Реакторы-размножители на быстрых нейтронах - Общее сравнение топлива

Как следует из предыдущего, существует несколько возможных видов топлива для быстрых реакторов. Для обоснованного выбора необходимы их испытания в условиях глубоких выгораний. Такие испытания требуют значительных затрат средств и времени. Тот факт, что UO₂—PuO₂ топливо к настоящему моменту исследовано достаточно подробно, дает ему большое преимущество.
Для проектирования быстрых реакторов важную роль играют также нейтронно-физические характеристики топлива и характеристики безопасности. При этом расчетчики особое внимание уделяют нейтронному спектру, поскольку от него зависит коэффициент воспроизводства: чем жестче спектр, тем выше коэффициент воспроизводства. Самый жесткий спектр образуется в топливе, не содержащем земедлителя. Таковым является плотное металлическое топливо.
Таблица 11.3. Свойства урановых и плутониевых видов топлива

* При 780 К
** Давление паров UO и смешанного оксидного топлива рассматривается в § 15 7.
*** При 95% теоретической плотности, О/М—2 (см. рис. 9 2).
**** При 1780 K.
В то же время в таком спектре поток нейтронов в низкоэнергетической области (0,1—10 кэВ) гораздо меньше, чем в спектре быстрого реактора с керамическим топливом. Поэтому в этих реакторах с оксидным или карбидным топливом доплеровский коэффициент несравненно выше, чем в быстрых реакторах с металлическим топливом.

Рис. 11.6. Зависимость коэффициента теплопроводности различных видов топлива от температуры [12]
В табл. 11.3 приведены физические свойства урановых и плутониевых видов топлива. Явное преимущество металлов заключается в их высокой плотности. Зато они существенно проигрывают по температуре плавления. На рис. 11.6 [12] показаны характеристики теплопроводности для различных видов топлива стехиометрического состава. Здесь преимущество металлов очевидно. Однако мы знаем, что плотное U—Pu металлическое топливо не выдерживает даже средней глубины выгорания и поэтому непригодно для использования в быстрых реакторах-размножителях. Необходимое уменьшение средней плотности примерно до 75 % теоретического значения ведет к резкому ухудшению теплофизических параметров твэла.