Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Ядерная энергетика будущего  (Прочитано 98970 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн crazy_terraformer

  • *****
  • Сообщений: 11 191
  • Благодарностей: 336
  • AdAstraPerAspera! Вот там мы и будем!Или не будем!
    • Сообщения от crazy_terraformer
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2340 : 24 Мая 2020 [00:42:10] »
Малый тяжеловодный с бланкетом и частью стержней из тория в АЗ с хорошей экономичностью не сделать?
Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ пайдиомь мы чьюжымь вна абедъ!

Следи за собой! Будь осторожен!(с)

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2341 : 24 Мая 2020 [01:38:59] »
Малый тяжеловодный с бланкетом и частью стержней из тория в АЗ с хорошей экономичностью не сделать?

Формально можно, со сложно профилированной АЗ с несколькими зонами обогащения и короткой компанией, что-то типа того, что делала во время эксперимента на реакторе  Шиппингпорта. Но для реального энергетического реактора это всё малопригодно, слишком сложно и неудобно.

Ну а что касается того как падает КВ у реактора с торием с уменьшением мощности реактора, то тут есть такие расчёты (см. приложенный файл) (в них конечно же загрузка АЗ бралась однородной, без сложного профилирования зон обогащения). Тут правда расчёт не для тяжеловодника, а для легководника с плотной решёткой, и не для равновесного изотопного состава урана в ториевом цикле, а для чистой смеси Th-232 - U-233. Но в общем и для тяжеловодника с топливом равновесного состава картина будет в целом отличаться не сильно. В общем делать ториевый бридер с тепловой мощностью менее 500 - 600 МВт тепловой выглядит делом малоперспективным.   
« Последнее редактирование: 24 Мая 2020 [02:49:44] от AlexAV »

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2342 : 24 Мая 2020 [03:30:46] »
Цитата
Эксплуатация реактора Shippingport с ториевым топливом показали, что он не увеличивает срок эксплуатации активной зоны, но зато позволяет достичь коэффициента воспроизводства больше единицы, что ведет к наработке делящегося изотопа урана 233
Кузнецов, М. С. Преимущества тория в ЯТЦ / М. С. Кузнецов, С. А. Монгуш, А. В. Чуйкина. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 10 (90). — С. 40-44. — URL: https://moluch.ru/archive/90/18996/ (дата обращения: 14.05.2020).

В этом отчёте можно найти более подробную информацию о данном эксперимент: https://www.osti.gov/servlets/purl/6077609

В эксперименте использовался легководный реактор не очень большой мощности (240 МВт тепловой), но с очень сложной АЗ. Там было 9 зон с различным обогащением в очень сложной пространственной конфигурации. Благодаря этому там действительно получилось добиться КВ чуть больше 1 на уровне 1.01. Правда при загрузке торий - чистый уран-233 (на числом уране-233 КВ больше, чем на уране равновесного изотопного состава). Выгорание при котором это значение также было довольно скромным. Ядро в среднем - 12.5 МВт сутки/кг, стандартный бланкет - 5.9 МВт сутки/кг, сглаживающий бланкет - 5.6 МВт сутки/кг, отражающий бланкет - 0.16 МВт сутки/кг.

В общем сами по себе полученные там результаты весьма интересны, но непосредственно на энергетические реакторы его перенести не получится. Слишком сложная конфигурация АЗ и слишком малое выгорание достигается. Впрочем от легководника (особенно такой малой мощности) тут особо выдающихся результатов ждать и не стоит. Для такого реактора уже то что КВ>1 удалось получить хоть как-то - уже хорошо (тут благодаря сложной организации АЗ). Для тория тяжеловодник подходит куда больше, ну и мощность (точнее объём АЗ) лучше повыше.

Оффлайн crazy_terraformer

  • *****
  • Сообщений: 11 191
  • Благодарностей: 336
  • AdAstraPerAspera! Вот там мы и будем!Или не будем!
    • Сообщения от crazy_terraformer
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2343 : 25 Мая 2020 [05:15:43] »
Похоже на то, что в последних поколениях реакторов CANDU решена проблема коррозии труб?
Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ пайдиомь мы чьюжымь вна абедъ!

