Помощь · Поиск · Пользователи · Календарь
Полная версия этой страницы: Гибридные ядерные реакторы
Форум AtomInfo.Ru > Архив - только для чтения > Архив - Разные стороны атома
asv363
Недавно, столкнулся с данным термином, в одной заметке одной компании. Зорко заприметив бурное обсуждение КВ, КВа, КК предлагаю обглодать и этот термин, применительно к различным реакторам на быстрых нейтронах. Можно не энергетических.
Из реализуемого:
1. Повышать энергию нейтронов для большего "сгорания" топлива. Или большей всеядности. Для получения нейтронного спектра в среднем более 2Мэв. (за счет внешнего источника)
2. Тупое сжигание ОЯТ. (-//-)
3. ...
Из нереализуемого:
5. (Это не я писал на просторах интернета) Уничтожение ВРАО Термоядерным источником.
6. Величайшее предложение. Компонуется зона, в центре горячий термояд, вокруг U238. Энергетический реактор, причем, вот где сложности у эксплуатации будут.

Учитывая, что ускорители, тут рядом обсуждаются, по первому вопросу, яснее. Заранее Всем благодарен.
Didro
Собственно все работы были по пункту 6.
Пилотный ТРОЛ должен был с 2 турбинами по 1200, на перспективу 1 на 2400.
И серийный уже понятно, на порядок мощнее, тут ленинградцы обязались 20 ГВт в одном агрегате, но так даже проекта законченого не сделали.
Nucon
QUOTE(Didro @ 4.1.2013, 12:55) *
Собственно все работы были по пункту 6.
Пилотный ТРОЛ должен был с 2 турбинами по 1200, на перспективу 1 на 2400.
И серийный уже понятно, на порядок мощнее, тут ленинградцы обязались 20 ГВт в одном агрегате, но так даже проекта законченого не сделали.


10 лет назад мы этим занимались, но "время сточило ударный механизм"... хотя что-то и где-то возможно валяется, в коробках.
KTN
QUOTE(asv363 @ 4.1.2013, 20:12) *
6. Величайшее предложение. Компонуется зона, в центре горячий термояд, вокруг U238. Энергетический реактор, причем, вот где сложности у эксплуатации будут.
Учитывая, что ускорители, тут рядом обсуждаются, по первому вопросу, яснее. Заранее Всем благодарен.


Замысел гибридных реакторов в том, чтобы использовать 14-Мэвные нейтроны DT реакции.
При делении тяжёлых ядер /в первом приближении любых/ с увеличением энергии делящего нейтрона,
число вторичных нейтронов растёт примерно как
nu(En)~= nu(E=0) + 0,13*En
где Е = энергия /в Мэвах/ нейтрона вызвавшего деление.
Для U238 при En=14 Mev, nu~=4,5.

В качестве источника нейтронов подпитки мыслится термоядерный реактор. Благодаря урановому бланкету, в котором заодно может производиться оружейный плутоний, снижаются трудности в создании системы удержания плазмы с малыми потерями.

Всё это известно давно. Ещё в 1950-е годы Курчатов рассекретил данную тематику во время своей знаменитой лекции в Англии, считая термоядерный реактор неосуществимым на тогдашнем уровне технологий. Он оказался прав: западные страны потратили на реализацию подаренных идей столько ресурсов, что несколько авианосцев могли построить, а действующего термоядерного реактора нет до сих пор.

Более того, строящийся "ИТЕР" не предполагает регулярную работу с тритием /а значит и на греющем уровне термоядерной мощности/, т.к. по совокупности причин к этому пока не видится реальной возможности.
Бланкета из обеднённого урана в ИТЕРе тоже нет: предполагается, каждая заинтересованная страна такую доработку сама в состоянии сделать для своих серийных термоядерных реакторов. Если таковые когда-нибудь удастся создать.

В 1950-е академик А.Д.Сахаров внёс блестящие идеи в проект советского секретного гибридного термоядерного реактора с магнитным удержанием плазмы /этот проект никогда и не пытались начать строить, остался на бумаге/. В частности, А.Д. Сахаров заметил простую вещь:
Токонесущие обмотки электромагнита, для удержания плазмы магнитным полем, можно делать из расплавленного лития!
Литий одновременно является нейтронным бланкетом для расширенного воспроизводства трития, а также теплоносителем первой стенки
.
По бытовым меркам любой инженер возразит: "электросопротивление жидкого лития высокое, огромные омические потери будут."
Фокус в том что когда диаметр литиевого электропроводника - в виде трубы по которой течёт литиевый теплоноситель - превышает один метр, потери могут оказаться приемлемыми.

