Топливо пофигестическое, дуракоустойчивое или просто ПД топливо

нет такого топлива, которое могло бы устоять против дурака

[Пожимая плечами] В калькуляторах система защиты от множественного нажатия есть, в авто разнополюсовые разъемы есть, хотя есть люди которые умудряются и защиту от дураков сломать (помним датчик в ракете, установленные неправильно,при помощи молотка?). Таких только народный способ избавления от горба поможет
Естественно, абсолютной защиты еще не придумали, но приемлемый уровень защиты от дурака - вполне.

Как и обещал, перенёс посты про 27/ВТ. - Модератор
http://forum.atominfo.ru/index.php?showtopic=1323

В трудах МНТК-2018 есть очень интересная работа - предложение использовать сборки с микроТВЭЛами (с оболочкой из карбида кремния) в ВВЭР.

На глаз дилетанта выглядит дико заманчиво, позволяя решить не только проблему устойчивости к тяжёлым авариям, но и сразу кучу других проблем (включая, например, существенное поднятие мощности в том же объёме, причём невысокой ценой).

Вопрос: есть ли у такого предложения какие-то шансы пройти в жизнь или оно умрёт уже потому, что слишком экзотично?

Как перерабатывать такие микротвэлы?

Как и другие микроТВЭЛы: давать вылёживаться, крошить-молоть, растворять, фильтровать крошку, ну и дальше - по техпроцессу.

Но если вопрос "с намёком", мол, никак, то да, сейчас никак. Но сейчас и прочего ОЯТ в отстойниках стоИТ до чёрта. Ну, будет не такое ОЯТ стоять, а этакое - кому какое дело. МикроТВЭЛы и на отстое безопаснее, тоже хорошо.

Кажется мне, что все достоинства микротвэлов с карбидной оболочкой обернутся кошмаром при переработке. Вполне может оказаться, что жизненный цикл такого топлива будет дороже и грязнее.

Тут есть очень интересный момент: предельное выгорание в пористом топливе, как было показано немцами (или русскими при обосновании ГТ-МГР) может достигать 600(!) МВт*суток/кг т.а. (если позволяет нейтроника АЗ). Что, собссно, практически равно содержимому всего тяжёлого металла в керне.

А если представить себе, что такие же микроТВЭЛы работают в быстром реакторе, и без переработки проходят цикл "быстрый реактор(наработка) - медленный - быстрый(дожигание МА)", и остаётся лишь одна переработка из 3-х? А если ещё и два таких цикла до переработки?

Уже хочу.

Оболочки из карбида кремния вызывают большой интерес во всех странах, где есть работы по новым топливам.

Проблема этих оболочек - хрупкость.

Поэтому предлагается выполнять их волокон из SiC, на которые потом наносить покрытие из того же материала.

Минусы:
- дорого,
- технологически сложно.

Для понимания сложности - такие волокна не так давно делались только в Японии и США. Китайцы осваивают технологию. Мы... скажем так, тоже стараемся.

В общем, этот материал перспективный, но не завтрашнего дня. На их освоение отводят лет 20.

К SiC реальных химсоставов еще можно добавить очень быстрый спад активности после облучения (за три месяца до миллизивертов в час), т.е. оболочки затем не пойдут на захоронение, что таки значительный плюс.

Они будут запачканы осколками, причём, после полного выгорания и извлечения ОЯТ - хорошо запачканы.
Если их не хоронить, то что с ними делать?

Если я правильно понимаю, то это внешняя оболочка на металлической трубке, а топливо внутри, где находятся осколки.
Т.е. внешний слой можно спокойно удалить и переработать для дальнейшего использования.

Мне кажется, вся эта тема либо для маркетинга, либо прикрытие для каких-то космических или военных применений.

Ибо во всей истории АЭС, взрыв водорода был только на Фукусиме, да и то после расплава топлива. И какого-то сверх ущерба не принес. Тогда ради чего вся эта деятельность?

Вопрос о том, нужны ли мы нам... то есть, каков смысл работ по ATF, нетривиальный.

