Geum.ru

Тезисы международного

Вид материалаТезисы

Содержание


Микротвэльный автономный расплавно-солевой реактор (МАРС)
РНЦ “Курчатовский институт”, г. Москва, Россия
диаметр/высота теплообменника, м
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   20

На рисунках 2 и 3 представлены результаты расчетов изменения мощности и реактивности при переходных процессах, возникающих вследствие снижения расхода теплоносителя без срабатывания защиты, смоделированные с помощью аналитического кода ARGO. Как только расход теплоносителя активной зоны снижается выключением насоса без остановки реактор температура теплоносителя и топлива возрастает и вносится отрицательная реактивность. Анализ выполняется для 10 секунд, за которые расход снижается в два раза, с исходной температурой на входе активной зоны 900 oC и 1150 oC на выходе. Максимальная температура теплоносителя во время переходного процесса достигает 1350 oC, при этом кипение свинца (Ткипения около 1737 oC) не происходит. Как видно из рисунка 3, мы получили хорошие результаты и подтвердили наличие одного из внутренних свойств безопасности активной зоны МДБР в случае аварии со снижением расхода теплоносителя без срабатывания защиты, которое основано на высокой температуре кипения теплоносителя.

0.2




Теплон.

Структура


0.0


доплер


-0.2


Основ-е АЗ


-0.4

Топл



-0.6

чист


-0.8


0 200 400 600 800 1000

Время, с


Рис. 2. Мощность реактора

и расход теплоносителя

Рис. 3. Изменение реактивности (переходный процесс со снижением расхода теплоносителя)



* * *

Микротвэльный автономный расплавно-солевой реактор (МАРС)




Алексеев П.Н., Белов И.А. Пономарев-Степной Н.Н., Субботин С.А., Удянский Ю.Н., Чибиняев А.В., Щепетина Т.Д. , Фомиченко П.А.,




РНЦ “Курчатовский институт”, г. Москва, Россия

Микротвэльный автономный расплавно-солевой реактор (МАРС) обладает следующими качествами:
  • Предельная безопасность эксплуатации ЯЭУ, гарантирующая на физическом и техническом уровне предотвращение выхода продуктов деления и вредных веществ за пределы АЭС в количестве, превышающем допустимые нормы.
  • Высокая экологичность, обеспечивающая минимальный уровень теплового, радиационного и химического загрязнения окружающей cреды (воздушного пространства, акваторий, поверхностных слоёв почвы) и минимальное изменение естественных условий внешней среды.
  • Высокая термодинамическая эффективность ЯЭУ, характеризуемая совершенством цикла конверсии тепла в электричество (КПД30%) и минимальными потребностями в электроэнергии на собственные нужды (~1%).
  • Высокая эффективность использования ядерного топлива.
  • Большая кампания реактора (~10 лет).
  • Высокий уровень естественной циркуляции теплоносителя первого контура.
  • Независимость от источников воды.
  • Сборка реакторного блока на заводе-изготовителе.
  • Транспортабельность ЯЭУ.
  • Приемлемые удельные капитальные затраты и минимальные сроки строительства АЭС.
  • Минимальное количество технического персонала на АЭС.
  • Минимальные затраты на вывод из эксплуатации ЯЭУ, на обращение и захоронение отработанного ядерного топлива (ОЯТ).

Среди возможных комбинаций типов ядерного топлива, теплоносителя и преобразователя тепла в электричество, способных решать целевые задачи ядерных энергоустановок (ЯЭУ) для удаленных и труднодоступных регионов, особое место занимает комбинация графитовых твэлов на основе микротвэлов, расплавно-солевого теплоносителя первого контура на основе фторидов Li, Na, Be, Zr и газотурбинной установки (ГТУ) с электрогенератором второго контура.

Расплавно-солевые теплоносители на основе фторидов отличаются очень хорошей совместимостью с графитом в широкой области температур (вплоть до ~120013000С). Графит, пропитанный этими солями, становится практически негорючим на воздухе .

Шаровые твэлы, рекомендуемые к применению в качестве топливных элементов в реакторе МАРС прошли технологические и реакторные испытания. Они обоснованы для использования в технических проектах высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов: ВГ-400, ВГМ-50, ВГМ-100. Кроме того, микротвэлы, на основе которых изготавливаются шаровые твэлы, успешно эксплуатировались на реакторах Pich Bottom, Fort St. Vrain в США, AVR и THTR-300 в ФРГ. Переработка ОЯТ на основе микротвэлов может быть осуществлена на основе газофторидной технологии.

На основе газотурбинной установки (ГТУ) может быть создан высокоэффективный, автономный источник электроэнергии с большим ресурсом, работающий без использования воды в качестве теплоприёмника сбросного тепла и в охлаждающих системах, где источником тепла является ядерный реактор с топливом на основе микротвэлов и высокотемпературного расплавно-солевого теплоносителя.

В табл. 1 представлены основные характеристики реактора МАРС для кампаний реактора 15 и 60 лет (вариант 1 и вариант 2).

Таблица 1

N
Характеристики
Вариант 1
Вариант 2

1
Тепловая мощность, МВт
16
16

2
КПД при tвх=00С, %
37
37

3
Диаметр/высота активной зоны, м
3/3
3/3

4
Средняя плотность энерговыделения, МВт/м3
0,75
0,75

5
Расход теплоносителя, кг/c
29,4
29,4

6
Полное количество теплобменников (с учетом резервирования), шт.
6
21

7

диаметр/высота теплообменника, м
0,5/4,6
0,5/4,6

8
Загрузка топлива на один шар, г
5,16
20,63

9
Максимальная температура топлива, 0С
1200
1200

10
Обогащение топлива по 235U, %
10,0
10,0

11
Глубина выгорания топлива, ГВт.сут/тт
98
98

12
Кампания, лет
15
60

13
Флюенс быстрых нейтронов (Е0,183 МэВ) за кампанию на твэл, н/см2
0,53*1021
2,1*1021

14
Флюенс быстрых нейтронов (Е0,183 МэВ) за кампанию на корпус реактора, н/см2
0,33*1021
1,0*1021

15
Отопительное тепло, МВт
8,5
8,5

16
Степень регенерации
0,85
0,85

17
Вес реакторного блока, т
~132
~171

18
Вес ГТУ с электрогенератором, т
26,4
~26,4

19
Диаметр/высота реакторного блока, м
4/10
4/10