Стоимость такого аппарата была бы огромной. Технологические и, что важнее, физико-теоретические сложности с неустойчивостями горячёй плазмы - ещё больше.
В условиях "холодной войны" у Советского Союза не нашлось денег пытаться его строить.

Выше упоминалось про протонные ускорители на 1 Гэв как нейтронный источник для ADS установок.
Общее с гибридными реакторами у них то, что оба направления строятся на зыбкой почве работы с заряженными частицами.
Сам я специалист по физике плазмы, вещь это перспективная и многообещающая, ведь термоядерная бомба это и есть физика плазмы. Однако на пути создания любых аппаратов связанных с плазмой, лежит высокий порог технологического прогресса, который нужно преодолеть. В принципе это возможно, ведь электросварочный аппарат и лампы дневного света - тоже разновидности четвёртого состояния вещества, надёжно освоенные в технике.
Однако в отношении энергетики, по-видимому будет правильнее расчитывать глобальный энергобаланс 21-го века не надеясь на УТС.
asv363
Didro, Nucon, KTN, Спасибо за доступные разъяснения. Интересует, кто таки инициировал процесс по токамакам? Ссылка на новости годовалые:
Ученые планируют построить в РФ гибридный реактор
http://ria.ru/science/20120306/586155106.h...h7p5p8sdnmquoc7 - не он?

Вниманию Atominfo.Ru - к расстрелу в чистом поле готов. smile.gif

Мне же младшему сыну рассказывать, а он так уже не младшего, скорее старшего школьного возраста. unsure.gif
asv363
Добавлю, что пропало. Существовали работы по нейтронному транспорту, магнитным полям, etc. К большому сожалению, братья-энергетики из ЦАО г. Москвы, регулярно прерывали чтение и ответы. sad.gif Работы около 1982-84 г.в., за авторством сотрудников МИФИ. Не хотят так - найду в бумаге. Или кто подскажет. Но это к токамакам относилось.
asv363
QUOTE(asv363 @ 5.1.2013, 11:36) *
Добавлю, что пропало. Существовали работы по нейтронному транспорту, магнитным полям, etc. К большому сожалению, братья-энергетики из ЦАО г. Москвы, регулярно прерывали чтение и ответы. sad.gif Работы около 1982-84 г.в., за авторством сотрудников МИФИ. Не хотят так - найду в бумаге. Или кто подскажет. Но это к токамакам относилось.

Вот:
1. http://www.runiokr.info/niokr/razrabotka-e...ora-trol-2.html
2. http://www.runiokr.info/niokr/razrabotka-o...ktora-trol.html smile.gif
asv363
QUOTE(asv363 @ 6.1.2013, 10:52) *

Бесплатные версии будут, как только товарищи научатся получать деньги (скоро). И немного другие (деньги) smile.gif
VBVB
QUOTE(KTN @ 5.1.2013, 2:14) *
Замысел гибридных реакторов в том, чтобы использовать 14-Мэвные нейтроны DT реакции.
При делении тяжёлых ядер /в первом приближении любых/ с увеличением энергии делящего нейтрона,
число вторичных нейтронов растёт примерно как
nu(En)~= nu(E=0) + 0,13*En
где Е = энергия /в Мэвах/ нейтрона вызвавшего деление.
Для U238 при En=14 Mev, nu~=4,5.

А почему бы вначале не попытаться использовать следующий подход. У В.А.Брача (известен как "Боцман") написано следущее
QUOTE
Действительно, если используемый литий обогащен стабильным изотопом 6Li ( можно использовать и природный литий, поскольку в нем содержится 7% 6Li), то под действием тепловых нейтронов атомного реактора пойдет следующая ядерная реакция:
n + 6Li -> 4He + T + 4,8 МэВ.
Сечение реакции зависит от скорости нейтрона v по закону Пѓ ~ 1 / v , достигает 940 барн для тепловых нейтронов, т.е. нейтронов имеющих энергию 0,0253 электрон-вольта. В результате этой реакции, возникают «горячие» ядра трития. Пробег ядра трития с энергией 3 МэВ в LiD равен 0,4 мм. Энергии ядра отдачи трития (порядка 3 МэВ) вполне достаточно для протекания реакции взаимодействия трития с находящимся в дейтериде лития дейтерием:
T + D -> 4He + n + 17,6 МэВ.

