|
Навигация |
|
|
|
Журнал |
|
|
|
Атомные Блоги |
|
|
|
PRo IT |
|
|
|
Подписка |
|
|
|
Задать вопрос |
|
|
|
Наши партнеры |
|
|
|
PRo-движение |
|
|
|
PRo Погоду |
|
|
|
Сотрудничество |
|
|
|
Время и Судьбы |
|
|
| |
[13/10/2010] Проблема дизайна трубы и мелодичности свистка
С.П.Распопин, профессор-консультант кафедры редких металлов и наноматериалов Уральского государственного технического университета До каких пор атомная энергетика будет находиться в тупике?
Много большей частью пустых разговоров о насущной необходимости возрождения промышленности (особенно в последнее время) наш народ слушает и смотрит по радио и телевидению. Кто не согласится и кого надо уговаривать, что нужно модернизировать производство, внедрять новые, более эффективные технологии? Необходимы энергичные, четко спланированные действия. Каковы же они?
Не будучи достаточно компетентными о состоянии дел во всех отраслях, постараемся разобраться с тем, что творится в атомной энергетике. Отдавая должное сделанному предшественниками, - умными и дальновидными руководителями главков Минсредмаша, в первую очередь - начальниками и сотрудниками Научно-технического управления (НТУ): Н.М.Синевым, А.К.Кругловым, Г.М.Лямкиным, М.Е.Кемеровой, М.С.Гусаровым, А.Ф.Царенко и другими, невозможно не видеть отсутствия понимания проблем развития атомной энергетики нынешними бог весть откуда пришлыми руководителями «Росатома». Два века тому назад появились стефенсоновские паровозы. 50-60 лет их совершенствование сводилось к улучшению дизайна трубы и мелодичности свистка. В атомной энергетике случилось нечто подобное. Конструкторы ядерных реакторов (ЯР) зациклили свое внимание на улучшении стойкости в нейтронных потоках твердотопливных тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) и их сборок (ТВС). Виднейшие специалисты, прежде всего металловеды, трудились, подбирая составы ядерного топлива (ЯТ), оболочек ТВЭЛ, способов их нанесения... Благодаря обширным исследовательским и опытно-конструкторским работам в этих направлениях были достигнуты некоторые результаты. В частности, была повышена безопасность и очень важная характеристика - глубина выгорания делящихся изотопов, что позволило несколько сократить количество облученного ядерною топлива (ОЯТ), периодически выводимою из активной зоны (АЗ) ЯР на длительное «остывание» и переработку его по несовершенному до сего времени водному ядерно-топливному циклу (ЯТЦ). Достигнутые результаты следует считать скромными, давно требующими коренного пересмотра всех технологических процессов изготовления, использования ЯТ и ЯТЦ его переработки. В противном случае будет продолжаться накопление гигантских количеств ОЯТ, в котором задалживается на очень длительное время много делящегося урана-235 и плутония-239. Что и видно по масштабам наполнения создаваемых сухих хранилищ и бассейнов. Сложившаяся ситуация заставляет делать выводы о несостоятельности концепции использования твердотопливных ТВЭЛ для энергетических ЯР как на тепловых, так и на быстрых нейтронах. Вызывает удивление бойкая международная торговлишка «стефенсоновскими паровозами» на условиях, которые вряд ли принесут коммерческие выгоды России. Давно пора создавать совершенно новые энергетические ЯР последующих поколений на быстрых нейтронах с мобильными разновидностями ЯТ. А также осваивать безводные ЯТЦ переработки ОЯТ, полностью отказавшись от ставших совсем несуразными водных технологий, причиняющих много хлопот экологам, да и многим причастным к этому безобразию. В каком темпе и куда продвигаются исследования, направленные на создание энергетических ЯР можно судить по тому, что провозглашали наши руководители всех уровней и публиковалось за минувшие 15-20 лет. Грустно и стыдно признать, что доктрины и программы оказались пустословием. И это несмотря на множество предложений об иных путях и конкретных эффективных решениях, публиковавшихся в материалах конференций, совещаний, в журнальных статьях... Нам в свое время понравилась статья Н.С.Королевой (журнал "Атомная стратегия", апрель 2005 г.) «Почему у быстрых реакторов черепаший шаг?». В ней высказаны мнения достаточно широкого круга специалистов о том, что надо предпринимать. Казалось, что за пять(!) прошедших лет даже черепаха сколько-то проползет. Ан нет! Никакого продвижения ЯР на быстрых нейтронах незаметно. Следует обратить внимание, что «черепаха» вроде бы ползет назад, судя по очередному продлению сроков неизвестно для чего 27 лет сооружаемого реактора БН-800. В более близкой по времени информации («Атом-пресса» №40,окт.2009г.) опубликована статья В.Степанюка «Какая ядерная энергетика нужна обществу?», удивляющая повторами банальных истин. Например, в докладе проф. МИФИ Б.