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

Дисковый реактор

Конструкция импульсного реактора на быстрых нейтронах состоит из подвижной и неподвижной частей. При их соединении на короткое время возникает слабая надкритичность и развивается в дозированном количестве цепная реакция. Теперь представим себе, что таких урановых дисков сто штук. Все диски вращаются с кратными частотами: 1 Гц, 2 Гц и так далее до 100 Гц. Тогда один раз в 100 с они сойдутся и образуют слегка (на 1%) надкритическую систему в виде цилиндра, способную к импульсному энерговыделению. Всякое нарушение синхронизации даже для одного из дисков сделает устройство подкритичным. Реактор становится ядерно-безопасным с точки зрения внешних воздействий: любое вмешательство террориста приведет к затуханию реактора.

Данная схема реактора существенно снижает опасность аварии по причине отказа контура теплосъема. Действительно, основное время диски находятся в раздвинутом состоянии с сильно развитой поверхностью. Этим обстоятельством можно воспользоваться для их охлаждения (радиационного, воздушного, водяного). Чрезвычайно выгодная ситуация с точки зрения нейтронного баланса и выгорания топлива, так как тепловыделение и теплосброс оказались разделенными во времени и пространстве. В моменты горения активная зона содержит минимум замедляющих, поглощающих посторонних материалов, а в процессе теплосъема, наоборот, используют наиболее удобные из них.

4.2 Реактор на быстрых нейтронах с внутренней безопасностью.

В реакторе на быстрых нейтронах не допускается сколько-нибудь заметного количества легких элементов, способных к эффективному замедлению нейтронов (в частности, не используется в качестве теплоносителя вода. Быстрый реактор во всех отношениях (по капитальным затратам, эксплуатации) уступает тепловому, кроме одного, ради которого он и придуман: в нем коэффициент воспроизводства, КВ, больше единицы, и он может служить размножителем активно делящихся атомов, способным питать делящимися материалами другие реакторы.

При обсуждении ситуации с быстрыми реакторами возможно некоторое недоумение: с одной стороны - они размножители, с другой - они построены на выгорании активной зоны. Так накапливают они делящийся материал или выжигают?

И то и другое утверждение правильно. Это можно понять, если вспомнить, что быстрый реактор разделен на две зоны - центральную с большей концентрацией активного материала, где происходит реакция деления, и периферийную, состоящую из урана-238, где накапливается плутоний. В активной зоне КВ, отнесенный к этой части реактора, в самом деле меньше единицы, но с учетом плутония, возникшего в зоне воспроизводства, то есть по отношению к реактору в целом, КВ больше единицы. Твэлы обеих зон после извлечения из реактора будут подвергаться переработке на химическом комбинате. Выделенный плутоний и уран вновь поступят в реактор.

Наблюдается странная картина: проделав по кругу путь, плутоний через пять лет возвращается в исходную точку, в свой же реактор. Зачем? Ведь гораздо проще и выгоднее сжечь его на месте, не теряя времени на перевозку и переработку.

Существуют предложения заменить две зоны быстрого реактора одной, смешав их в такой пропорции, чтобы была обеспечена и критичность, и воспроизводящая функция. Недостаток такого решения очевиден: резко возрастет критическая масса топлива и тем больше, чем сильнее разбавлены 235U и 239Pu изотопом 238U. Зато предоставленная сама себе подобная система не может перейти через критическое состояние, несмотря на то, что равновесная концентрация плутония стремится к величине, большей критического значения.

Современные ядерные реакторы России


На главную