Исходя из этого, может стоит в каком либо экспериментальном натриевом быстром реакторе в районе зоны отражателя/блакета померить характеристики тепловыделения для случая твс дейтеридом лития-6? Насколько реально протекание D + T = n + 4He в бланкете БНа с 6LiD?
Или с дейтеридом урана UD3 аналогичный опыт попробывать, опираясь на перспективу протекания серии реакций:
n + D -> T,
D + T -> n + 4He + 17,6 МэВ (Smax = 5 барн; Emax=108 КэВ),
D + D -> n + 3He + 3,25 МэВ (Smax = 0,105 барн; Emax=1,9 МэВ),
D + D -> p + T + 4,03 МэВ (Smax= 0,09 барн; Emax = 2,0 МэВ)
Интенсивность реакций слияния наверняка будет малой. Но в случае даже их малой доли, помимо наработки полезного для нужд ЯОК трития, сможем и нейтронный баланс слегка улучшить.
Didro
Для БН рассматривался вариант с заменой натрия на Li-7, там упрощается, в холодных ловушках будет в основном тритит лития, в отводимых газах в на 99% гелий.
VBVB
QUOTE(Didro @ 10.1.2013, 20:52) *
Для БН рассматривался вариант с заменой натрия на Li-7, там упрощается, в холодных ловушках будет в основном тритит лития, в отводимых газах в на 99% гелий.

Интересный вариант описан.
А замена какой доли натрия подрузумевалась?
Т.е. БН с литий-натриевой эвтектикой, или быстрый реактор с литиевым теплоносителем?
Расскажите, пожалуйста, подробнее про такой вариант БНа. Интересует мощность и организация топливного цикла для него.
Уж очень заинтриговал такой вариант БНа с учетом того, что перспективных термоядерных дел нехватка запасов трития реально существующая проблема.
Didro
Рассматривали и эвтетику с природным литием, и полную замену на обогащенный литий 7.
В обоих вариантах тритий связывается металлом и отводится в холодных ловушках.
Экономичнее получался вариант реактора на базе имеющегося БН с постепенной заменой натрия на литий.
Спектр нейтронов сместится в среднем с 500 до 100 кэВ, соответвенно снизится необходимое обогащение и КВ, т.е. наработку Pu для АЗ осуществлять на термоядерной усновке, в экранах уже либо торий, либо с отказом его при последующем тиражировании, с выполнением литием функции отражателя, аналогичного воде в легководниках.
VBVB
QUOTE(Didro @ 12.1.2013, 3:02) *
Рассматривали и эвтетику с природным литием, и полную замену на обогащенный литий 7.
В обоих вариантах тритий связывается металлом и отводится в холодных ловушках.
Экономичнее получался вариант реактора на базе имеющегося БН с постепенной заменой натрия на литий.
Спектр нейтронов сместится в среднем с 500 до 100 кэВ, соответвенно снизится необходимое обогащение и КВ, т.е. наработку Pu для АЗ осуществлять на термоядерной установке, в экранах уже либо торий, либо с отказом его при последующем тиражировании, с выполнением литием функции отражателя, аналогичного воде в легководниках.

Большое спасибо. Познавательно.
А в каких годах эти варианты рассматривали?
Интересный вариант полубыстровика-полутермоядерника описан.
Так все таки в СССР расматривался как дополнительный торий-урановый ЯТЦ на основе БНов наработчиков и ВВЭРов потребителей урана-233?
Didro
Этот вариант для типовой гибридной станции выполнен в 1988 году.
Торий предлагался для перспективных легководников на экспорт 2-2,5 ГВт с начальным обогащением по U233 2,0-2,2% и средней глубиной выгорания до 80 ГВт*сут/тн, КВ~1,03-1,05.
Похоронили все в 90х.
asv363
QUOTE(Didro @ 12.1.2013, 10:43) *
Этот вариант для типовой гибридной станции выполнен в 1988 году.
Торий предлагался для перспективных легководников на экспорт 2-2,5 ГВт с начальным обогащением по U233 2,0-2,2% и средней глубиной выгорания до 80 ГВт*сут/тн, КВ~1,03-1,05.
Похоронили все в 90х.

Думаю раньше похоронили. Хотя...В любом случае спасибо Вам за наметки. smile.gif
Кто бы взялся за экспертизу пары статей по термоядерному смнтезу применительно к гибридным ядерным реакторам?
Didro
На счет трития был еще вариант высокотемпературного быстрого реактора с He-3/4 в качестве теплоносителя.
Но экономика совсем никакая, освоение луны, откуда хотели возить He3, проблемы с производством газовых турбин и компрессоров большой мощности...
В общем на самую дальнюю перспективу.
VBVB
QUOTE(Didro @ 12.1.2013, 10:43) *
Этот вариант для типовой гибридной станции выполнен в 1988 году.
Торий предлагался для перспективных легководников на экспорт 2-2,5 ГВт с начальным обогащением по U233 2,0-2,2% и средней глубиной выгорания до 80 ГВт*сут/тн, КВ~1,03-1,05.
Похоронили все в 90х.

