Координаты : 43.595039 ° N 112.657156 ° W43 ° 35′42 ″ с.ш., 112 ° 39′26 ″ з.д. /
Экспериментальный реактор-размножитель-II ( EBR-II ) - это быстрый реактор с натриевым теплоносителем, разработанный, построенный и эксплуатируемый Аргоннской национальной лабораторией на Национальной испытательной станции реакторов в Айдахо. [1] Он был остановлен в 1994 году. Хранение реактора было передано Национальной лаборатории Айдахо после ее основания в 2005 году.
Первоначальная эксплуатация началась в июле 1964 года, а критическое значение было достигнуто в 1965 году при общей стоимости более 32 миллионов долларов США (260 миллионов долларов США в долларах 2019 года). Первоначальный акцент при проектировании и эксплуатации EBR-II был сделан на демонстрации полной энергетической установки с реактором-размножителем с переработкой твердого металлического топлива на месте. Топливные элементы, обогащенные примерно до 67% урана-235, были запечатаны в трубы из нержавеющей стали и удалены, когда они достигли обогащения примерно 65%. Трубки были распечатаны и переработаны для удаления нейтронных ядов , смешаны со свежим U-235 для увеличения обогащения и помещены обратно в реактор.
Испытания первоначального цикла размножения продолжались до 1969 года, после чего реактор использовался для проверки концепций интегрального быстрого реактора . В этой роли среда с высокоэнергетическими нейтронами активной зоны EBR-II использовалась для тестирования топлива и материалов для будущих более крупных реакторов с жидким металлом. В рамках этих экспериментов в 1986 году EBR-II подвергся экспериментальному останову, имитирующему полный отказ охлаждающего насоса. Он продемонстрировал свою способность к самоохлаждению топлива за счет естественной конвекции натриевого теплоносителя в период остаточного тепла после останова. Он использовался в роли поддержки IFR и во многих других экспериментах, пока не был выведен из эксплуатации в сентябре 1994 года.
При работе на полной мощности, достигнутой в сентябре 1969 года, EBR-II произвел около 62,5 мегаватт тепла и 20 мегаватт электроэнергии через обычную трехконтурную паротурбинную систему и третичную градирню с принудительным воздушным охлаждением . За время своего существования она произвела более двух миллиардов киловатт-часов электроэнергии, обеспечивая большую часть электроэнергии, а также тепла для объектов Аргоннской национальной лаборатории-Запад.
Дизайн [ править ]
Топливо состоит из урановых стержней диаметром 5 миллиметров и длиной 33 см (13 дюймов). Когда свежий уран-235 был обогащен до 67%, его концентрация упала примерно до 65% после удаления. Стержни также содержали 10% циркония . Каждый топливный элемент помещен в тонкостенную трубку из нержавеющей стали вместе с небольшим количеством металлического натрия. Трубка сверху приварена и образует блок длиной 73 см (29 дюймов). Назначение натрия - функционировать как теплоноситель. По мере того, как все больше и больше урана подвергается делению, в нем появляются трещины, и натрий попадает в пустоты. Он извлекает важный продукт деления, цезий- 137, и, следовательно, становится сильно радиоактивным.. Пустота над ураном собирает газы деления, в основном криптон- 85. Группы штифтов внутри шестиугольных кожухов из нержавеющей стали длиной 234 см (92 дюйма) собраны в виде сот; каждая установка содержит около 4,5 кг (10 фунтов) урана. В целом активная зона содержит около 308 кг (680 фунтов) уранового топлива, и эта часть называется драйвером.
Активная зона EBR-II может вместить до 65 экспериментальных узлов для испытаний на надежность облучения и эксплуатации, работающих на различных видах металлического и керамического топлива - оксидов , карбидов или нитридов урана и плутония , а также металлических топливных сплавов, таких как уран-плутоний-циркониевое топливо. В других местах сборки могут проводиться эксперименты с конструкционным материалом.