В прошлом году на "Атомэкспо" твэловскому вице, отвечающую в т.ч. за эту программу, мы задали вопрос и получили ответ:
http://atominfo.ru/newss/z0841.htm


Мы бы нажали дальше, но увы, момент был совершенно неподходящий. Мало того, что это был т.н. пресс-подход, то есть рядом стояла куча журналистов из неотраслевых СМИ, алчущая сплошного позитива - так эта пресса ещё и долго выносила мозг твэловцу на предмет величия компании.
В общем, два последующих наших вопроса остались незаданными, а именно (1) что конкретно получат операторы при переходе на ATF, хотя бы в часах до расплавления, (2) какой смысл заказчикам приобретать ATF, если их регулятор не разрешит им никаких изменений по системам безопасности в сторону удешевления?

Попытка задать ему же эти два вопроса на одной из следующих конференций не удалась.

С людьми со станций-инозаказчиков мы на эту тему немного общались - но с технарями, а не менеджерами. Технари честно отвечали, что не понимают смысла в ATF для их станций, "но если оно окажется дешевле обычного топлива, то почему бы и нет?".

Свой ответ на "Атомэкспо-2018" на брифинге дала Никипелова:
http://atominfo.ru/newss/z0352.htm


То есть, она фактически говорит о маркетинговой причине.
Если перевести сказанное ею на русский язык, то имеется в виду, что инозаказчики будут требовать опцию толерантности, а при её отсутствии намекать на то, что на обычное топливо неплохо было бы скинуть цену, т.к. оно "устаревшее".

Но это всё для действующих блоков.
А вот для новых проектов возможность исходно заложиться на ATF даёт конструктору/проектанту некоторую свободу рук. Можно пересмотреть системы безопасности и какие-то из них упростить или вовсе исключить. Можно - не означает, что обязательно так получится, но всё-таки можно попробовать.
По нашей новой стратегии толерантное топливо рассматривается как один из элементов инновационного ВВЭР (ВВЭР-С). Сталь, кстати - это один из видов толерантного топлива.

А вот по поводу "прикрытия" не буду спешить соглашаться.

Хромирование оболочек - как раз вариант маркетинговый, быстрореализуемый и не имеющий какого-либо двойного дна.
Разве что освоив нанесение внешнего слоя на ВВЭРовские оболочки, можно взяться за нечто аналогичное для ТЖМТ-реакторов. Идеи такие для ТЖМТ есть, и там они могут реально помочь в плане коррозии.

Сталь 42ХНМ, которую называют в качестве второго кандидата для оболочек ATF, на самом деле вполне обыденная сталь для ледокольного направления. Её сейчас предлагают для РИТМа, это вполне открытая информация.

Смена топлива с оксида на нитрид - ну простите, это вообще в рамках идеологии "Прорыва". Если для быстрых реакторов удастся освоить нитрид, то почему бы и для ВВЭРов так не сделать?

Упоминавшиеся в ветке оболочки из SiC - это да, это некий хайтек, который вполне может быть пригоден и для других целей. Но его же дольше всего осваивать.

Это всё техника. Я так понимаю, что запроса на это топливо со стороны кастомеров нет. А предложение не показывает им выгод.

Строго говоря, Никипелова утверждает обратное - что такой запрос есть.
Мы-то общались с технарями, но заказывают не они, а их манагеры.

Саша, анодирование внешней оболочки твэла у ТВЭЛа попросту было в техпроцессе (и ради его удешевления было из него исключено), грех таким не воспользоваться.

По "толерантному" топливу - это не только "маркетинг", хотя им реально заразились большинство заказчиков. Если бы дело было только в маркетинге, не стали бы все крупные поставщики топлива вкладывать в эту тематику деньги. Думаю, дело в том, что внедрение такого топлива реально позволяет поднять топливоиспользование даже на существующих реакторах, просто поднимая его мощность. Это, блин, окупается. И эта перспектива меня, если честно, уже пугает.

И, да, в блоге Валентина Гибалова (tnenergy) появился весьма неплохой обзор по этой теме.

