Отказ от циркония ради безопасности: цена вопроса? |
Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )
Отказ от циркония ради безопасности: цена вопроса? |
6.11.2012, 0:11
Сообщение
#21
|
|
Эксперт Группа: Patrons Сообщений: 1 444 Регистрация: 8.4.2010 Пользователь №: 5 621 |
The Advanced LWR Nuclear Fuel Pathway is intended to demonstrate SiC CMC
cladding technology by 2015. Fuels rods will be fabricated and operated with technology that can be upscaled economically to commercial requirements. The advanced fuel performance will be understood well enough that a licensing application can be confidently created. The Pathway will also have developed computational models predicting fuel performance over the entire operating regime |
|
|
9.11.2012, 22:02
Сообщение
#22
|
|
Эксперт Группа: Patrons Сообщений: 1 131 Регистрация: 13.3.2011 Пользователь №: 32 111 |
Что-то просмотрел исходный вопрос, придётся отвечать сейчас. Нержавейка - не выход. Есть варианты с анодированием или тонким напылением другим способом любого пассивирующего металла. Тут, кстати, на БН-600, "нержавейку" завезли. "Пульс Росатома": " На Белоярской АЭС начались испытания ТВЭЛов со стальными оболочками В ходе перегрузки топлива, в активную зону реактора БН-600 установлены 6 экспериментальных тепловыделяющих сборок, в которых применен новый конструкционный материал: оболочки твэлов изготовлены из перспективного типа аустенитной стали. При этом конструкция ТВС осталась прежней. Для установки экспериментальных сборок было получено специальное разрешение <Ростехнадзора>. За время эксплуатации энергоблока БН-600 в его реакторе прошли испытания порядка 500 экспериментальных сборок, в которых использовались как новые материалы конструкции, так новые композиции ядерного топлива." |
|
|
9.11.2012, 22:58
Сообщение
#23
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 900 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
|
|
|
26.12.2012, 19:28
Сообщение
#24
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 3 147 Регистрация: 16.3.2011 Из: Россия, Краснодар Пользователь №: 32 291 |
Довольно познавательный и интересный маитериал относительно перспективы замены циркониевой оболочки твэлов на нержавеющую сталь для имеющихся в стране ВВЭРов и РБМК.
http://proatom.ru/modules.php?name=News&am...le&sid=4199 Авторы пишут, что за счет перехода на новое плотное композитное топливо с обогащением 4,95% по урану-235 возможно на ВВЭРах достигать выгорания около 100 ГВт*сут/тонн. Или соответственно, удлинить топливную компанию на 30% времени. Для нового типа ядерного топлива, согласно расчетам: QUOTE Коэффициент воспроизводства увеличивается с 0,55 до 0,7. За счет этого увеличение кампании в эффективных днях может быть более 30% (до 500 дополнительных эффективных дней) или обогащение урана может быть снижено с 4.95 до 3.7%.
Преимущество в повышенной реактивности топлива можно использовать для увеличения времени между перегрузками, то есть увеличить КИУМ. При этом вместо годичного или полуторагодичного цикла можно перейти на двухгодичный цикл. Сообщение отредактировал VBVB - 26.12.2012, 19:30 -------------------- "чтобы задать правильный вопрос, надо знать большую часть ответа" - Роберт Шекли
|
|
|
27.12.2012, 2:16
Сообщение
#25
|
|
Участник-писатель Группа: Patrons Сообщений: 5 578 Регистрация: 20.8.2012 Из: Россия, Москва Пользователь №: 33 670 |
Довольно познавательный и интересный материал относительно перспективы замены циркониевой оболочки твэлов на нержавеющую сталь для имеющихся в стране ВВЭРов и РБМК. http://proatom.ru/modules.php?name=News&am...le&sid=4199 Авторы пишут, что за счет перехода на новое плотное композитное топливо с обогащением 4,95% по урану-235 возможно на ВВЭРах достигать выгорания около 100 ГВт*сут/тонн. Или соответственно, удлинить топливную компанию на 30% времени. Для нового типа ядерного топлива, согласно расчетам: Однако, авторы статьи пишут: QUOTE 1. Введение Для обеспечения качественного скачка в разработке твэлов нового поколения и для повышения конкурентоспособности на рынке производства электроэнергии предлагается перейти от твэла контейнерного типа, возможности модификации которого