Спасибо за интересную информацию.
Плохо то, что нигде в современной научно-популярной печати об этом не пишут.
Более-менее подробное и не пафосное только про 60-е и 70-года можно что нибудь почитать по проектам ядерных РУ разных и решениям относительно развития ЯТЦ.
Все больше убеждаюсь, что до уровня проектов 80-х и 90-х нынешним кормчим Росатома еще много-много лет развиваться надо.
Все таки в глобально-мощной стране по замыслам и реализации жили мы тогда, не то что нынешняя РФ. Обмельчало все, и помыслы и деяния.
armadillo
http://vant.iterru.ru/vant_2009_1/1.pdf
Довольно объемный ПДФ по теме.

Но я так навскидку и не понял схемы таких реакторов.
Одно дело, если там уран с вставками лития, другое - если плазма и теплосъем с нее.
Didro
С плазмы основной съем от излучаемых ею потоков нейтронов и гамма-частиц.
Был вариант, когда основная плазма подмещивается к находящемуся в отдельном контуре гелию, в комплексе с МГД генератором и газовой турбиной.
Варианты разные смотрели, но этому уже не суждено быть, т.к. работы по МГД практически потеряны, первый на 500 МВт похоронен вместе с Рязанской ГРЭС-2.
asv363
ТОКАМАКи, по-моему начали пропагандироваться еще в 70-х. Тут + свинец, + ЖСР, + минорные актиниды. Короче, статья уважаемого AtomInfo.Ru:

Гибридные системы для термоядерной стратегии России
http://www.atominfo.ru/newsh/o0312.htm
"Коррекция дорожной карты российской термоядерной стратегии"
В конце указано на презентацию: "Коррекция дорожной карты российской термоядерной стратегии". Про ПГ, ТГ, интересно пообщаться с "физиками плазмы". Если, конечно, кто-нибудь понял. tongue.gif
Didro
Да, начало с токамаков, и упомянутый ТРОЛ на немже.
Но токамаки импульсные, для серийных стационарных наилучше всего подходят пинчевые "пробки", и обещанный Q 30-50 на токамаке проблема, а на пробке высокой мощности (>20 ГВт тепловых, 7,5-8,5 электрических) хоть сейчас.
Осталось вернуться к формированию энергосистем с сверхпроводными сетями на 20-100 ГВт.
asv363
QUOTE(Didro @ 8.3.2014, 11:14) *
Да, начало с токамаков, и упомянутый ТРОЛ на немже.
Но токамаки импульсные, для серийных стационарных наилучше всего подходят пинчевые "пробки", и обещанный Q 30-50 на токамаке проблема, а на пробке высокой мощности (>20 ГВт тепловых, 7,5-8,5 электрических) хоть сейчас.
Осталось вернуться к формированию энергосистем с сверхпроводными сетями на 20-100 ГВт.

Смутили меня слайды №25 и №30, где изображены теплообменные аппараты, под жидкосолевой теплоноситель, на 30-м, параметры 2-го, водяного контура (парового?) приведены. И ряд сосудов, через которые прокачивается свинец, там же. Параметры скромно не упомянули.
Didro
У меня тоже ряд страниц вызывают подозрения, что составлены людьми, только пришедшими после вуза, без опыта пока.
Поэтому и параметров и техобоснований нет, опять одни лозунги.
Для токамаков удержание 20 минут, как-бы мягко сказать, просто очень-очень оптимистичны, тем более при таких временах подпитка потребуется, что тоже пока непонятно как реализовать на токамаке.
Татарин
Цитата(Didro @ 8.3.2014, 22:33) *
У меня тоже ряд страниц вызывают подозрения, что составлены людьми, только пришедшими после вуза, без опыта пока.
Поэтому и параметров и техобоснований нет, опять одни лозунги.
Для токамаков удержание 20 минут, как-бы мягко сказать, просто очень-очень оптимистичны, тем более при таких временах подпитка потребуется, что тоже пока непонятно как реализовать на токамаке.

Подпитка, НЯЗ, реализована и опробована - и нейтральными пучками, и льдом... это не такая и проблема.
Там других проблем куча. Да, 20 минут - это оптими-изм... smile.gif

И вообще, гибридный реактор мне кажется очень странным зверем. Дико дорого, и при том все минусы АЭС.
Didro
QUOTE(Татарин @ 9.3.2014, 6:26) *
Подпитка, НЯЗ, реализована и опробована - и нейтральными пучками.