Гордона под тем же названием, что и статья, сказано: «Атомная энергетика должна быть не только безопасной, но и надежной, дешевой, практичной, экологически чистой.»; «...одна из главных целей второго атомного проекта - поиск принципиально иных революционных типов ядерных реакторов, разаботанных специально для энергетики». МИФИ, как носитель неувядаемых традиций профессора С.Б.Шихова, предложил что-либо в этом направлении? Мы предлагаем на той же Белоярской площадке, осваиваемой в шестидесятые годы минувшего столетия мощным трестом «Уралэнергострой» (руководитель - незабвенный А.К.Поляковский) и организованными в стройотряды деловитыми, понимающими значение котлованов и закладываемых фундаментов, студентами физико-технического факультета УПИ, сооружать энергетические опытные ЯР на быстрых нейтронах с мобильными АЗ в виде солевых и металлических расплавов. Изыскания научно-технических основ таких ЯР последующих поколений проводились с 1956 года на кафедрах редких металлов и молекулярной физики нашего Уральского политехнического института. В 1958 г они были одобрены научным руководителем ФЭИ А.И.Лейпунским, активно поддерживались руководителями НТУ Минсредмаша и хорошо финансировались до 1993 г. За этот период в тесном содружестве с НИИАР (Руководители: Г.Н.Яковлев, О.Д.Казачковский, В.А.Цыканов) выполнен огромный объём научно-исследовательских работ по разработке различных вариантов безводных способов ЯТЦ переработки ОЯТ, прежде всего ТВС БОР-60, ТВС с виброуплотненными ТВЭЛами и жидко-солевого ЯТ. Наряду с этими работами велись изыскания солевых систем галогенидов, содержащих уран, торий и плутоний, пригодных для реализации в виде расплавленных АЗ и зон воспроизводства (ЗВ) энергетических ЯР на быстрых нейтронах. А также поиски стойких конструкционных материалов и покрытий, стойких в агрессивных средах и нейтронных потоках. Достаточно сказать, что кафедрой редких металлов и наноматериалов физико-технического факультета Уральского государственного технического университета - УПИ получено 237 авторских свидетельств и патентов на изобретения (в т.ч.на методические). Только в этих направлениях исследований подготовлен 71 кандидат наук, из которых 19 впоследствии сформировали самостоятельные направления, стали докторами наук, видными специалистами: профессорами, зав. кафедрами, ректорами ВУЗов, директорами предприятий... Мы и сейчас готовим и будем продолжать подготовку кадров, ориентированных на внедрение результатов наших исследований. Какие основные преимущества мы видим при использовании гомогенного ЯТ в виде солевых расплавов перед использованием твердотельных ТВЭЛ: 1. Беспредельная радиационная стойкость ионных расплавов. Жесткие бе та- и гамма-излучения могут вызвать только лабильные изменения ионной структуры расплава, но неспособны существенно повлиять на первоначальные свойства ЯТ. Отсюда глубина выгорания делящихся ядер может быть любой заранее заданной по каким-то иным соображениям. 2. Внутренняя безопасность ЯР обусловлена отрицательным коэффициентом реактивности с возрастанием температуры вследствие увеличения объема ЯТ. К тому же полезно использовать и конфигурационное регулирование с переходом цилиндрической формы АЗ в конусообразную. 3. Расплавы солевых систем АЗ , синтезированные из хлоридов урана, тория, плутония, щелочных и щелочно-земельных металлов, совместимы с теплоносителем - жидким свинцом при температурах 327 - 1000 град.С.Нагревая свинец, на котором «плавает» АЗ, до 750 - 800 град.С, его охлаждают в теплообменниках вторичного контура примерно до 400 град.С и возвращают в реактор. В АЗ нет никаких теплообменных устройств. 4. Выделяющиеся газообразные радионуклиды деления (РИД), - в основном изотопы криптона и ксенона, надежно улавливаются из защитной среды над расплавом АЗ - азота термодиффузией и фиксируются на твердых криосорбентах (два патента УПИ). 5. Поведение компонентов ионного расплава АЗ, контактирующего с теплоносителем - свинцом, определяется окислительно-восстановительным потенциалом, устанавливающимся на границе раздела этих фаз, т.е. отношением четырехвалентного урана к трехвалентному в солевой фазе. Вследствие этого все РНД с более электроположительными потенциалами выделения восстанавливаются до металлического состояния и усваиваются свинцом. К таким РНД относятся изотопы: ниобия, молибдена, технеция, рутения, родия, палладия и серебра. А это значит, что при каком-то их накоплении необходимо периодически рафинировать свинец. Не менее важно при этом выделять в отдельную фракцию (или даже фракции), содержащую ценные металлы, которые после определенной выдержки для спада активности, можно выгодно реализовать.