Следи за собой! Будь осторожен!(с)

Оффлайн pklАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 5 255
  • Благодарностей: 59
    • Сообщения от pkl
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2344 : 28 Мая 2020 [15:46:44] »
Вот любопытная новость:
Цитата
Предложен проект реактора, сочетающий шаровые твэлы и жидкосолевой теплоноситель
...В качестве теплоносителя в этом реакторе будет использоваться расплав фторида бериллия. Как отмечают представители Kairos, расплавленные фториды обладают идеально подходящими для теплоносителя свойствами – хорошая способность передачи тепла, химическая устойчивость и способность удерживать в себе радиоактивные продукты деления (которые могут быть впоследствии извлечены для утилизации с помощью простых химических технологий).

В свою очередь, в качестве топлива для реактора будет использоваться топливо под названием TRISO (tristructural isotropic), в котором твэлы имеют шарообразную форму и состоят из трёх слоёв: внутренний шарообразный топливный сердечник из оксида урана, окружающий его слой графитового замедлителя, и внешняя металлическая или керамическая оболочка...
https://www.atomic-energy.ru/news/2020/05/28/104095
Кто-нибудь может прокомментировать, это даёт какие-то преимущества?
Celestron PowerSeeker 114 EQ, но хочется большего

Сверхцивилизация - это цивилизация, овладевшая всеми практически значимыми технологиями, которые вообще допустимы законами природы.

Оффлайн Lieut

  • *****
  • Сообщений: 1 560
  • Благодарностей: 61
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Lieut
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2345 : 28 Мая 2020 [19:44:29] »
Бериллий очень хорош и в качестве размножителя и в качестве замедлителя нейтронов (только зачем графитовый замедлитель тогда в шарообразных ТВЭЛах?).
Но он очень дорогой и крайне токсичный.

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2346 : 28 Мая 2020 [22:59:12] »
Кто-нибудь может прокомментировать, это даёт какие-то преимущества?

Речь о том, что хотят использовать FLiBe (стехиометрическая смесь фторида лития и фторида бериллия, соответствующая Li2BeF4) в качестве теплоносителя в "шариковых" реакторах вместо гелия. Т.е. вместо того, что бы через АЗ заполненную шариками продувать гелий - залить её расплавом соли.

Плюсы этого решения:
- Безопасность. FLiBe - инертная соль не взаимодействующая с воздухом и имеющая очень высокой температурой кипения. Замена гелия на FLiBe снимает ряд вопросов по безопасности (скажем потерю охлаждения из-за нарушения герметичности первого контура или риск, что каким-то образом в первый контур вместо гелия попадёт воздух, что в АЗ заполненной графитом может привести к совсем нежелательным последствиям). Так как FLiBe - полностью инертен к графиту при любой температуре и не растворяет его, а кипит он лишь при температуре 1430 градусов, то такая АЗ скорее всего будет сохранять полную безопасность даже при аварии с почти полной потерей охлаждения. Опять же слой жидкой инертной соли гарантирует, что воздух не доберётся до графита ни при каких обстоятельствах.

- Лучшие свойства как теплоносителя по сравнению с газом. Это позволяет поднять плотность мощности выделяемой в реакторе по сравнению со случаем использования газового охлаждения.

- FLiBe хорошо удерживает в растворённом виде актиноиды и многие продукты деления (которые могут туда попасть при нарушение герметичности ТВЭЛов) не давая им распространяться в случае такой утечки за пределы первого контура.

- FLiBe (в том случае, конечно, если при его приготовление используется фторид лития-7, очень хорошо очищенный от лития-6 очень сильно поглощающего нейтроны) - сам по себе хороший замедлитель нейтронов с довольно малым их поглощением. Т.е. нейтронная экономика реактора в этом случае также может быть весьма хорошей.

