proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2022 год
  Агентство  ПРоАтом. 25 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
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
· Больше про Атомная наука
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Атомная наука:
Сомнений не осталось, LENR существует

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 4.2
Ответов: 10


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 8 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

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 ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.12 секунды
Рейтинг@Mail.ru