БРЕСТ Опции

[armadillo]

зачем?

[AtomInfo.Ru]

зачем?

Борьба с полонием.

[Татарин]

всего 0.00023 барна! При таком ничтожном сечении накоплением полония (через pb-209 -> bi-209) можно думаю пренебречь.

Нет, совсем пренебречь не выйдет. Это всего в тысячи раз меньше, чем чистым висмутом-209, а радиотоксичность полония очень высока, он летуч, биоактивен, соли водорастворимы, и распадается он слишком долго.

[eninav]

Нет, совсем пренебречь не выйдет. Это всего в тысячи раз меньше, чем чистым висмутом-209, а радиотоксичность полония очень высока, он летуч, биоактивен, соли водорастворимы, и распадается он слишком долго.

Думаю, основная проблема будет - висмут, который уже есть в свинце. Природный свинец всегда содержит следы висмута. Конечно для реактора свинец должен быть чистым, но сомневаюсь что его будут чистить до девяти девяток - слишком дорого (натрий для БН чистят "всего" до 99.95%). А даже если висмута останется всего 1 ppm, это больше чем образуется из Pb-208 за все время эксплуатации реактора.

[Татарин]

Думаю, основная проблема будет - висмут, который уже есть в свинце. Природный свинец всегда содержит следы висмута. Конечно для реактора свинец должен быть чистым, но сомневаюсь что его будут чистить до девяти девяток - слишком дорого (натрий для БН чистят "всего" до 99.95%). А даже если висмута останется всего 1 ppm, это больше чем образуется из Pb-208 за все время эксплуатации реактора.

Чистить химически - дешевле, чем обогащать (тем более, обогащать по "среднему" 206). Тем более, что у свинца относительно простая и дешёвая "водная" электрохимия.

Неизвестно, что пройдёт по экономике, но уж если рассматривали обогащение, то, наверняка, рассматривали и соответствующую химическую чистку свинца.

Иначе, Вы правы, обогащение свинца вообще смысла не имеет.

З.Ы. Кстати, центрифужное обогащение само по себе ну очень серьёзно почистит свинец химически. Может получиться лучше 6 "девяток" только за счёт этого.

Сообщение отредактировал Татарин - 26.9.2024, 20:19

[eninav]

Почитал статью которую тут цитировали, "Основы создания малоактивируемого свинцового теплоносителя с изотопным обогащением для перспективных ядерно-энергетических установок". Довольно странное впечатление.
Во-первых, там рассматривается два принципиально разных случая: первый - подкритичный реактор (пучок протонов 800 МЭв - свинцовая мишень - реактор), второй - собственно, БРЕСТ. Конечно, протоны таких гигантских энергий могут выбить много нейтронов по реакции (p, xn), и сами нейтроны получаются очень быстрые, поэтому резко растет вероятность реакций (n,xn), становятся возможными пороговые реакции. Тогда понятно, откуда берутся младшие висмуты (а это та еще гадость - длинные периоды полураспада и позитроны). Но в реакторе, даже быстром, такие реакции идут с очень низкими сечениями. Поэтому, мне не очень понятно, откуда авторы насчитали такое чудовищное количество висмута-207 (а он требует реакции аж (n, 3n).
Далее, авторы пишут, что за 30 лет в природном свинце накопится 1-2 г/кг висмута, т.е. аж 0,1-0,3%. Откуда взялась такая гигантская цифра, не очень понятно. Пишут, что взяли спектр реактора БОР-60 и плотность потока нейтронов 5*10^15 н/см2/с, а общий флюенс за 30 лет 5*10^24. По моим прикидкам получается, что из чистого pb-208 при таких условиях можно получить где-то 0.5 г/кг висмута, но это только при условии что такая плотность будет у тепловых нейтронов. У быстрых нейтронов сечения захвата меньше. При этом поток нейтронов тоже кажется сильно завышенным, такого нет даже у БОР-60 (у него 3,7e15 - близко, но все же меньше), и это при том что БОР - экспериментальный реактор, у него очень высокая удельная объемная мощность, порядка 1 МВт/л, к БН-800 вдвое меньше. У БРЕСТа еще раза в три меньше, лишь чуть-чуть больше чем у ВВЭРа (у свинца теплопроводность намного хуже, чем у натрия). А самое главное, авторы берут флюенс нейтронов в самой середине АЗ, и экстраполируют эту цифру не весь первый контур. Это неправильно, ведь в каждый момент времени только очень небольшая часть свинца будет облучаться. Т.е. цифра наработки висмута завышена минимум на два порядка, а то и на три (один порядок - за счет завышенного нейтронного потока, второй - за счет экстраполяции потока в АЗ на весь 1 контур, и возможно еще один, потому что считали сечение захвата тепловых нейтронов вместо быстрых, хотя тут я не уверен - проверить не могу, а авторы утверждают что считали спектр Бора. Но два порядка есть точно). Значит, все цифры наработки полония и младших висмутов можно смело делить минимум на эти 2-3 порядка.

