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

Смешение зон дает следующие преимущества:

Организация замкнутого цикла внутри реактора, без обращения к заводам для его переработки.

Отсутствие необходимости в начальной надкритичности, которая во всех существующих реакторах подавляется стержнями управления. Достаточно такой реактор довести до критического состояния, и он сам, автоматически, будет стремиться увеличить число делящихся атомов.

Для пояснения сделанных утверждений, напомним, что в описании развития нейтронных цепей и кинетики превращения одних элементов в другие фигурируют два времени. В быстром реакторе рожденный при делении плутония нейтрон исчезает через среднее время его жизни tn=10-6 сек. На месте погибшего атома плутония возникает новый (после поглощения 238U нейтрона) через t1/2=2,5 дня, т.е. с задержкой, диктуемой периодами полураспада элементов при Р-процессах в цепочке реакций:

238 U + n V39 U-^239 Np-^239 U -►

Два временных параметра tn и t1/2 сильно различаются по масштабу, а ход развития событий определяется всегда длинным временем. Если реактор годами находится в рабочем состоянии, то задержка в появлении плутония, выражаемая днями, значения не имеет. Другое дело, если система внезапно, в силу каких-то причин, обрела сверхкритичность. Излишки плутония, вызвавшие надкритичность, исчезнут со временем tn и система вернется в прежнее (критическое) состояние. Дополнительные нейтроны вызовут появление дополнительного плутония, но спустя дни и растянуто во времени.

В общую цепь исчезновения и возникновения атома плутония вошло новое время t1/2, которое по своему содержанию напоминает минутное время запаздывающих нейтронов, когда не достигнуто верхнее критсостояние. Можно сказать, что в нашем случае, поскольку накопление плутония идет «снизу», характерное время возрастет до многих дней, что вносит важнейший элемент безопасности.

То обстоятельство, что концентрация плутония стремится к равновесной концентрации (равновесная концентрация плутония для быстрого и теплового реактора соответственно равна 10 и 0,25%, но не может стать больше критической, приводит к тому, что критическое состояние поддерживается автоматически. Другими словами, не требуется регулировка управляющими стержнями и вмешательство оператора. Если такой реактор будет предоставлен самому себе, то в нем поначалу будет происходить нарастание мощности (нейтронного потока), а затем вместе с выгоранием урана-238 – затухание. Можно сказать, что в таком «самостоятельном» реакторе «взрыв» развивается много дней (при КВ=1,5 время сгорания составляет 10t1/2, т.е. около месяца) и поэтому легко преодолевается средствами защиты. Конец реакции наступает, поскольку равновесная концентрация плутония пропорциональна количеству 238U и рано или поздно КВ становится меньше единицы, а равновесная концентрация плутония ниже критической. Но происходит это при весьма значительном выгорании топлива, масштаба 50%. Глубокое выгорание топлива – еще одно преимущество реактора. Эффективное выгорание ослабляет проблемы, связанные с нехваткой топлива, и позволяет, по крайней мере на первых порах, отказаться от регенерации топлива, т.е. работать в открытом цикле.

Современные ядерные реакторы России


На главную