6. Накапливающиеся в АЗ электроотрицательные элементы - РНД , захватывая нейтроны, будут трансмутировать после бета-превращений в стабильные изотопы, что существенно понизит конечную активность РАО.
7. Все вспомогательные операции (синтез ЯТ, корректировку изотопного и массового состава, рафинирование теплоносителя первичного контура-свинца, отверждение РАО) желательно проводить на основной площадке, чтобы устранить перевозки радиоактивных материалов.
Выгоды от внедрения предлагаемого энергетического ЯР на быстрых нейтронах с АЗ в виде хлоридного ионного расплава: 1. Отпадают: сложное пр-во, сертификация ТВЭЛ и ТВС,
2. Замена, корректирование изотопного и массового состава ЯТ АЗ возможны без остановки, или понижения мощности ЯР. Это значимо повысит коффициент использования установленной мощности (КИУМ) ЯР.
3. Радикально изменяемся весь ЯТЦ, так как расплавы АЗ - это готовые электролиты для применения богатейшего арсенала методов современной высокотемпературной электрохимии,
4. В АЗ предлагаемого ЯР полнее используется энергия вторичных бета- и гамма излучений, а не рассеивается в разных сухих и водных хранилищах.
Результаты, полученные на опытных быстрых реакторах, скорее всего убедительно покажут целесообразность создания мощных энергетических ЯР этого поколения.
Дело за финансированием опытно-конструкторских и проектных работ.
|
| |
|
Связанные ссылки |
|
|
|
Рейтинг статьи |
|
Средняя оценка работы автора: 4.2 Ответов: 10
|
|
|
опции |
|
|
|
Re: Проблема дизайна трубы и мелодичности свистка (Всего: 0) от Гость на 13/10/2010 | Какой период удвоения топлива в предложенном реакторе? - Лет 50 (минимум). Какова первичная загрузка Pu239 для реактора гигаваттной мощности? - Тонн 300 (где вы найдете такую прорву плутония?) Господа, все уже давно поняли, что БР- тупиковый путь, кроме производства кандитатов наук из этого ничего не выйдет, природу не обманешь.
|
[ Ответить на это ]
Re: Проблема дизайна трубы и мелодичности свистка (Всего: 0) от Гость на 15/10/2010 | Согласно обзору МАГАТЭ по топливу в инертных матрицах от 2006г. количество плутония в отработанном топливе в мире идет уже на тысячи тонн. Не годится?
|
[ Ответить на это ]
Re: Проблема дизайна трубы и мелодичности свистка (Всего: 0) от Гость на 18/10/2010 | Из этих тысяч 10% в России, то есть 300 тонн. Перерабатывающих мощностей сейчас нет, так что рассчитывать на этот плутоний в ближайшие 20-30 лет 30. В топливном цикле должно находиться как минимум в три раза больше плутония. чем в АЗ реактора (выдержка, переработка). Уже 900 тонн. К середине XXII века Вы накопите топлива для двух реакторов. Хотя, согласен, кандидатов наук за это время можно произвести приличную армию.
|
[ Ответить на это ]
|
|
Re: Проблема дизайна трубы и мелодичности свистка (Всего: 0) от Гость на 13/10/2010 | Гомогенное ЯТ в виде солевых расплавов.