(Между прочим, если висмут действительно нарабатывается в таких конских количествах - не проще будет химически чистить от висмута первый контур, чем тратить бешенные деньги на обогащение свинца, да еще такое сложное, по среднему изотопу?)

Сообщение отредактировал eninav - 28.9.2024, 0:36

[AtomInfo.Ru]

Далее, авторы пишут, что за 30 лет в природном свинце накопится 1-2 г/кг висмута, т.е. аж 0,1-0,3%. Откуда взялась такая гигантская цифра, не очень понятно.

Надо посмотреть сечения, которыми авторы пользовались.
Авторы пишут, что "сечения захвата нейтронов составляют около 100 мбарн для промежуточных нейтронов и около 2-3 мбарн для быстрых нейтронов".
На БНАБ-78, который у меня остался, такого эффекта нет, сечения захвата для промежуточных нейтронов невелики. Поэтому у меня тоже получилось в прикидках на пальцах меньше висмута, чем у авторов. Но не факт, что старая библиотека сечений корректна для свинца.

При этом поток нейтронов тоже кажется сильно завышенным, такого нет даже у БОР-60 (у него 3,7e15 - близко, но все же меньше), и это при том что БОР - экспериментальный реактор, у него очень высокая удельная объемная мощность, порядка 1 МВт/л, к БН-800 вдвое меньше.

А здесь стоит принять во внимание год публикации - 2001.
Тогда и БРЕСТ был другим, и для МБИРа, как бы он тогда не назывался, говорилось про потоки 10^16.
Так что авторы, скорее всего, ориентировались на тогдашнюю тенденцию максимально возможно повышать потоки.

[eninav]

AtomInfo.Ru Про потоки понятно. Но все равно странной выглядит экстраполяция этих потоков на весь первый контур.
Я даже ошибся. В голове сидело, что в первом контуре Бреста 1000 т свинца, а сейчас погуглил - не 1000 т, а 1000 кубометров (915, если быть точным). Объем АЗ при этом 3,8 м3, т.е. 0,4% первого контура. Свинца там еще меньше, ведь значительную часть объема АЗ занимают твэлы, сузы и пр. Т.е. реально в активной зоне находится 0,2-0,3% всего свинца. Так что, экстраполируя наработку в АЗ на весь первый контур, авторы завысили цифры даже не на порядок, а на два-три (в 300-500 раз).
А если скорректировать их же собственные графики на 3-3.5 порядка, то получается, что и с природным свинцом все неплохо.

Сообщение отредактировал eninav - 28.9.2024, 13:06

[AtomInfo.Ru]

Я даже ошибся. В голове сидело, что в первом контуре Бреста 1000 т свинца, а сейчас погуглил - не 1000 т, а 1000 кубометров (915, если быть точным).

На тот момент настоящего конкретного проекта БРЕСТ не было вообще, были какие-то наброски. 2001 год.
Так что авторы могли ориентироваться вообще непонятно на какие данные.

Мне более интересно, почему они взяли спектр БОРа. Более логичным выбором были бы спектры БН-600, тем более что у ФЭИ данные по этому реактору были и есть.
Видимо, авторы с димитровградскими больше контачили.

P.S. По данным для БРЕСТа. В те времена предприятия не слишком охотно делились информацией. Во многом обмены держались на личных контактах. Так что данные по массе свинца могли быть вообще ошибочными.

[AtomInfo.Ru]

Вообще на эту тему можно попробовать Л-ва раскрутить когда увидим.
Насколько я понимаю, сейчас все идеи с изменением изотопного свинца забросили. Можно спросить - это окончательное решение, или отложили как второстепенную задачу?

[eninav]

Картинку вставить не могу, но на странице PB-24 видно, что реакция Pb206(n, 2n)Pb205 пороговая, стартует с 8МэВ.
При таких раскладах, непонятно, откуда там вообще возьмётся Pb205. Нейтронами деления его из 206-го совсем не получить.

Строго говоря, спектр деления продолжается вплоть до ~10 МэВ. Таких нейтронов там очень мало, но они есть.


Сообщение отредактировал eninav - 30.9.2024, 8:33

[AtomInfo.Ru]

Строго говоря, спектр деления продолжается вплоть до ~10 МэВ. Таких нейтронов там очень мало, но они есть.

