. Не исключено что они выглядят анекдотично:
* на уране-235 КВ дорогостоящего бридера меньше единицы;
* на собственном плутонии формально выше единицы, а после учёта распада Pu241 и потерь в радиохимии тоже около единицы, и время удвоения больше ресурса блока.

[VBVB]

Очень сомневаюсь чтобы КГБ допустило такую ситуацию, чтобы любой вхожий в МАГАТЭ гражданин империалистических и просто буржуазных стран, почитывая за кофе бесплатную корреспонденцию, извлекал оттуда нюансы советского ядерно-оружейного комплекса. Им вообще свойственно нежелание делиться по-хорошему, даже со своими студентами а уж иностранцам отдавать что-то ценное - тем более. Это учёный может выложить забесплатно в интернет, либо во имя мирового научно-технического прогресса не привязанного к отдельно взятой стране, или в рамках попытки устроиться на богатую зарплату в США либо ЕС.
В этих цифрах для БН-350, под которые мы пытаемся подвести систематизацию, вероятна исходная преднамеренная дезинформация, закинутая через МАГАТЭ.

Вышеупомянутые мною цифры по КК для БН-350, встречаются и в нескольких американских документах нацлабораторий и в рассекреченном документе ЦРУ, посвященном оценке наработки оружейного плутония в СССР.
IMHO, КВа в 0.55 на уран-оксидном топливе для БН-350 вполне достижим (правда в теплонапряженном режиме).
Американцы по результатам работы своего старого малого натриевого быстровика SEFOR писали, что в нем при возможном уменьшении доли натрия достижим КВа под 0.6 на МОХе и не менее 0.46 на UO2. Насколько помню, французы при облучении тестового среднеобогащенного UO2 топлива на Phenix с а.з. из МОХа фиксировали, что КВа в твс с UO2 может достигать 0.5.
В разных современных работах встречались максимальные оценки КВ суммарного для БНов с уран-оксидным топивом в районе 1.08-1.10. Поэтому вполне общий КВ около 1.05 для БН-350 мог наблюдаться, с учетом его отличительно огромного бланкета.

Истинные цифры БН-350 наверняка такие, что ими невозможно хвастаться. Не исключено что они выглядят анекдотично:
* на уране-235 КВ дорогостоящего бридера меньше единицы;

IMHO, БН-350 неплохой промышленный наработчик высококачественного оружейного урана с заметной выработкой электроэнергии+тепла для опреснительных установок. Коим он и создавался. Поэтому оценивать его как неудавшийся энергетический быстрый бридер не верно. Даже если бы у него КВ не выше 0.8 не достигал...

[VBVB]

Может, проработки шеститысячника и велись, но думается мне, что это делалось из чисто спортивного интереса. Ибо даже EPR с 1600 мегаватт великоват почти для всех энергосистем. Шеститысячник же - это просто смерть электроснабжения.

Однако для БНа с электрической мощностью 4000-6000 МВт металлоемкость близкой или слегка ниже чем для ВВЭРов тысячных будет, да и стоимости выработки электричества близкие будут. Плюс реально достижимые хорошие бридерные характеристики.
Особенно заманчиво интересен вариант с разделенной зоной с возможностью перегрузки ОЯТ без остановки всей РУ.

[VBVB]

Имеется в виду, что удельная металлоемкость конкретно больших БНов сможет сблизиться с более-менее новыми ВВЭРами.

[asv363]

Имеется в виду, что удельная металлоемкость конкретно больших БНов сможет сблизиться с более-менее новыми ВВЭРами.

А электросети с понижающими ТП? И потом, в период до 2018 года, никто построить не даст, дабы не возбуждать "Зеленыймир". Локальное строительство АЭС в Вашем прекрасном крае, уже не успеть.
http://www.so-ups.ru/index.php?id=energy_n...s[tt_news]=3716

Сообщение отредактировал asv363 - 6.1.2013, 11:08

[Didro]

Однако для БНа с электрической мощностью 4000-6000 МВт металлоемкость близкой или слегка ниже чем для ВВЭРов тысячных будет, да и стоимости выработки электричества близкие будут. Плюс реально достижимые хорошие бридерные характеристики.
Особенно заманчиво интересен вариант с разделенной зоной с возможностью перегрузки ОЯТ без остановки всей РУ.

Собственно это и ставилось целью при работе над укрупненым блоком, довести уровень капитальных и эксплуатационных затрат до уровня ВВЭР, время удвоения менее 10 лет использование серийных турбин, для базовоо уже имеющуюся на костроме 1200, для серийных перспективные 2400-3200.
Выходили на 14-16 ГВт (тепл.) и 6,4-7,2 ГВт (эл.).