практически исчерпаны, к твэлу дисперсионного типа на основе ураноемкого топлива U-Mo, U-Nb-Zr, U3Si с матрицей из циркониевых сплавов (METMET), обеспечивающей металлургическое сцепление и совместимость компонентов твэла. [1-3] (рис. 1). При этом без изменений остаются конструкция реактора, активной зоны и даже размеры, форма и материалы оболочки твэла. Про стальную оболочку твэл (для ВВЭР), как я понял, это экстраполяция экспериментальных данных, по результатам работ НИИАР, проведенных по соглашению с авторами. Основная идея - другая структура твэла. Экветики всякие, опять же. Разъясняйте, уважаемый VBVB. Если начинка, точнее засыпка твэла так хороша, зачем менять материал оболочки? |
|
|
28.12.2012, 16:17
Сообщение
#26
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 3 147 Регистрация: 16.3.2011 Из: Россия, Краснодар Пользователь №: 32 291 |
Про стальную оболочку твэл (для ВВЭР), как я понял, это экстраполяция экспериментальных данных, по результатам работ НИИАР, проведенных по соглашению с авторами. Основная идея - другая структура твэла. Экветики всякие, опять же. Разъясняйте, уважаемый VBVB. Если начинка, точнее засыпка твэла так хороша, зачем менять материал оболочки? Интересна следующая информация из вышеуказанного материала QUOTE Дисперсионные композиции с гранулами топлива из UO2, U-5Nb-5Zr и U3Si с циркониевой матрицей в оболочке из нержавеющей стали диаметром 5.8 мм были облучены при температурах в топливном сердечнике 350-500 °C до выгораний 0.8, 0.5 и 0.4 г-оск/см3 соответственно, что в пересчете на штатный твэл ВВЭР-1000 составляет 100, 67 и 53 МВт*сут/кгU без разгерметизации и изменения размеров топливного сердечника. Смысл использовать нержавейку вместо циркония для материала оболочки твэла вытеакет из того, что предлагаемые авторами высокоураноемкие топлива являются композицией микрочастиц U-Mo, U-Nb-Zr, U3Si связанных матрицей из циркониевых сплавов, обеспечивающей металлургическое сцепление и совместимость компонентов твэла. Авторами подразумевается, что новое топливо может перерабатываться безхимическим способом путем вскрытия оболочки твэла, вытряхивания сердечника, его дальнейшей механической деструкцци и последующей сепарацией (просеиванием) топливных частиц разного химического состава с разными размерами и плотностью. QUOTE Сначала, как в схеме DUPEC, нагревом из топлива удаляются газообразные продукты деления. Затем твэл подвергается небольшой деформации. Мостики из циркониевого матричного сплава между топливными гранулами разрушаются и содержимое твэла высыпается на сито, где более мелкие фракции выгоревшего порошка PuO2 и циркониевого матричного сплава отделяются от более крупных гранул металлического топлива, содержащего также образовавшийся плутоний. Чтобы эта схема работала, нужно чтобы оболочка твэла была не циркониевая, поскольку в противном случае циркониевая матричная композиция, скрепляющая топливные микрочастицы в сердечнике твэла будет "прикипать" к циркониевой оболочке. Дня нержавейки степень сцепления с цирконий-основанной матрицей невелика и позволяют путем обжатия/обстукивания твэла раздробить сердечник и отделить от оболочки твэла. IMHO, очень интересную идею товарищи предлагают. -------------------- "чтобы задать правильный вопрос, надо знать большую часть ответа" - Роберт Шекли
|
|
|
28.12.2012, 19:12
Сообщение
#27
|
|
Участник-писатель Группа: Patrons Сообщений: 5 578 Регистрация: 20.8.2012 Из: Россия, Москва Пользователь №: 33 670 |
... Смысл использовать нержавейку вместо циркония для материала оболочки твэла вытеакет из того, что предлагаемые авторами высокоураноемкие топлива являются композицией микрочастиц U-Mo, U-Nb-Zr, U3Si связанных матрицей из циркониевых сплавов, обеспечивающей металлургическое сцепление и совместимость компонентов твэла. Авторами подразумевается, что новое топливо может перерабатываться безхимическим способом путем вскрытия оболочки твэла, вытряхивания сердечника, его дальнейшей механической деструкцци и последующей сепарацией (просеиванием) топливных частиц разного химического состава с разными размерами и плотностью. Чтобы эта схема работала, нужно чтобы оболочка твэла была не циркониевая, поскольку в противном случае циркониевая матричная композиция, скрепляющая топливные микрочастицы в сердечнике твэла будет "прикипать" к циркониевой оболочке. Дня нержавейки степень сцепления с цирконий-основанной матрицей невелика и позволяют путем обжатия/обстукивания твэла раздробить сердечник и отделить от оболочки твэла. IMHO, очень интересную идею товарищи предлагают. Вот. Спасибо! Идея стала понятна. Однако, обращаяясь по ссылке на сайт, текст статьи слегка менялся. В зависимости от метода доступа. Из варианта на 18:30 28.12.2012, вход на AtomInfo.Ru, дапее на на Проатом. Под Таблицей №1 читаем: QUOTE ...