Математика Курс лекций по информатике Машиностроительное черчение Решение задач по физике Теоретические основы электротехники Сопротивление материалов История искусства Ядерные реакторы
Современные ядерные реакторы Технические характеристики РБМК Реактор ВВЭР-1000 Ядерный реактор БН-600 Промышленные реакторы Исследовательские ядерные реакторы Аварийная защита Реакторы третьего поколения ВВЭР-1500

Современные ядерные реакторы России

Производственные мощности ядерных поставщиков за последние 20 лет существенно снизились. Меньше стало инжиниринговых и управленческих организаций, имеющих опыт реализации крупных ядерных проектов. Трудности с привлечением и обучением персонала могут стать лимитирующим фактором даже для некоторых государств с действующей ядерной программой.
Многие из стран, выражающих интерес к атомной энергетике, не обладают необходимой для её становления инфраструктурой

Реактор, устойчивый к нарушению теплосъема

Возможность инцидентов аварийного типа связано не только с неконтролируемым развитием цепной ядерной реакции, но и с нарушениями теплосъема, приводящими к быстрому перегреву реактора. Необходимо добиться, чтобы при внезапном (аварийном) прекращении поступления теплоносителя произошел не перегрев, а охлаждение стенки реактора. Один из подходов к созданию безопасного с точки зрения нарушений системы охлаждения реактора основан на использовании кипящей активной зоны. Представим себе пустотелый шар (Рис.4), на дне которого размещено необходимое для возбуждения цепной реакции количество урана и плутония в виде подходящего химического соединения, скажем UF4. По мере энерговыделения температура взятого соединения повышается: сначала до температуры плавления (Тпл=10000С), а затем до температуры кипения (Ткип=15000С). Пары поднимаются и оседают на стенке, температура которой поддерживается наружным теплоносителем в диапазоне между Тпл <T< Ткип. Капли конденсирующейся жидкости скатываются вниз, вновь попадая в активную зону реактора.

Рис. 8. Возможная схема реактора с кипящей активной зоной

Уровень жидкости на дне и темп испарения можно подобрать таким образом, чтобы критическое состояние поддерживалось автоматически, а мощность определялась отводом тепла. Предположим теперь, что теплосъем несколько изменился (например, увеличился). Тогда стенка остынет, и на ней станет больше оседать металла. Следовательно, должен увеличиться темп испарения, концентрация урана в реакторе уменьшится и реактор начнет остывать. В стационарном режиме количество испаряемого металла и возвращаемого в точности равны друг другу, уровень же неиспаренного металла такой, при котором точно выдерживается критсостояние.

Резервуар, стенки которого обладают высокой теплоемкостью, не влияет на работу реактора в нормальных режимах (пары UF4 оседают на охлаждаемых стенках соединительного канала, не доходя до резервуара), а служит для обеспечения безопасности в случае аварийного отключения подачи теплоносителя.

Остановка реактора происходит при подаче холодного (Т<Тпл) теплоносителя, при этом температура стенки опускается ниже Тпл, уран оседает на ней, не попадая более в активную зону. Прекращение поступления урана в реактивную зону автоматически закончит энерговыделение.

При запуске происходит обратный процесс: горячий теплоноситель с Т>Тпл прогревает стенки и “растаявший” уран стекает на дно, создавая там необходимую критическую массу. Таким образом, в случае аварийного отключения подачи теплоносителя процесс деления автоматически прекратится, если реактор снабдить дополнительным резервуаром с высокой теплоемкоемкостью стенок, в котором осядет часть металла, испарившегося при перегреве реактора. При правильном выборе конструкции введение такого устройства не должно сказываться на работе реактора в нормальном режиме.

Схема с кипящей активной зоной выгодна для реактора с накоплением плутония и эффективным выгоранием урана.

Для более широкого использования ядерной энергии, с тем чтобы она стала основным базовым источником энергии уже в текущем столетии, необходимы несколько условий. Прежде всего, атомной энергетике нужно отвечать требованиям гарантированной безопасности для населения и окружающей среды, а природным ресурсам для производства ядерного топлива - обеспечивать функционирование "большой" атомной энергетики по меньшей мере в течение нескольких столетий. И, кроме того, по технико-экономические показателям атомная энергетика должна не уступать лучшим источникам энергии на углеводородном топливе.
Ядерные реакторы радиационная безопасность Реактор, устойчивый к нарушению теплосъема