Но как обычно на эти плюсы приходится и целый набор минусов:

- Высокий уровень производства трития в реакциях Li-7 + n = He-4 + T + n и Li-6 + n = He-4 + T (небольшая примесь лития-6 там всё равно будет присутствовать всегда, как не очищай). Тритий - субстанция очень неприятная, очень подвижная, проходит через многие конструкционные материалы. Защита, позволяющая не допустить его воздействие на персонал и выхода в окружающею среду - всегда является довольно сложной проблемой. Так как тритий может диффундировать через сталь и никелевые сплавы, а уровень его генерации неизбежно будет достаточно высок, то тут явно будут проблемы и с загрязнением тритием воды второго контура, что как-то совсем неприятно.

- Высокая вязкость FLiBe, что затрудняет его прокачку через АЗ. Кроме того, его достаточно высокая температура плавления (459 градусов, выше, чем у свинца)  создаёт риск его застывания в трубопроводах и теплообменниках. Бороться с этим можно, но дополнительные технические сложности это неизбежно создаст.

-  FLiBe, так как содержит дорогой и дефицитный бериллий, сам по себе весьма дорогой теплоноситель. Что тоже весьма неприятно в плане экономики такого реактора.

Но в целом использование расплавов солей в качестве теплоносителя первого контура - направление довольно интересное. По сути - новое к трём существующим классическим (газ, вода, жидкий металл (натрий, свинец или свинец-висмутовая эвтектика)). Будет довольно интересно посмотреть что из этого выйдет. В конце-концов мир расплавов солей одним FLiBe не ограничен. Проблема высокой вязкости и высокой температуры плавления у них общая (и собственно та из-за которой мы их не видим в технике сейчас), но проблема трития и цены теоретически может быть решена переходом на другие солевые составы. Если теплофизические проблемы удастся решить для FLiBe - весьма вероятно их удастся решить и для других солевых композиций. В плане создания реактора с очень высокими требованиями к безопасности расплавы инертных к воздуху солей в качестве теплоносителя первого контура могут быть весьма интересны.
« Последнее редактирование: 28 Мая 2020 [23:36:21] от AlexAV »

Оффлайн pklАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 5 255
  • Благодарностей: 59
    • Сообщения от pkl
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2347 : 29 Мая 2020 [15:15:07] »
Цитата
В конце-концов мир расплавов солей одним FLiBe не ограничен.
Спасибо. Я прочитал и задумался: а нельзя ли подыскать какую-то другую соль? Чем, например, хлорид натрия не подходит? Лития?
Celestron PowerSeeker 114 EQ, но хочется большего

Сверхцивилизация - это цивилизация, овладевшая всеми практически значимыми технологиями, которые вообще допустимы законами природы.

Оффлайн crazy_terraformer

  • *****
  • Сообщений: 11 191
  • Благодарностей: 336
  • AdAstraPerAspera! Вот там мы и будем!Или не будем!
    • Сообщения от crazy_terraformer
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2348 : 29 Мая 2020 [18:26:51] »
У хлора аномально высокое сечение поглощения тепловых нейтронов.
Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ пайдиомь мы чьюжымь вна абедъ!

Следи за собой! Будь осторожен!(с)

Оффлайн gennadij

  • *****
  • Сообщений: 799
  • Благодарностей: 32
  • Приходя не радуйся, уходя не грусти.
    • Сообщения от gennadij
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2349 : 28 Июл 2020 [17:49:14] »
 "Во Франции начинается сборка крупнейшего в мире термоядерного экспериментального реактора ITER". Прямая трансляция.
 https://naked-science.ru/article/physics/stroitelstvo-krupnejshego-v-mire-termoyadernogo-eksperimentalnogo-reaktora-iter
 
« Последнее редактирование: 28 Июл 2020 [17:56:08] от gennadij »
Разум человеческий может воспринять всё, ...если только уметь им пользоваться.