Каким образом? И вообще, если на этом топливе можно сэкономить на системах безопасности, то вопрос - на каких? И сколько в деньгах выйдет эта экономия? Иначе - непонятно, общие слова.

и какие именно изотопы там распадаются?

у кремния-31 период 2.6 часа, потом фосфор-31, стабилен, не надо ждать 3 месяца

у кремния-32 период 153 года, там три месяца ничего не решат

у углерода-14 там вообще 5тыщщ лет, какие три месяца?

как я понимаю, запрос есть но за те же деньги, что и нетолерантное - сделайте мне красиво и бесплатно

я не уверен, что коммерсам понравится идея платить (хотя бы и косвенно) за многолетнее R&D - тут они и так себя нехорошо чувствуют...

Сложно сказать. Коммерсы - люди очень странные, их наука почище нейтроники будет по сложности. На некоторые их ходы мы, например, смотрим с открытым ртом, из серии "А что, так можно было?". Но финтайна крепче даже гостайны, так что без примеров.

По штатовским коммерсам понятно, что в какой-то момент они всё-таки подключатся к разработкам.
Наши заказчики менее предсказуемы. Но у нас есть самый главный наш заказчик топлива - концерн. А он пока готов допустить ATF на опытную эксплуатацию небольшими партиями.

На существующих блоках останутся существующие же системы безопасности (для новых, м.б. и сэкономят), но, как минимум, для аварий с ухудшением теплосъёма (а они в большинстве случаев являются определяющими для мощности/удельного энерговыделения) вполне можно без изменений в оборудовании поднимать мощность, поскольку запасы до критических температур с использованием ATF вырастут.

"Логика" не моя, я лишь ретранслирую сюда рассуждения, которые я встречал у коммерсантов от топлива.

В пресс-релизе ТВЭЛа говорится, что уран-молибденовое топливо было загружено как в хромированной, так и в стальной оболочке. То есть, варианты ещё и комбинируются.

Да, именно так.
И также и все остальные поступают (комбинируют свои варианты).

Где Вы в пресс-релизе АО "ТВЭЛ" увидели слова про стальную оболочку?

http://www.atominfo.ru/newsy/z0039.htm

Это не я, это уважаемый редактор первый начал!

Отнюдь не я.
А в пресс-релизах они почему-то стесняются признаться, что 42ХНМ проходит по варианту "Стальные оболочки".

А вообще, он среди стальных оболочек, естественно, кукушонок. Так что сталью его можно дразнить, а по паспорту он сплав.

За сталь, он же сплав 42ХНМ схватились, потому что он уже есть.
Он неплохо освоен и исследован, и по идее должно хватить небольшой адаптации оболочек из него к условиям ВВЭР.

Но его большая проблема - в его кукушонкости. Очень сильно увеличивается паразитный захват на оболочках.
Предварительные оценки Девятка называла - обогащение придётся поднять на 2%. Твэл прилично удорожается, а расход урана резко возрастает.
Поэтому для него придётся переделать твэл - утонить (сильно!) оболочку и увеличить диаметр таблетки.
Утонение оболочки - сразу возникают вопросы по коррозии и т.п.

Поэтому, если ТВЭЛ пойдёт в итоге по стальному пути, то 42ХНМ впоследствии заменят уже настоящие стали.
Но и у них есть закавыка - выигрыш по температуре у них ниже, чем у 42ХНМ.

За одним исключением - фехрали. Те самые фехрали, которые в Союзе нам не дали доделать, когда срочно требовалась лодка на свинце-висмуте.
Фехраль, по тем же предварительным оценкам, даёт при прочих равных такой же выигрыш по температурам, как и 42ХНМ, а повышение обогащения на нём (без модификации твэла) всего 1%.

Всё это, естественно, предварительные оценки и открытые данные. На чём остановятся и что получится, будет видно только после реакторных экспериментов.

. . . .разгон . . . ВНИИНМ
http://proatom.ru/modules.php?name=News&am...le&sid=8459

По поводу потери реактивности.