Такие идеи обсуждались на заре. Это был один из вариантов реактора АМ. Несколько вопросов 1. АЗ плавает на поверхности свинца? 2. Удельный вес АЗ? 3. Как с "уносом" частиц АЗ с текущим свинцом 4. Есть ли простой разоез такого реактора (идея)?
|
[ Ответить на это ]
|
|
Re: Проблема дизайна трубы и мелодичности свистка (Всего: 0) от Гость на 15/10/2010 | РАЗГОВОРЫ ПРО "МОДЕРНИЗАЦИЮ": Проблема дизайна трубы и мелодичности свистка
...И МОДЕРНИЗАЦИЯ БЕЗ КАВЫЧЕК
Самая большая в мире «ветряная ферма» заработала в Великобритании Лондон, 23 сентября - РИА Новости. Самая большая в мире прибрежная ветряная электростанция начала в четверг генерировать электроэнергию близ берегов Великобритании, сообщает британский телеканал Sky News. Сооружение ветроэлектростанции (которую также называют «ветряной фермой»), которая расположена в 12 км от побережья английского графства Кент, продолжалось около двух лет и обошлось в 780 миллионов фунтов стерлингов. Электростанция состоит из 100 белых ветряных турбин-мельниц высотой 115 метров, разбросанных на площади около 35 квадратных километров. Общая мощность их составляет 300 мегаватт в год и они смогут обеспечить энергоснабжение по меньшей мере 240 тысяч домов. Источник и подробности: eco.rian.ru/business/20100923/278618770.html [eco.rian.ru]
А Google проинвестирует строительствот сети ветряных электростанций в США на 500.000 домов МОСКВА, 13 октября - РИА Новости. Интернет-компания Google проинвестирует проект ветряной энергетики Atlantic Wind Connection по строительству сети ветрогенераторов на восточном побережье США, сообщило в среду агентство Bloomberg. … На первоначальном этапе реализации сеть протянется примерно на 240 километров и сможет поставлять около двух тысяч мегаватт энергии, достаточных для электрификации 500 тысяч домов... Источник и подробности: www.rian.ru/technology/20101013/285245977.html [www.rian.ru]
|
[ Ответить на это ]
|
|
Re: Проблема дизайна трубы и мелодичности свистка (Всего: 0) от Гость на 15/10/2010 | Тезис о развитии быстрых реакторов, как о модификации мелодичности парового свистка, может быть порождён тольок фундаментальным незнанием - развитие БР ограничивается на сегодня только финансовыми аспектами и со стороны материалов практически не встречает сопротивления.
А вот жидкие топливные соли - это лет 100 на обоснование ресурса корпусных материалов, теплообменников, насосов, датчиков и пр. Может быть в следующем веке после очередной отсрочки термояда за ними и появится коммерческий потенциал, но этот "журавль в небе" прожрёт на экспериментах в разы больше, чем было потрачено на "синицу" БН.
|
[ Ответить на это ]
|
|
Re: Проблема дизайна трубы и мелодичности свистка (Всего: 0) от Гость на 16/10/2010 | Ну почему сто...Ну почему.... Я просто болею от такой гносеологической трусости. Задумайтесь, какими жуткими темпами идет информатизация. Попробуйте их осознать? Надо вкладывать деньги. Государственные. Много,по широкому кругу исследований. И объявить, что это будет долго. 20 лет. Лучше 30. Это стабильность. Широчайший слой просвещенных людей, их семьи, уклад жизни, смыслы жизни (появившиеся вообще-то) и прочее, прочее, прочее. А что вместо этого мы имеем? Сколково и новая ФЦП Росатома. Это надежды на прорыв. Не от хорошей жизни, конечно. (отступление-И опыт Сколково- кошмарный с точки зрения онтологии. Неприемлемый.) Там, в будущем, в котором работает Сколково и Росатом- что вы там видите вокруг? Почти ничего, а вдобавок и пропущены многие годы получения новых знаний и смыслов. Там вокргу вас пусто. И это надо заполнять. И вот вы возвращаететсь и пытаетесь что-то туда ещё перетащить- а вам говорят- денег нет и пошел ты один и подальше... Стало быть, это прорыв куда? |
[ Ответить на это ]
|
|
Re: Проблема дизайна трубы и мелодичности свистка (Всего: 0) от Гость на 17/10/2010 | Обсуждение не по теме. Идея интересная. На поверхности свинца плавает расплав активной зоны. Никаких твэлов, ТВС. Если АЗ в форме конуса, острием вверх, снимается проблема большой утечки. Регулировать можно двигая кусок урана (отражатель) за баком. Вот только взаимодействие расплава с баком реактора-вопрос. Имея 71 диссертаций, можно было написать более внятно.
|
[ Ответить на это ]
|
|
|