" Я верю, что у этой Вселенной есть какое-то объяснение, которое кто-то может назвать Богом." 
                                                                             Илон Маск.

Оффлайн AndrejM

  • *****
  • Сообщений: 1 122
  • Благодарностей: 9
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от AndrejM
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2350 : 28 Июл 2020 [20:39:54] »
Будем ждать результатов.
Интересно какой КПД получится в 25ом ?
Нам нужно будущее поэтому его нужно делать.

Оффлайн Mercury127

  • *****
  • Сообщений: 6 272
  • Благодарностей: 377
  • Мне нравится эта соцсеть! :D
    • Сообщения от Mercury127
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2351 : 28 Июл 2020 [20:43:52] »
0%.
Бронежилет — лучше для мужчины нет!

Оффлайн mbrane

  • *****
  • Сообщений: 13 632
  • Благодарностей: 292
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от mbrane
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2352 : 29 Июл 2020 [01:54:08] »
Цитата
В конце-концов мир расплавов солей одним FLiBe не ограничен.
Спасибо. Я прочитал и задумался: а нельзя ли подыскать какую-то другую соль? Чем, например, хлорид натрия не подходит? Лития?
тем что у хлора-35 (коего 75% в хлоре) сечение захвата нейтронов немерянное, да и у 37 тоже достаточно высока
https://www.ippe.ru/libr/pdf/17cl.pdf

Оффлайн Сергей Н

  • ***
  • Сообщений: 156
  • Благодарностей: 9
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Сергей Н
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2353 : 29 Июл 2020 [05:11:04] »
Цитата
В конце-концов мир расплавов солей одним FLiBe не ограничен.
Спасибо. Я прочитал и задумался: а нельзя ли подыскать какую-то другую соль? Чем, например, хлорид натрия не подходит? Лития?
тем что у хлора-35 (коего 75% в хлоре) сечение захвата нейтронов немерянное, да и у 37 тоже достаточно высока
https://www.ippe.ru/libr/pdf/17cl.pdf
64,2 против 1,583 у 37Cl.

Оффлайн mbrane

  • *****
  • Сообщений: 13 632
  • Благодарностей: 292
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от mbrane
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2354 : 29 Июл 2020 [11:37:03] »
64,2 против 1,583 у 37Cl.
сравните с фтором https://www.ippe.ru/libr/pdf/09f.pdf

Оффлайн Сергей Н

  • ***
  • Сообщений: 156
  • Благодарностей: 9
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Сергей Н
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2355 : 30 Июл 2020 [02:53:03] »
сравните с фтором https://www.ippe.ru/libr/pdf/09f.pdf
Сравнивать надо не с фтором, а с ураном, у которого 584 барн. Так что потери нейтронов (захват хлором) будут незначительны.

Оффлайн mbrane

  • *****
  • Сообщений: 13 632
  • Благодарностей: 292
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от mbrane
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2356 : 30 Июл 2020 [03:01:52] »
сравните с фтором https://www.ippe.ru/libr/pdf/09f.pdf
Сравнивать надо не с фтором, а с ураном, у которого 584 барн. Так что потери нейтронов (захват хлором) будут незначительны.
речь идет о теплоносителе, коего немерянно и аотери нейтронов будут существенны...
« Последнее редактирование: 30 Июл 2020 [09:41:26] от mbrane »

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2357 : 30 Июл 2020 [16:09:12] »
Сравнивать надо не с фтором, а с ураном, у которого 584 барн. Так что потери нейтронов (захват хлором) будут незначительны.

Вот только надо сравнивать не с U-235, а с U-238. :) При работе реактора в стационарном режиме в тепловом спектре U-235 даёт около 2 нейтронов на захват. Из этих двух нейтронов один должен поглощаться опять же делящимся изотопом (U-235/Pu-239/U-233), а один - должен куда-то деваться, т.е. поглощаться фертильным материалом (U-238/Th-232), теплоносителем, СУЗ или уходить из АЗ. В хорошем реакторе поглощение теплоносителем, СУЗ и утечка должны быть минимальны, а избыточные нейтроны максимально поглощаться фертильным материалом, таким образом частично восполняя расход делящегося изотопа.