Да. их учитывают в расчётах. Даже в БНАБ-78 (это ж сколько ему лет?) верхняя граница энергий, для которых приводятся константы, 10,5 МэВ.
Другое дело, что в старых библиотеках констант сечения при таких энергиях могли быть с огромными погрешностями (или вообще с потолка для не самых важных изотопов).

[eninav]

Вот еще нашел нейтронные спектры БОР-60. Видно, что есть даже нейтроны >10 МэВ, хотя их крайне мало (0,03% близко к середине АЗ, на периферии еще на порядок меньше). Среднее значение всего 448 кэв, но хвост распределения уходит очень далеко.
https://inis.iaea.org/collection/NCLCollect...414/9414975.pdf

Сообщение отредактировал eninav - 30.9.2024, 10:35

[eninav]

Да. их учитывают в расчётах. Даже в БНАБ-78 (это ж сколько ему лет?) верхняя граница энергий, для которых приводятся константы, 10,5 МэВ.
Другое дело, что в старых библиотеках констант сечения при таких энергиях могли быть с огромными погрешностями (или вообще с потолка для не самых важных изотопов).

Можно ведь наверное эксперимент провести. Сунуть в тот же БОР кусочек свинца на годик-другой, и померить, сколько и каких изотопов там будет висмута, полония и т.д. Неужели за двадцать лет, пока проектировали БРЕСТ, никто так не сделал? Материалы-то точно облучали, видел новости.

[AtomInfo.Ru]

Неужели за двадцать лет, пока проектировали БРЕСТ, никто так не сделал?

Для начала просто константы свинцовых изотопов меняли. Когда свинцом занялись всерьёз, то выяснилось, что в библиотеках сечений было много ерунды. БФС-61 сборка в фЭИ, если не ошибаюсь.

Про облучательные эксперименты не могу точно сказать, просто не знаю. что конкретно в них измеряли.

[AtomInfo.Ru]

Я посмотрю сегодня попозже материалы с ТЖМТ-2018. Может там есть что-то на эту тему.

[AtomInfo.Ru]

Я посмотрю сегодня попозже материалы с ТЖМТ-2018. Может там есть что-то на эту тему.

Это последняя по времени большая конференция по ТЖМТ с широким участием. Далее были в основном междусобойчики на узкие темы.

[AtomInfo.Ru]

Доклад Бортнянский А.Л., Демидов В.Л., Мотовилов С.А., Подтыкан Ф.П., Юдин А.М
Посмотрю позже, сейчас неудобно. Он на тему обогащения свинца и наработки полония.

[eninav]

Я тут поискал еще информацию про СВБР, как там планируют бороться с полонием. Там-то висмута в теплоносителе вообще больше половины. Нашел такой документ: "АНАЛИЗ ПОЛОНИЕВОЙ ОПАСНОСТИ В ЯДЕРНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
УСТАНОВКАХ СО СВИНЦОВО-ВИСМУТОВЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ".

В реакторе полоний образуется в результате ядерной реакции на ядрах висмута, его активность в насыщении может составлять (4—40)10^10 Бк/кг.

Оценки активности 210Po в защитном газе и реакторном помещении СВБР-75. При нормальной эксплуатации радиоактивность 210Po на внутренних поверхностях газовой системы составит 4,05∙10^11 Бк, удельная радиоактивность аэрозолей в защитном газе — 2,5∙10^5 Бк/м3, радиоактивность воздуха в рабочем помещении — 8,6∙10-2 Бк/м3. Рассмотренная аварийная ситуация с разгерметизацией газовой системы первого контура приведет к выбросу в реакторное помещение 2,7∙10^6 Бк, в атмосферу — 1,1∙10^6 Бк. За 1 ч пребывания персонала в реакторном помещении за счет ингаляционного поступления 210Po в организм персонала дозовая нагрузка составит в условиях данной аварийной ситуации 37,8 мЗв, что ниже допустимой при аварии 100 мЗв.

Из чего авторы делают вывод, что полоний это не так уж и страшно. Кстати, полоний хоть и летучий, из теплоносителя испаряется слабо, т.к. образует со свинцом малолетучий интерметаллид. А в Бресте висмута на порядки меньше.

[Татарин]

...Из чего авторы делают вывод, что полоний это не так уж и страшно.

То есть, оптимистично предположили, что выход активности будет ограничен сдувом газовой подушки в атмосферу и на этом успокоились?

Хотя вообще суммарно сотни кюри полония на весь реактор как оценка сверху несколько успокаивает, конечно.