Быстрые реакторы естественной безопасности с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем

Концептуальный проект быстрого реактора со свинцовым теплоносителем (БРЕСТ-300) естественной безопасности.

По своим физическим и техническим принципам быстрые реакторы с жидкометаллическим охлаждением имеют наибольший потенциал внутренне присущей безопасности, далеко не полностью реализованный в их первом поколении.

Основные технические характеристики реактора.

Самолет с ядерным двигателем NB-36H (X6)

Описание работы реактора Циркуляция СТ в реакторе обеспечивается 8 осевыми главными циркуляционными насосами.

Нейтронно-физические характеристики реактора Критерии физического проектирования активной зоны и методики расчетов .

Описание компоновки и состава активной зоны Активная зона реактора БРЕСТ-2400 собрана из бесчехловых ТВС, имеющих в сечении квадратную форму.

Методика физических расчетов. Нейтронно-физический расчет, связанный с выбором состава и геометрии активной зоны, определением интегральных нейтронных полей и полей энерговыделения, коэффициентов реактивности и др. проводился в програмном коде МСU.

Выборочные результаты расчета. В ходе расчета были получены следующие  основные результаты:Эффективный коэффициент размножения нейтронов, что заметно выше значений  для реактора БРЕСТ-ОД-300.

Краткое описание элементов, входящих в состав реактора Активная зона.

Блок ПГ-ГЦН предназначен для установки парогенератора, циркуляционного насоса, фильтров, массобменников, каналов нормального и аварийного расхолаживания, организации тракта циркуляции теплоносителя в реакторе.

Канал нормального и аварийного расхолаживания .

Парогенератор предназначен для выработки пара закритических параметров за счет тепла, переносимого теплоносителем из активной зоны реактора.

Материалы парогенератора:камеры питательной воды и перегретого пара, переходники между крышкой парогенератора и камерами – сталь 10Х9МФБ;

Главный циркуляционный насос (ГЦН) предназначен для создания необходимого уровня циркуляции теплоносителя в реакторе.

Перегрузка ТВС и элементов активной зоны Перегрузочный комплекс ПК-2000 предназначен для транспортировки ТВС, блоков свинцового отражателя и органов СУЗ (элементов активной зоны, далее ЭАЗ) из пенала передаточной тележки отделения переработки ТВС в активную зону реактора и обратно, а также для перестановки ЭАЗ в активной зоне реактора и во внутриреакторном хранилище.

Транспортирование ЭАЗ от РУ до переработки ТВС производится по специальному каналу тоннелю с помощью транспортера элементов активной зоны (ТЭАЗ).

Конструкция активной зоны и ее элементов. Состав активной зоны и ее окружения.

Тепловыделяющая сборка В АК3 реактора БРЕСТ-2400 применены ТВС квадратной формы сечения с возможностью размещения 17 твэлов с шагом 13.6 мм вдоль

Быстрые реакторы естественной безопасности с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем (БРЕСТ).

Ядерная энергетика на реакторах уже в 70-80-е гг. стала крупным сектором энергетики многих стран. Главная задача нового поколения быстрых реакторов – безопасность и экономическая конкурентоспособность по сравнению с электроэнергетикой на органическом топливе при практически неограниченной ресурсной базе по топливу, решение задач нераспространения и разумной минимизации РАО, т.е. решение задач крупномасштабной энергетики. Все эти задачи могут быть решены при развитии ядерной энергетики на реакторах типа БРЕСТ. Базовым реактором для развития крупномасштабной ядерной энергетике может стать реактор БРЕСТ-1200 (рис. 1) электрической мощностью 1200 МВт.

В реакторах БРЕСТ внутренне присущая безопасность обеспечивается:

использованием высококипящего, радиационно стойкого и слабо активируемого свинцового теплоносителя, химически пассивного при контакте с водой и воздухом, что позволяет осуществлять теплоотвод при низком давлении в корпусе реактора и исключает пожары, химические и тепловые взрывы при разгерметизации контура, течах парогенератора и любых перегревах теплоносителя;

использованием плотного и теплопроводного мононитридного топлива, работающего при низких температурах (Тмах<1150 К при Тпл=3100 К), что обеспечивает малые величины радиационного распухания (~1% на 1% выгорания) и выход газовых продуктов под оболочку твэла;

выбором конструкции активной зоны со свинцовым отражателем, состав и геометрия которых обеспечивают полное воспроизводство топлива (КВА»1), небольшие по величине и отрицательные мощностной, температурный и пустотный эффекты реактивности, небольшой суммарный запас реактивности (Dk/k<bэф), исключающий неконтролируемый разгон реактора на мгновенных нейтронах при несанкционированном взводе всех органов регулирования в любом состоянии реактора.

Реализация указанных принципов позволяет отказаться от ряда инженерный систем безопасности и существенно удешевить реакторную установку по сравнению с другими концепциями быстрых реакторов. Сравнительные экономические оценки затрат на сооружение и эксплуатацию реакторов БРЕСТ показали, что уровень этих затрат не выше, чем у легководных реакторов.

 

 

 

Рис. 1. БРЕСТ-1200:

1 - парогенератор; 2 - теплоизоляция; 3 - напорная камера;

4 - механизм перегрузки; 5 - поворотные пробки; 6 - верхняя плита;
7 - газовый объем; 8 - циркуляционный насос; 9 - стенка бетонной шахты; 10 - опорная решетка; 11 - активная зона

Лекции, примеры выполнения задания. Начертательная геометрия, математика, физика