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

Тепловой реактор и термояд

Источником нейтронов может быть установка, в которой протекает реакция термоядерного синтеза. Целесообразность использования термоядерной энергии определяется величиной коэффициента усиления, т.е. отношением выделившейся энергии к энергии, затраченной на возбуждение термоядерной реакции. В комбинированном реакторе термоядерный источник нейтронов, относительно малой мощности, окружен размножающим бланкетом, который близок к обычному реактору на тепловых нейтронах, с той существенной разницей, что в исходном состоянии является подкритическим. При уровне подкритичности 0,9-0,95, вполне обеспечивающим безопасность реактора без управления, на один нейтрон с энергией 14 МэВ приходится 20 нейтронов деления или происходит десять делений ядер, при соотношении энергии деления к термоядерной, как 200:1, т.е. затраты на природный уран почти 10 раз меньше, чем в стандартных медленных реакторах ВВЭР и РБМК.

При такой композиции термоядерный источник выполняет не экономическую функцию, а исключительно управленческую. Для этой цели, в принципе, пригоден любой источник термоядерных нейтронов (непрерывный типа «Токомак» или импульсный, основанный на горении маленьких шариков – мишеней, разжигаемых лазерными лучами). Перспективным нейтронным источником может быть горение DT-газа, разжигаемого в центральной камере с помощью лазера. Лазер вместе с его энергетикой находится от реактора на расстоянии в несколько десятков метров. Связь осуществляется только через узкие каналы для подачи света в мишенную камеру небольших размеров. Лазер и реактор конструктивно развязаны.

Возможен двухкаскадный вариант гибридного реактора, состоящий из быстрого внутреннего предусилителя и наружнего теплового бланкета. Термоядерные нейтроны сначала размножаются во внутреннем каскаде, затем поступают в наружный, где замедляются и еще раз размножаются. Осуществляется поток нейтронов от центра к периферии, причем обратный поток тепловых нейтронов на внутренний каскад предельно подавлен в силу выбранной геометрии и наличия поглотителя тепловых нейтронов между каскадами. В результате такого «вентильного» эффекта удается, сохраняя приемлемую подкритичность (0,95), безопасно многократно повысить размножение нейтронов за счет ядерных делений. Суммарный коэффициент, выражающий отношение делительной энергии к термоядерной, достигает значения 5000, что, естественно, благоприятно отражается на требованиях к нейтронному источнику, т.е. лазеру. Для реактора мощностью 300 Мвт (100 МВт электрических) нейтронный источник должен иметь выход 1016 нейтронов в секунду. К сожалению, лазера с энергией 300 кДж и частотой импульса 1 Гц пока (2001 г.) не существует.

Замечание. В гибридной схеме, в которой организован преимущественно односторонний поток нейтронов от центра реактора наружу с подавлением воздействия нейтронов из периферийной области на центральную, основная энергия – делительная, лазер усложняет конструкцию, но вместе с тем придает реактору высокую степень безопасности, простоту управления, большое выгорание и экономию топлива. В реакторе удается достигнуть очень высокого энергетического коэффициента (отношение общей энергии к термоядерной) на уровне 10000. При этом сохраняется безопасный уровень подкритичности установки в целом, k=0,9-0,95.

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