Стартовая >> Архив >> Генерация >> Реакторы-размножители на быстрых нейтронах

Принципы конструирования - Реакторы-размножители на быстрых нейтронах

Оглавление
Реакторы-размножители на быстрых нейтронах
Воспроизводство и роль быстрых реакторов-размножителей
Физические принципы воспроизводства
Роль воспроизводства в оценках энергетических ресурсов
Программы исследования быстрых реакторов
Принципы конструирования
Механическая конструкция и система теплопередачи
Выбор материалов и параметров активной зоны
Экономический анализ
Обращение с топливом
Выгорание топлива
Уравнения выгорания
Время удвоения
Численные результаты анализа топливного цикла реактора с жидкометаллическим теплоносителем
Конструкции твэла и сборки
Перестройка топлива
Выделение газа из топлива и длина газовой полости
Критерий повреждаемости и анализ прочности твэла
Конструкция тепловыделяющей сборки
Другие сборки
Поведение совокупности сборок
Факторы перегрева
Материалы активной зоны
Топливо на основе урана
Топливо, содержащее торий
Общее сравнение топлива
Оболочка и чехол
Материалы оболочки
Теплоноситель
Совместимость с оболочкой
Сравнение различных теплоносителей
Органы управления
Основное оборудование теплоотводящих контуров реакторов
Регулирование параметров технологической схемы АЭС
Основное оборудование натриевых контуров
Натриевые насосы
Парогенераторы
Нейтронная защита
Защита оборудования теплоотводящих контуров в реакторе петлевого типа
Система транспортировки тепловыделяющих сборок
Измерительные системы
Контроль герметичности оболочек твэлов, течей
Вспомогательные системы
Общие вопросы безопасности реакторов БН
Многоступенчатая защита как концепция безопасности
Развитие методов исследования аварийных режимов
Оценка риска и методы исследования аварийных режимов
Контролируемые переходные процессы
ффективность системы аварийной защиты АЭС
Некоторые параметры, характеризующие состояние реактора в аварийных режимах
Вопросы надежности
Надежность системы аварийного расхолаживания реактора
Распространение локальных повреждений твэлов
Переходные процессы в объеме активной зоны
Другие аварийные режимы
Неконтролируемые аварийные режимы
Уравнения сохранения
Аварийные режимы с повышением мощности реактора
Разрушение твэлов
Прочие факторы
Аварийный режим с ухудшением условий теплоотвода
Неконтролируемый аварийный режим, связанный с прекращением циркуляции теплоносителя
Нарушение герметичности трубопроводов
Переходная стадия
Переходная стадия - расчет
Разрушение активной зоны
Защитная оболочка
Процесс расширения топлива
Взаимодействие расплавленного топлива с теплоносителем
Взрыв паров
Деформация элементов конструкции реактора
Охлаждение реактора после аварии
Аварийная разгерметизация бака реактора
Натриевые пожары
Конструкции защитных оболочек и локализующих систем
Конструкция быстрых реакторов с газовым охлаждением
Системы реактора
Конструкция активной зоны
Конструкция твэла
Безопасность газоохлаждаемых быстрых реакторов
Контролируемые аварии
Неконтролируемые аварии
Защитное окружение быстрых реакторов с газовым охлаждением
Сравнение гомогенного и гетерогенного проектных вариантов быстрого реактора CRBRP
Ядерная энергетика и быстрые реакторы

Глава 2
ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

ВВОДНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Прежде чем обсуждать вопросы физики, технологии и безопасности быстрых реакторов, целесообразно дать, следуя К. Виртцу [1], общие представления об их конструкции и условиях проектирования. Лучше всего это делать в сравнении с тепловыми реакторами, с которыми читатель, вероятно, более знаком.
После краткого рассмотрения основных целей проектирования быстрых реакторов перейдем к общему описанию механических и теплофизических характеристик. Поскольку жидкий натрий выбран как основной вид теплоносителя в реакторах БН, в изложении даны соответствующие иллюстрации. Наконец, обсуждаются соображения, влияющие на выбор топливных и конструкционных материалов и на основные параметры активной зоны.

ОСНОВНЫЕ ЦЕЛИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

В табл. 2.1 перечислены основные цели, преследуемые при проектировании реактора, и вытекающие отсюда требования к характеристикам конструкции реактора.
Безопасность работы является необходимым качеством любой реакторной системы.
Таблица 2.1. Общие критерии проектирования быстрых реакторов


Цель проектирования

Требование к конструкции

Безопасность работы

Надежные системы
Запас по предельным параметрам

Высокий коэффициент воспроизводства

Жесткий спектр нейтронов

Малое время удвоения

Высокий избыточный коэффициент воспроизводства
Малая удельная загрузка

Низкая стоимость

Большая глубина выгорания Совместимость с топливным циклом ЛВР
Минимальные капитальные затраты

В конструкторских терминах это означает безотказность всех ее компонентов и гарантию того, что значения всех параметров не выйдут за
пределы допустимых расчетных границ в потенциально опасных (аварийных) ситуациях. Детальному рассмотрению проблемы безопасности посвящена часть IV книги.
Высокий коэффициент воспроизводства необходим для обеспечения малого времени удвоения, при котором окажется возможным ввод быстрых реакторов-размножителей не позже, чем наступит истощение доступных урановых ресурсов для ЛВР и значительный рост цен на уран. Как следует из табл. 1.3 и рис. 1.3, наибольший коэффициент воспроизводства достигается в реакторе на быстрых нейтронах, хотя приемлемое его значение можно получить и в реакторе на тепловых нейтронах с 233U в качестве топлива.
Малое время удвоения быстрых реакторов необходимо, чтобы обеспечить мировую потребность в энергии уже в первой половине следующего столетия вводом ядерных источников со значительной долей в общем энергетическом балансе. Причем недостаточно увеличивать количество БР в таком же темпе, в каком возрастает потребление электрической энергии. Для наращивания доли БР в общем энергетическом производстве время удвоения быстрых реакторов должно быть меньше, чем время удвоения потребляемой электроэнергии. Необходимость высокого коэффициента воспроизводства и низкий удельной загрузки для получения малого времени удвоения быстрых реакторов следует из уравнения (1.11).
Очень важным условием любого способа производства энергии является низкая стоимость. В этом отношении экономический анализ полного топливного цикла является ключевым моментом проблемы быстрых реакторов. Ясно, что глубокое выгорание — одна из главных целей с точки зрения как оптимального использования высокообогащенного топлива, так и минимизации времени выдержки топлива при переработке. Смежная задача экономического анализа заключается в оптимизации двухкомпонентной системы БР — ЛВР в целях получения наибольших преимуществ от использования единого 238U — 238Ри топливного цикла (по сравнению с системой, использующей 232Th — 233U цикл). Наконец, важное значение в экономике БР имеет величина капитальных затрат: система должна быть по возможности недорогой при одновременном удовлетворении критериям надежности.



 
« Расчетная обеспеченность работы гидроэлектростанции   Режим системы охлаждения генераторов на теплофикационных энергоблоках 250 МВт »
электрические сети