ТЖМТ, Китай, Вестингауз Владимир Рычин, AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 20.12.2019 Новые реакторные проекты и технологии остаются в фокусе внимания зарубежных специалистов. Одной из тематик, по которой в 2019 году часто публиковались статьи в научных журналах — реакторы с ТЖМТ. Свинцово-висмутовый микрореактор из … Читать далее
ТЖМТ, Китай, Вестингауз
Владимир Рычин, AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 20.12.2019
Новые реакторные проекты и технологии остаются в фокусе внимания зарубежных специалистов. Одной из тематик, по которой в 2019 году часто публиковались статьи в научных журналах — реакторы с ТЖМТ.
Свинцово-висмутовый микрореактор из Китая
Атомное судостроение — это направление, которым активно интересуются в Китае. Большая группа авторов (X.S.Lao и др.) из «Wuhan 2nd Ship Design and Research Institute» сделала первые оценки для малого свинцово-висмутового реактора, предназначенного для установки на морских платформах.
В своём проекте китайские специалисты объединили две идеи родом из СССР. Во-первых, это выбор свинца-висмута в качестве теплоносителя. Во-вторых, это применение технических решений из проекта, известного как «Топаз-2» («Енисей»).
Такая комбинация, по мнению авторов, позволит создать простой и экономически эффективный микрореактор для морских применений.
Мощность предлагаемого микрореактора — 1 МВт. Прочие основные параметры приводятся на рисунке ниже.
В статье авторы ограничились простейшими нейтронно-физическими расчётами, а именно, подбором обогащения топлива (UO2), при котором реактор сможет проработать 10 лет без перегрузки.
При расстановке топливных элементов в 12 полных рядов по шестиграннику (468+1 топливных элементов) авторы нашли, что 10-летнюю кампанию топлива обеспечит 90%-ное обогащение по урану-235.
Несмотря на столь большое обогащение, запас реактивности на выгорание невелик — на начало работы (свежее топливо) эффективный коэффициент размножения равен всего лишь 1,022.
Хотя статья фактически посвящена единственному вопросу и не дотягивает даже до концептуальных соображений по проекту, она служит лишним подтверждением наличия у атомной отрасли КНР интереса к малым ТЖМТ-реакторам.
Стоит напомнить, что в октябре о планах создать такую установку заявили в крупнейшей китайской атомной корпорации CNNC.
Транзиенты для CLEAR
Если китайские корабелы находятся ещё только в начале пути к созданию ТЖМТ-реактора, то их коллеги из института INEST китайской академии наук в своих статьях затрагивают более серьёзные проблемы.
Группа авторов (Wenbin Liu и др.) выполнила серию расчётов для переходных процессов, возникающих в исследовательском реакторе мощностью 10 МВт(т) со свинцово-висмутовым теплоносителем при переходе от принудительной циркуляции теплоносителя к естественной.
Рассмотренный в статье проект относится к известному семейству CLEAR. Параметры выбранной установки приводятся на рисунке ниже.
Отличительной чертой выбранного реактора (CLEAR-I) можно назвать его способность работать как в режиме с принудительной циркуляцией, так и в режиме с ЕЦ. Достигается это, в частности, за счёт работы системы поддержания средней температуры второго контура.
Предполагается, что операторы будут иметь возможность переключаться с одного режима на другой.
Стационарные состояния CLEAR-I для обоих режимов просчитаны и исследованы. Однако в момент смены режима в реакторе возникает переходной процесс из-за резкого изменения расхода теплоносителя. Он вызывает флуктуации мощности, реактивности и других параметров, включая максимальную температуру оболочек твэлов.
Характерные графики на рисунке ниже показывают, что данный транзиент отнюдь не безобиден. В некоторых ситуациях предел по температуре оболочек может быть превышен. Поэтому авторы расчётным путём проанализировали различные варианты переключения режимов с целью определить наиболее безопасные из них.
Тематика статьи узкоспециальная, но, несмотря на это, работа получила поддержку сразу от нескольких китайских научных программ.
Это служит косвенным доказательством серьёзного отношения Китая к семейству CLEAR, и возможно, что хотя бы младший представитель этого семейства (CLEAR-I) в недалёком будущем появится в железе.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра
Воздушное охлаждение от «Westinghouse»
Если китайские авторы предпочитают обсуждать проекты со свинцом-висмутом, то по другую сторону океана большей популярностью пользуется свинец.
Jun Liao и др. в обстоятельной 15-страничной статье, вышедшей в апреле 2019 года, рассмотрели возможности воздушного охлаждения быстрого свинцового реактора мощностью 400 МВт(э), проект которого разрабатывается в компании «Westinghouse».
Свинцовый реактор от «Westinghouse» представляет собой интегральную установку, в которой внутри корпуса реактора расположена не только активная зона, но и ГЦНы, компактные теплообменники и ряд других систем. Корпус двойной — собственно корпус реактора помещён в страховочный кожух (guard vessel) на случай отказа первого.
Разработчики проекта стремятся сделать его соответствующим категории «B» пассивной безопасности по классификации IAEA-TECDOC-626. В частности, ставится задача обеспечить пассивный отвод остаточного энерговыделения от активной зоны в аварийных условиях.
По примеру быстрых натриевых проектов PRISM (США) и KLFR (Южная Корея), конструктора «Westinghouse» предлагают остановиться на воздушном охлаждении корпуса при помощи пассивной системы PHRS.
Это полностью пассивная система. Тепло, выделяющееся в топливе за счёт остаточного энерговыделения, передаётся корпусу реактора теплопроводностью и естественной циркуляцией теплоносителя внутри корпуса. Далее с корпуса тепло снимается внешним воздухом теплопроводностью, конвекцией и излучением.
Концепция воздушного охлаждения корпуса реактора для Westighouse LFR
В статье описаны компьютерные коды, разработанные в «Westinghouse» и Аргоннской национальной лабораторни для расчётов воздушного охлаждения, а также эксперименты, выполненные в Аргонне на специализированном стенде NSTF — стенде, созданном для изучения возможностей отвода остаточного энерговыделения за счёт естественной циркуляции.
В общей сложности, у американской компании сейчас есть не менее трёх кодов и систем, предназначенных для расчётов воздушного охлаждения — код собственной разработки (название авторы не привели), WCOBRA/TRAC-TF2 и SAS4A/SASSYS-1, причём два первых инструмента были верифицированы на экспериментах на стенде NSTF и показали удовлетворительные результаты.
Кроме того, «Westinghouse» планирует создать стенд для проведения экспериментов, необходимых для проектирования системы PHRS.
Таким образом, считают авторы статьи, «Westinghouse» хорошо подготовлен к проектированию пассивной системы воздушного охлаждения корпуса на стадии conceptual design.
Ключевые слова: Свинец-висмут, Свинец, Статьи, Владимир Рычин
Другие новости:
Энергоблок прослужит как минимум 45 лет вместо проектных 30.
Потребление электроэнергии в КНР продолжает расти
За 11 месяцев на 4,5% больше по сравнению с 11 месяцами прошлого года.
Атомный ледокол «Арктика» вышел на ходовые испытания
Первый этап продлится четыре дня.