Примерно год назад в NRC один старый кадр, посмотрев на французские слайды по хромовому покрытию, на которых была показана потеря реактивности из-за слоя хрома на 10 мкм, кое-что пробормотал нетолерантное, а потом спросил: "А вы не пробовали хром censored?".

Угадаете, что конкретно предложил старый кадр?

" . . . В нашем институте разрабатываются оболочки твэлов из карбида кремния. Этот материал устойчив при температуре до двух с половиной тысяч градусов, вдобавок не реагирует с паром при температурах до 1300 градусов. При этом он захватывает нейтроны в еще меньшей степени, чем цирконий."

Решил проверить . . .
усреднение по всем доступным библиотекам дало
тепловой нейтрон сечение поглощения
28Si - 0,17 б
91Zr - 0,077 б
со стандартными плотностями (для SiC и Zr) получаем
Макросечения поглощения тепловых нейтронов (углерод не учитаваем . . . из за малости . . .)
SiC - 0,0082 cm-1
Zr - 0,0033 cm-1

Вопрос: о каких нейтронах говорит автор из ВНИИНМ ? (или у меня не те библиотеки, что еще "ХУЖЕ" )
есть и другие вопросы к статье . . .

"обогатить по хрому-52."

Да

Barvi7,

я посмотрел по тому файлу, который у меня остался (БНАБ-78).
Тепловые точки:
Zr - 0,183 барн
Si - 0,139 барн

Сечения поглощения групповые из стандартной библиотеки WIMS-D4.

От границы имени Вестингауза более чётко видно:

Поточечный файл из одной старой советской/российской программы:

Так что с сечениями нет вопросов. У кремния меньше.
У меня, конечно, старые библиотеки, давно не коммерческие. Но всё-таки я взял данные из трёх независимых друг от друга библиотек.

По поводу сроков ("Росатом опаздывает").

Здесь как раз нет проблем. Несмотря на то, что формальный старт работ по ATF в Штатах был в 2012 году.

На наше счастье, американцы - мировые чемпионы по проеданию бюджетных денег.
С 2012 по 2016 годы они успешно занимались ассесментом физибилитей и селектированием вниз.
Реальная работа пошла с 2017 года.
То есть, Росатом отстаёт (потому что у буржуев начинается уже стадия испытаний на энергоблоках), но не критично.

А вот с объяснением мотивации работ по ATF Росатом по-прежнему выглядит блекло.
По-прежнему звучит мантра о безопасности, исключительно безопасности.

Я писал уже на эту тему http://forum.atominfo.ru/index.php?s=&...st&p=104253

Западники, в отличие от Росатома, уже дошли до стадии обсуждений в NRC, там часть технической информации закрывается, но общие рассуждения и т.п. ведутся в открытом режиме.
И там рассказывать тёпловые ламповые истории про безопасность не получается, потому как там люди таки знают за безопасность
Достаточно близко к тому, что там говорится, написал Саша Быков http://forum.atominfo.ru/index.php?s=&...st&p=104265
Я могу поправить его только в том плане, что на штатовских блоках есть, что сократить при внедрении ATF - например, запасы по стратегии FLEX, и отрасль не скрывает, что будет пытаться добиться чего-то подобного.
У нас сокращение чего-либо вряд ли пройдёт через надзор.

Про маркетинг есть один тонкий момент.
Конгресс США в 2012 году на фоне постфукусимских переживаний потребовал, чтобы топливо стало толерантным, и даже установил конкретный срок внедрения (2022).
И выделяет на это деньги.

Штатовская сотня блоков просто обязана быть заинтересованной в ATF. Остальные западные блоки по миру, естественно, тоже сразу заинтересовались. За ними побежали китайцы. ТВЭЛу, собственно, некуда деваться - если он не сделает ATF, то уже через несколько лет попадёт в плохую ситуацию, когда заказчики будут морщить нос и говорить, что у него старьё.

Вот когда у нас будет сотня блоков дома и пара-тройка сотен блоков по миру, тогда мы будем задавать тренды на рынке.
А пока - увы.