Пассивная безопасность [ править ]
Конструкция бассейнового реактора EBR-II обеспечивает пассивную безопасность.: активная зона реактора, оборудование для обращения с топливом и многие другие системы реактора погружены в расплавленный натрий. Предоставляя жидкость, которая легко передает тепло от топлива к хладагенту и которая работает при относительно низких температурах, EBR-II максимально использует преимущества расширения хладагента, топлива и конструкции во время нестандартных событий, которые повышают температуру. Расширение топлива и конструкции в нестандартной ситуации приводит к отключению системы даже без вмешательства оператора. В апреле 1986 года были проведены два специальных испытания EBR-II, в ходе которых основные насосы первичного охлаждения были отключены при полной мощности реактора (62,5 мегаватт, тепловая). Не позволяя нормальным системам останова вмешиваться, мощность реактора упала почти до нуля в течение примерно 300 секунд.Никаких повреждений ни топлива, ни реактора не произошло. В тот же день за этой демонстрацией последовало еще одно важное испытание. Когда реактор снова вышел на полную мощность, поток во вторичной системе охлаждения был остановлен. Это испытание привело к повышению температуры, поскольку теплу реактора некуда было уходить. По мере того, как система охлаждения первого контура (реактора) становилась все более горячей, топливо, натриевый теплоноситель и конструкция расширялись, и реактор остановился. Этот тест показал, что он отключится с использованием присущих ему функций, таких как тепловое расширение, даже если будет потеряна способность отводить тепло от первичной системы охлаждения.так как теплу реактора некуда было уходить. По мере того, как система охлаждения первого контура (реактора) становилась все более горячей, топливо, натриевый теплоноситель и конструкция расширялись, и реактор остановился. Этот тест показал, что он отключится с использованием присущих ему функций, таких как тепловое расширение, даже если будет потеряна способность отводить тепло от первичной системы охлаждения.так как теплу реактора некуда было деваться. По мере того, как система охлаждения первого контура (реактора) становилась все более горячей, топливо, натриевый теплоноситель и конструкция расширялись, и реактор останавливался. Этот тест показал, что он отключится с использованием присущих ему функций, таких как тепловое расширение, даже если будет потеряна способность отводить тепло от первичной системы охлаждения.[2]
EBR-II теперь слит. Остановка EBR-II также включает обработку выгруженного отработавшего топлива с использованием электрометаллургического процесса обработки топлива на установке кондиционирования топлива, расположенной рядом с EBR-II.
Процесс очистки для EBR-II включает удаление и обработку натриевого хладагента, очистку натриевых систем EBR-II, удаление и пассивирование других химических опасностей и приведение деактивированных компонентов и конструкции в безопасное состояние.
Связанные объекты [ править ]
Целью EBR-II была демонстрация работы электростанции с натриевым теплоносителем на быстрых нейтронах с переработкой металлического топлива на месте. Для достижения этой цели по переработке на месте EBR-II был частью более широкого комплекса установок, состоящего из
- Установка кондиционирования топлива: установка для переработки и обработки отработавшего топлива из реакторов EBR-II и других реакторов с использованием установки электрорафинирования для электрометаллургической обработки отработавшего топлива.
- Производство топлива: предприятие по производству металлических тепловыделяющих элементов.
- Пункт исследования горячего топлива: комплекс «горячая камера» для дистанционного обращения и исследования высокорадиоактивных материалов.
- Установка по переработке натрия: установка по переработке химически активного натрия в низкоактивные отходы.
Интегральный быстрый реактор [ править ]
EBR-II послужил прототипом интегрального быстрого реактора (IFR), который был предполагаемым преемником EBR-II. Программа IFR была запущена в 1983 году, но финансирование было прекращено Конгрессом США в 1994 году, за три года до предполагаемого завершения программы. Подразделение General Electric по ядерной энергии , которое участвовало в разработке IFR, представило проект коммерческой версии IFR: реактор S-PRISM . [ сомнительно ]
Галерея [ править ]
EBR-II
Электрорафинер
Катодный процессор
Диспетчерская EBR-II в 1986 году
Схема EBR-II
Схема процесса обращения с отработавшим топливом
См. Также [ править ]
- EBR-I
Ссылки [ править ]
- Цитаты
- ^ Экспериментальный реактор-размножитель II , Аргоннская национальная лаборатория
- ^ «Пассивно безопасные реакторы зависят от природы, чтобы сохранять их прохладными. Перепечатано из Argonne Logos - (Зима 2002 г. - том 20, № 1)» .
- Библиография
- Тилль, Чарльз; Чанг, Юн Иль (2011). Изобилие энергии: история интегрального быстрого реактора, сложная история простой реакторной технологии с упором на ее научную основу для неспециалистов . ISBN 1466384603.
Внешние ссылки [ править ]
- EBR-II на веб-сайте "Реакторы, спроектированные Аргоннской национальной лабораторией".
- Экспериментальный реактор-размножитель-II (21 МБ) Леонард Дж. Кох
- Вестфол, Кэтрин (февраль 2004 г.). «Видение и реальность: история EBR-II» (PDF) . Ядерные новости : 25–32. CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- Пассивно безопасные реакторы зависят от природы, чтобы сохранять их прохладными