Она включает в себя виброзасыпку смеси гранул топлива и матрицы в циркониевую оболочку твэла и капиллярную пропитку – кратковременный (1-5 минут) отжиг при температуре 840 – 900С (рис. 3)[1-3]. При этой температуре циркониевый сплав полностью расплавляется и под действием капиллярных сил перемещается и заполняет стыки между топливными гранулами, а также топливом и оболочкой, образуя металлургическое сцепление, что обеспечивает высокую теплопроводность топливного сердечника. Под Таблицей №2 читаем: QUOTE ...За счет наличия прочного диффузионного сцепления с циркониевой оболочкой и отсутствия хрупких интерметаллических соединений на границе оболочка – топливная композиция образцы твэлов показали высокую стойкость к термоциклированию (более 300 циклов теплового удара: нагрев до 500С – охлаждение в воде), что делает твэлы работоспособными в режиме переменных нагрузок. Под Таблицей №3 читаем: QUOTE Дисперсионные композиции с гранулами топлива из UO2, U-5Nb-5Zr и U3Si с циркониевой матрицей в оболочке из нержавеющей стали диаметром 5.8 мм были облучены при температурах в топливном сердечнике 350-500 °C до выгораний 0.8, 0.5 и 0.4 г-оск/см3 соответственно, что в пересчете на штатный твэл ВВЭР-1000 составляет 100, 67 и 53 МВт*сут/кгU без разгерметизации и изменения размеров топливного сердечника. Под рис. №6 QUOTE Дисперсионные твэлы типа РБМК диаметром 13.6 мм и длиной 1000 мм с UO2 и матрицами из сплавов систем Zr-Fe-Be и Zr-Fe-Be-Cu испытывались в реакторе АМ (г. Обнинск) по режиму работы реактора РБМК (температура воды 280С, тепловой поток с поверхности 1.0 МВт/м2 гр.). Кампания составляла 5 лет, максимальное выгорание – 0.4 г-оск/см3. Твэлы сохранили герметичность. Изменение структуры и объема топливной композиции после облучения не произошло. Вот бы кто-нибудь подтвердил. Итого, увидел обоснование использования сталей в оболочках твэлов для РБН и флотских реакторов. Как-то так. Сообщение отредактировал asv363 - 28.12.2012, 19:14 |
|
|
10.1.2013, 21:57
Сообщение
#28
|
|
Опытный Группа: Haunters Сообщений: 123 Регистрация: 16.1.2012 Из: Москва Пользователь №: 33 540 |
Собственно тема в теме... Какие альтернативы оболочкам ТВЭЛов существуют? Навскидку, нержавейка. Придётся поднять обогащение; будут непроизводственные потери нейтронов и расход У235 возрастёт. Проблема водорода будет уменьшена, но не устранена. Но может быть это оправдано, хотя бы для станций старых и высокого риска, как Фука? Возможно отказ от циркония и переход на нержавеку - альтернатива закрытию АЭС? Что думаете господа? Верно - уменьшена, но не устранена. ИМХО, замена циркония в конструкционных элементах активной зоны на нержавейку или любой другой металл реашает проблему выделения водорода частично: паро-металлическая реакция при авариях остается, меняются лишь ее параметры - температура начала реакции, выход водорода и прочее. Для принципиального решения проблемы паро-металлической реакции надо исключить металл из конструкции, хотя бы в оболочках твэл. Альтернатива металлу - керамика, ситаллы и прочие стекла. С пол-года назад гуглил инет и в принципе уже умеют делать трубки из таких материалов, однако длинной 50-60 см, что мало, но поправимо. Теплопроводность тоже похуже, но есть материалы с приемлемой теплопроводностью. И даже такие материалы могут пртендовать для использования в реакторах на сверкритических параметрах, для которых пока не найдены материалы, способные стоять при сверхкритике под радиацией. Проблема в другом - как производить соединение различных деталей в целое - нижних и верхних концевиков для твэл и прочее, ведь сварка исключена. |