Так вот. Сечение поглощения тепловых нейтронов U-238 всего 2.68 барн и соизмеримо с сечением захвата даже Cl-37. А так как в АЗ реактора атомов теплоносителя обычно больше, чем атомов урана - это будет вести к тому, что при использование хлоридов в тепловом спектре значительная часть избыточных нейтронов будут поглощаться не фертильным материалом, а теплоносителем. КВ такого реактора будет близок к нулю, а расход природного урана на единицу энергии значительно больше, чем даже у водо-водяных реакторов.  Ну и кому такой реактор нужен?

Нет, я понимаю, что если взять высокообогащённый уран, то можно добиться критичности даже в реакторе из борированной стали в который будет залито практически всё что угодно. Сечение захвата нейтронов U-235 велико и путём роста обогащения можно побороть практически любое увеличение паразитного поглощения в теплоносителе и конструкции. Но топливная экономика такого реактора с каким-то практическим применим в области большой энергетики будет просто заведомо несовместима.

А если требуется реактор с высоким КВ и низким расходом природного урана - то поглощение в теплоносителе должно быть очень мало, на много ниже, чем поглощение фертильным материалом. Собственно поглощение даже 5% - 10% нейтронов теплоносителем - это уже плохо и будет весьма чувствительным образом сказываться на КВ. В результате использование хлоридов для реакторов работающих в тепловом и промежуточном спектре - вообще практически невозможно.

В быстром (где и нейтронов на захват больше получается (соответственно и допустимые потери выше) и собственно захват теплоносителем уменьшается) - их использование обсуждается. Однако тут тоже имеется серьёзная проблема. Пока не найдено материалов устойчивых к коррозии в расплавах хлоридов под облучением (для фторидов - нашли, это прежде всего сплавы никеля и молибдена, а для хлоридов - нет). Из-за этих проблем на текущий момент каких-то реальных проектов реакторов с теплоносителем на основе расплавов хлоридов нет (есть только обсуждение концепций в литературе без реальных планов реализации).

Пока не найдут материал устойчивый к коррозии хлоридов под облучением и пригодный для быстрых реакторов по нейтроно-физическим свойствам (материал должен слабо поглощать и замедлять нейтроны в быстром спектре) - никаких реальных подвижек тут не будет.
« Последнее редактирование: 30 Июл 2020 [16:17:07] от AlexAV »

Оффлайн crazy_terraformer

  • *****
  • Сообщений: 11 191
  • Благодарностей: 336
  • AdAstraPerAspera! Вот там мы и будем!Или не будем!
    • Сообщения от crazy_terraformer
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2358 : 30 Июл 2020 [16:51:35] »
Пока не найдено материалов устойчивых к коррозии в расплавах хлоридов под облучением (для фторидов - нашли, это прежде всего сплавы никеля и молибдена, а для хлоридов - нет)
Подходят для создания аппаратов и трубопроводов в технологии фтораммонийной разделения силикатов по данным ссылкам http://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/6398/1/thesis_tpu-2008-1.pdf  https://yandex.ru/patents/doc/RU2324746C1_20080520 ?
Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ пайдиомь мы чьюжымь вна абедъ!

Следи за собой! Будь осторожен!(с)

Оффлайн snickers

  • *****
  • Сообщений: 2 944
  • Благодарностей: 124
    • Сообщения от snickers
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #2359 : 05 Авг 2020 [11:55:28] »
Министерство финансов России вышло с предложением о сокращении финансирования развития атомной отрасли на период 2021-2023 годов  - необходимо сократить финансирование на 67,5 миллиарда рублей.
Вперед в будущее... пока кто то думает про ->  фтораммонийной разделения силикатов ))), бухгалтерия считает убытки.
Убрал .. вот кто трет сообщения...)