Тогда проще вернуться к синтезу с ускорителями, для гибридов в самый раз, и реализуемо прямо сейчас, и масштабируемо по необходимости.
Dobryak
QUOTE(Didro @ 8.3.2014, 22:33) *
У меня тоже ряд страниц вызывают подозрения, что составлены людьми, только пришедшими после вуза, без опыта пока.
Поэтому и параметров и техобоснований нет, опять одни лозунги.
Для токамаков удержание 20 минут, как-бы мягко сказать, просто очень-очень оптимистичны, тем более при таких временах подпитка потребуется, что тоже пока непонятно как реализовать на токамаке.

Все эти вопросы, и не только, были заданы Кутееву во время и после лекции (я на ней был). Впрочем, в лекции и не делается вида, что на все вопросы уже есть ответы. ADS возможен почти сегодня, но и он не панацея. Что касается чистого термояда, то и в нем вопросов без ответа более чем хватает.

В обычной энергетике на делении сработал антропный принцип в самой милостивой формулировке: Господь Бог сделал (ядерный) мир таким, чтобы в нем жилось легко мне, любимому. Прокол мелкий только с трансуранами. А вот в термояде ну ни одного подарка от Господа Бога.
Didro
QUOTE(Dobryak @ 9.3.2014, 19:59) *
В обычной энергетике на делении сработал антропный принцип в самой милостивой формулировке: Господь Бог сделал (ядерный) мир таким, чтобы в нем жилось легко мне, любимому. Прокол мелкий только с трансуранами. А вот в термояде ну ни одного подарка от Господа Бога.


В конструкционных материалах ничего не наводится?
Учитывая на порядок больший удельный поток и энергию нейтронов?
К сожалению без подарков только в сказках.
Dobryak
QUOTE(Didro @ 9.3.2014, 21:05) *
В конструкционных материалах ничего не наводится?
Учитывая на порядок больший удельный поток и энергию нейтронов?
К сожалению без подарков только в сказках.

Дармовщины нет нигде, но все познается в сравнении... С одной стороны фантастическая скорость, какие-то 20 лет, с которой по миру как грибы выросли АЭС, с другой даже демоверсия термоядерного реактора все еще за горизонтом.
Татарин
Цитата(Didro @ 9.3.2014, 14:17) *
Тогда проще вернуться к синтезу с ускорителями, для гибридов в самый раз, и реализуемо прямо сейчас, и масштабируемо по необходимости.

"Синтез с ускорителями" - это на встречных пучках лёгких ядер?
О, не, там выход совсем уж ничтожный. Тогда чисто ускорительные, осколочные нейтроны толковее будут (это которые типа "ГэВным протоном в тяжёлую холодную мишень").

Больше отдача нейтронов на киловатт.
Dobryak
QUOTE(Татарин @ 10.3.2014, 14:43) *
"Синтез с ускорителями" - это на встречных пучках лёгких ядер?

Конечно же имелся в виду подкритический реактор ADS (Accelerator-Driven System)
Татарин
Цитата(Dobryak @ 10.3.2014, 15:17) *
Конечно же имелся в виду подкритический реактор ADS (Accelerator-Driven System)

Там не синтез. Чистое, 100% деление и в мишени, и в подкритичной АЗ. smile.gif
Dobryak
QUOTE(Татарин @ 14.3.2014, 17:31) *
Там не синтез. Чистое, 100% деление и в мишени, и в подкритичной АЗ. smile.gif

Повыпендриваюсь с терминологией и я: нет, не 100% деление, так spallation в мишени, которая даже необязательно из делящегося ядра, вовсе не то же самое, что классическое fission. Кстати, я так и не видел складного русского термина под spallation, так как топорное "скалывание", которое часто в ходу, физической сути процесса, которая есть внутриядерный каскад, никак не передает. Написавши "синтез с ускорителями", Вы имели в виду, я уверен, просто "гибрид подкритического реактора с ускорителем". Давным-давно, наверно еще в 60-х, В.А. Давиденко пользовался термином "электроядерный бридинг" (говоря об электронном ускорителе, у него была в "Атомной энергии" статья, что экономически электроядерный бридинг убыточен), так что следуя ему я бы, как обыватель, употребил "протоядерный бридинг".
Татарин
Гибрид предлагается как дожигатель.
Утверждается (голословно), что электрояд будет сейчас надёжнее и дешевле термояда.

http://ufn.ru/ru/articles/2014/11/f/
Didro
Изначально и гибрид и быстровики рассматривали как утилизаторы трансуранового мусора.
Русская версия IP.Board © 2001-2025 IPS, Inc.