Точнее, старый кадр, помимо комментариев, что он бы в Окридже в 1960 году сделал бы твэл с хромовым покрытием за пару месяцев и с привлечением всего лишь одного парня по имени Джо из мастерских, предложил вспомнить, что у хрома можно выкинуть один из изотопов, и поглощение на хроме в тепловой области сразу резко просядет.
Он грешил на 50-ый.
На самом деле, 53-ий тоже не фонтан.
И реально он далее интересовался, сколько всего потребуется хрома для хромирования (а толщина слоя у французов была не более 10 мкм, то есть, реально хрома на одну загрузку нужно не так уж и много), и сколько будет стоить хром, обогащённый по 52-ому.

У меня поизотопных данных по хрому нет, поэтому взял иллюстрацию из интернета.
https://inis.iaea.org/collection/NCLCollect...60/28060364.pdf

И чтобы не было всё так грустно и печально...
Пусть даже программа по ATF чего-то особенного не даст, это возможность раскачать реакторное материаловедение, чтобы получить лет через 10-15-20 совсем новые оболочки и таблетки. А вот это уже может быть очень интересно.

Да ВЕРНО - это я посмотрел только на один изтоп 90Zr, а их там как оказалось больше !
Из следующих библиотек в тепловой точке:
JEFF-3.1 JENDL-3.3 ENDF/B-VII Мухабхаб2 и др.
28Si - 0,17 (+-0,01) барн
90Zr - 0,077 (51,4%)
91Zr - 1,20 (11,2%)
92Zr - 0,22 (17,2%)
94Zr - 0,05 (17,4%)
96Zr - 0,02 (2,8%)
с такими данными получаем
Zr - 0,22 барн
Si - 0,17 барн

Сравнивать необходимо все-таки макросечения
Zr - 0,0095 см-1
Si - 0,0073 см-1

Если еще "точнее", то для оценки интегрального поглощения, необходимо знать еще и объемы материалов,
если SiC обеспечит при одинаковых размерах оболочки такую же "прочность" как и (Zr+Nb),
то тогда он в выигрыше (по поглощению) . . . , а если нет, то

Из тех же библиотек, что и для Zr и Si для Cr следующие данные
50Cr - 4.345 %, - - 16,0 барн - - 0,6952 - - 0,230
52Cr - 83.789 %, - - 0,76 барн - - 0,6367 - - 0,211
53Cr - 9.501 %, - - 17,7 барн - - 1,6816 - - 0,556
54Cr - 2.365 % - - 0,35 барн - - 0,0082 - - 0,003
Последняя колонка доля в поглощении . . ., так, что "удалять" лучше 53-й.

Мне эти рассуждения по цирконий vs кремний вот что подкинули: а каковы они в быстром спектре? Ведь нейтроны прежде чем замедлиться должны преодолеть оболочку, а следовательно, если на быстром спектре поглощение будет заметно отличаться, то и количество нейтронов в медленном спектре будет просто ниже. Или в быстрых спектрах разница на столько не велика, что их не учитывают?

Раз я в эту ветку залез, то отвечу ещё и на этот вопрос.

В Штатах со стороны отрасли (в частности, от NEI) говорится более чем откровенно, что с помощью ATF они собираются сделать "margin exchange".
В NEI вообще говорят так: "А мы не считаем, что действующие блоки небезопасны и что ATF произведёт какие-то фундаментальные изменения".
То есть, за счёт ATF они предлагают повысить запасы безопасности на блоках и тут же конвертировать их в экономику.
А вот на вопрос "Как именно это сделать?" следует ответ: "Это коммерческая информация".

Из того, что сказано на эту тему, я бы выделил мнение одного из американских регуляторов. Он считает, что отрасль в США сейчас заинтересована в увеличении глубины выгорания. Чтобы эффективнее использовать топливо и улучшить экономику станций.
И он считает, что даже простое хромовое покрытие даст отрасли для этого больше возможностей.
То есть, он полагает, что упор будет делаться не на ослабление требований к системам безопасности (будет сопротивление этому со стороны регуляторов), а на топливные циклы.