|
|
11.1.2013, 1:26
Сообщение
#29
|
|
Эксперт Группа: Уровень доступа - 2 Сообщений: 3 885 Регистрация: 9.6.2007 Из: Обнинск-Москва Пользователь №: 89 |
Можно пойти и "в обход". Паро-цирконий у нас появляется в ЗПА и, возможно, где-то в предельных ПА. Причина появления - запасённое в топливе тепло, поскольку реакцию мы всё-таки глушим. Тепло делим на две части:
- остаточное э/в - от него не избавиться, но оно сравнительно мало и спадает медленно, - и тепло, запасённое в керамике (большая теплоёмкость при малой теплопроводности дают до 10% от номинальной мощности по э/в в первые минуты после останова), тут можно поиграться за счёт зазора топливо-оболочка (биметаллы и т.п.) и кермета (резкое снижение запасённого тепла за счёт повышения общей теплопроводности). Не панацея, но что-то близкое к реальности. Самое смешное, и биметаллические оболочки, и кермет - из планов 9-ки на конец 80-х. ИМХО, от пассивации оболочек твэлов анодированием заводы-изготовители отказываются всё-таки зря... -------------------- С уважением
Александр Быков |
|
|
11.1.2013, 8:32
Сообщение
#30
|
|
Ветеран форума Группа: Patrons Сообщений: 1 510 Регистрация: 17.3.2011 Из: Russia, Moscow Пользователь №: 32 515 |
а теплопроводность сама по себе разве не является целью?
-------------------- Спор - это когда обе стороны пытаются сказать последнее слово первыми
|
|
|
12.1.2013, 1:46
Сообщение
#31
|
|
Участник-писатель Группа: Patrons Сообщений: 5 578 Регистрация: 20.8.2012 Из: Россия, Москва Пользователь №: 33 670 |
а теплопроводность сама по себе разве не является целью? И да и нет. Тут все завмсит от жесткости спектра нейтронов (типа РУ). Естественно, оболочка твэла с теплопроводностью меньшей по сравнению с таблеткой, потребует нетривиальных решений. Погоня за безопасной атомной электрогенерацией, напоминает мне бег по кругу, причем с расходами для потребителя э.э.. Долю АЭС в генерации, так не поднять. Однозначно, товарищ alex_bykov, или сам AtomInfo.Ru, лучше знакомы с вопросом. |
|
|
12.1.2013, 2:59
Сообщение
#32
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 3 147 Регистрация: 16.3.2011 Из: Россия, Краснодар Пользователь №: 32 291 |
Погоня за безопасной атомной электрогенерацией, напоминает мне бег по кругу, причем с расходами для потребителя э.э.. Долю АЭС в генерации, так не поднять. Очень четко вами подмечена нынешняя ситуация с развитием АЭ. Причем дикая суета относительно вопросов безопасности АЭС происходит, беснуется куча народа причастного, зачастую необоснованно упирают на множество не столь уж важных технических решений, внедрение которых уж сильно удораживает новые проекты ЯЭУ. Складывается ощущение, что есть определенные силы, которым нежелательна энергонезависимость многих стран в случае увеличения доли атомной электроэнергии в их энергообеспечении. Сообщение отредактировал VBVB - 12.1.2013, 2:59 -------------------- "чтобы задать правильный вопрос, надо знать большую часть ответа" - Роберт Шекли
|
|
|
13.1.2013, 15:44
Сообщение
#33
|
|
Эксперт Группа: Patrons Сообщений: 1 997 Регистрация: 18.11.2009 Из: Moscow Пользователь №: 1 859 |
|
|
|
21.1.2015, 17:34
Сообщение
#34
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 3 147 Регистрация: 16.3.2011 Из: Россия, Краснодар Пользователь №: 32 291 |
Попалась на глаза такая интересная информация
QUOTE В 2012 г. на внутренний рынок России для производства металлического циркония было поставлено около 200 т бадделеитового концентрата отечественного производства и весь выпущенный в стране цирконовый концентрат в количестве 337 т. Преобладающий объем необходимого для российской промышленности циркониевого сырья ввозится из-за рубежа, в основном из Украины. Так в 2012 г. было импортировано около 6 тыс.т цирконового концентрата. А как сейчас обстоят дела с поставками циркониевого сырья с Украины? -------------------- "чтобы задать правильный вопрос, надо знать большую часть ответа" - Роберт Шекли
|
|
|
21.1.2015, 17:46
Сообщение
#35
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 900 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Подробнее здесь, хоть и более давние данные.
