Исследовательские ядерные реакторы Канальный кипящий графитовый реактор Реакторы водо-водяного типа Реакторы на быстрых нейтронах Промышленные реакторы Легководные реакторы ВВЭР-1500 Гибридный реактор Малые реакторы

Безопасный быстрый реактор РБЕЦ

Поиск безопасного и экономичного быстрого реактора-бридера – одна из важнейших задач при разработке и оптимизации структуры будущей крупномасштабной ядерной энергетики.

В качестве шага к повышению безопасности быстрого реактора, Курчатовский институт разработал концепцию активной зоны для быстрого натриевого реактора с расширенным воспроизводством ядерного топлива и с рядом модификаций, включая: широкую решетку твэл; тепловыделяющие сборки (ТВС) без чехла; низкое гидравлическое сопротивление активной зоны; низкий подогрев теплоносителя (100-150°С); гетерогенную компоновку U-Pu активной зоны с коэффициентом воспроизводства (КВА) близким к 1 и др. ТВС с внутрикассетной гетерогенностью, сохраняет мощность по кампании за счет перераспределения энерговыделения от топливных элементов к воспроизводящим элементам. Проект обещает лучшие параметры нейтронного баланса и безопасности по сравнению с традиционными быстрыми натриевыми реакторами.

Известные недостатки натрия стимулировали поиск новых теплоносителей, которые позволили бы в большей степени реализовать позитивные качества быстрых реакторов-размножителей, а также приблизить их размещение к потребителю для использования не только электричества, но и тепла, производимого АЭС. Был выбран свинцово-висмутовый теплоноситель. Основными проблемами, требующими решения для реактора с Pb-Bi теплоносителем, являются высокая коррозионная и эрозионная активность теплоносителей на основе свинца по отношению к конструкционным материалам, а также высокий удельный вес, затрудняющий надежное дистанционирование твэл, обеспечение сейсмической устойчивости АЭС и ограничивающий скорость теплоносителя. Для практического решения проблемы коррозии выбран способ управления содержанием кислорода в теплоносителе для создания на поверхности конструкционных материалов защитного оксидного слоя Fe3O4. Концентрация кислорода в теплоносителе должна поддерживаться в довольно узком интервале для того, чтобы одновременно не допустить диссоциации защитной окисной пленки на оболочках твэл и предотвратить блокировку холодных каналов выпадающими в осадок окислами. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей Постоянный электрический ток

Минимизация запаса реактивности на выгорание в течение всей кампании была выбрана как одна из принципиальных характеристик перспективных быстрых реакторов, которая значительно повышает безопасность реактора. Выгорание и воспроизводство топлива в активной зоне сбалансировано, т.е. коэффициент воспроизводства в активной зоне (КВА) близок к 1 и, таким образом, минимизируется положительная реактивность, которая может быть несанкционированно введена в активную зону. Малый запас реактивности на выгорание топлива позволяет минимизировать вес системы управления реактивностью и, таким образом, выровнять поля энерговыделения и температуры в активной зоне по кампании по сравнению с традиционным натриевым реактором.

Снижение удельной энергонапряженности активной зоны – другая важная черта перспективных быстрых реакторов, которая вытекает из отказа от требования минимизации времени удвоения плутония в быстрых реакторах. Удельная энергонапряженность активной зоны перспективных быстрого реактора с тяжелометаллическим теплоносителем выбирается значительно ниже по сравнению с традиционными натриевыми реакторами. Уменьшение энергии, запасенной в топливе, приводит к повышению безопасности, позволяющему значительно понизить максимальные температуры топлива и оболочки в нормальных и аварийных режимах. Данная модификация позволяет улучшить параметры эксплуатации и безопасности путем увеличения отношения шага решетки к диаметру твэлов без ухудшения характеристик воспроизводства по отношению к традиционным натриевым реактором. Например, переход в РБЕЦ на более широкую решетку по сравнению с традиционной тесной решеткой натриевого реактора улучшил пустотный, плотностной, температурный и мощностной эффект реактивности, уменьшила запасенную в топливе энергию и понизило температуру в активной зоне, уменьшил подогрев теплоносителя в активной зоне, привел к более равномерному распределению нейтронного потока и поля температур с активной зоне, увеличил естественную циркуляцию и т.д. Коррозионностойкая хромо-кремниевая сталь ферритно-мартенситного класса для топливных оболочек в комбинации с системой контроля и поддержания концентрации кислорода в теплоносителе первого контура принята в реакторе с тяжелометаллическим теплоносителем в качестве основного решения проблемы коррозии.

Современные ядерные реакторы России


На главную