Про текущее состояние украинских поставок информации мне не попадалось. Если что узнаю, напишу. |
|
|
21.1.2015, 18:21
Сообщение
#36
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 3 147 Регистрация: 16.3.2011 Из: Россия, Краснодар Пользователь №: 32 291 |
Подробнее здесь, хоть и более давние данные. Одним словом, в последние три года все большая доля циркониевого сырья (от 85% до почти 92%) ввозится в РФ из за рубежа и преимущественно из Украины. Про текущее состояние украинских поставок информации мне не попадалось. Если что узнаю, напишу. Было бы интересно узнать вклад казахстанских поставок циркониевого сырья в РФ. -------------------- "чтобы задать правильный вопрос, надо знать большую часть ответа" - Роберт Шекли
|
|
|
23.1.2015, 8:05
Сообщение
#37
|
|
Участник-писатель Группа: Patrons Сообщений: 5 578 Регистрация: 20.8.2012 Из: Россия, Москва Пользователь №: 33 670 |
Подробнее здесь, хоть и более давние данные. Про текущее состояние украинских поставок информации мне не попадалось. Если что узнаю, напишу. Как-то странно выглядят данные на стр. 237 (по их нумерации). Экспорт превышает импорт в 2,4 раза. Единственное логичное объяснение - по памяти, приблизительно в те годы ЧМЗ "научился" работать с украинским сырьём. |
|
|
28.1.2015, 19:06
Сообщение
#38
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 2 429 Регистрация: 16.3.2011 Пользователь №: 32 318 |
Про текущее состояние украинских поставок информации мне не попадалось. Если что узнаю, напишу. А вот ещё вопрос: цирконий же не расходный, а конструкционный материал. Он не портится, и у циркония нет ни одного долгоживущего изотопа. При переработке ТВЭЛ его пускают в оборот снова? или нет смысла возиться? |
|
|
28.1.2015, 20:23
Сообщение
#39
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 3 147 Регистрация: 16.3.2011 Из: Россия, Краснодар Пользователь №: 32 291 |
А вот ещё вопрос: цирконий же не расходный, а конструкционный материал. Он не портится, и у циркония нет ни одного долгоживущего изотопа. При переработке ТВЭЛ его пускают в оборот снова? или нет смысла возиться? Насколько знаю, ничего из оболочки облученного твэла в оборот назад не пускают, поскольку в продуктах деления есть радиотоксичные изотопы циркония и они частично переносятся на оболочку твэла. Присутствуют изотопы Zr-93, Zr-95, Zr-97, а также их дочерние изотопы Nb-95 и Nb-97, впридачу с Nb-94 в небольшом количестве от деления урана-235. Т.е. такой вторичный цирконий из ОЯТ по-любому будет содержать примеси своих радионуклидов и примеси близкого по свойствам ниобия. Отделять ниобий дорого, а не отделять - так радиотксичность такого вторичного циркония заметно выше и паразитный захват нейтронов тоже выше, чем у природного циркония. Никто не6 захочет с ним работать для производства трубок на твэлы. Однако думается, что если со временем придумают полностью автоматизированную линию создания вибро-МОХ-топлива, то можно было бы для легководников делать и твэлы из ранее облученного циркония выделенного из ОЯТ эффективными методами волоксидации и последующего электровостановления и протяжки трубок. Но это в далеком будущем... Сообщение отредактировал VBVB - 28.1.2015, 20:25 -------------------- "чтобы задать правильный вопрос, надо знать большую часть ответа" - Роберт Шекли
|
|
|
28.1.2015, 22:13
Сообщение
#40
|
|
Эксперт Группа: Уровень доступа - 2 Сообщений: 3 885 Регистрация: 9.6.2007 Из: Обнинск-Москва Пользователь №: 89 |
Однако думается, что если со временем придумают полностью автоматизированную линию создания вибро-МОХ-топлива, то можно было бы для легководников делать и твэлы из ранее облученного циркония выделенного из ОЯТ эффективными методами волоксидации и последующего электровостановления и протяжки трубок. Но это в далеком будущем... Схемы обращения с СЯТ в этом случае придётся серьёзно менять... -------------------- С уважением
Александр Быков |
|
|
Текстовая версия | Сейчас: 28.4.2024, 5:52 |