Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из реактора с галечным слоем )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Реактора галька слоя ( PBR ) является дизайном для graphite- замедлителя , с газовым охлаждением ядерного реактора . Это тип реактора с очень высокой температурой (VHTR), один из шести классов ядерных реакторов в инициативе поколения IV .

Эскиз реактора с галечным слоем.
Графитовая галька для реактора

Базовая конструкция реакторов с галечным слоем состоит из сферических тепловыделяющих элементов, называемых гальками. Эти камешки размером с теннисный мяч (примерно 6,7 см или 2,6 в диаметре) сделаны из пиролитического графита (который действует как замедлитель) и содержат тысячи микрочастиц топлива, называемых частицами TRISO . Эти топливные частицы TRISO состоят из делящегося материала (такого как 235 U ), окруженного керамическим слоем карбида кремния для структурной целостности и удержания продуктов деления. В PBR тысячи камешков накапливаются для создания активной зоны реактора и охлаждаются газом, например гелием , азотом или диоксидом углерода., который не вступает в химическую реакцию с твэлами. Другие хладагенты, такие как FLiBe (расплавленный фторид, литиевая, бериллиевая соль) [1] ), также были предложены для использования с реакторами, работающими на галечном топливе. [ необходима цитата ]

Некоторые примеры реакторов этого типа заявлены как пассивно безопасные ; [2] то есть устраняет необходимость в дублирующих активных системах безопасности.

Поскольку реактор спроектирован для работы при высоких температурах, он может охлаждаться за счет естественной циркуляции и при этом выжить в аварийных сценариях, которые могут повысить температуру реактора до 1600 ° C (2910 ° F). Благодаря своей конструкции высокие температуры обеспечивают более высокий тепловой КПД, чем это возможно на традиционных атомных электростанциях (до 50%), и имеет дополнительную особенность, заключающуюся в том, что газы не растворяют загрязняющие вещества и не поглощают нейтроны, как это делает вода, поэтому в активной зоне меньше путь радиоактивных жидкостей .

Эта концепция была впервые предложена Farrington Daniels в 1940 - х годах, как говорит, были вдохновлены инновационным дизайном горелки Бенгази пустыни войск британских во Второй мировой войне, но коммерческое развитие не не произошло до 1960 года в немецком реакторе AVR по Рудольфу Шультен . [3] Эта система страдала от проблем, и были приняты политические и экономические решения отказаться от этой технологии. [4] Конструкция AVR была лицензирована в Южной Африке как PBMR и в Китае как HTR-10., последняя в настоящее время имеет единственную в эксплуатации такую ​​конструкцию. В различных формах другие конструкции разрабатываются Массачусетским технологическим институтом , Калифорнийским университетом в Беркли , General Atomics (США), голландской компанией Romawa BV, Adams Atomic Engines , Национальной лабораторией Айдахо , X-energy и Kairos Power.

Конструкция гальки [ править ]

Электростанция с галечным слоем сочетает в себе активную зону с газовым охлаждением [5] и новую упаковку топлива, которая значительно снижает сложность при одновременном повышении безопасности. [6]

Уран , торий или плутоний , ядерное топливо в виде керамических ( как правило , оксидов или карбидов ) , содержащихся в сферических гальках немного меньше , чем размер теннисного мяча и из пиролитического графита, который выступает в качестве основного замедлителя нейтронов . Конструкция из гальки относительно проста, каждая сфера состоит из ядерного топлива, барьера для продуктов деления и замедлителя (которые в традиционном водяном реакторе будут состоять из разных частей). Просто сложите вместе достаточное количество гальки с критической геометрией, чтобы обеспечить критичность .

Камни удерживаются в сосуде, а инертный газ (например, гелий , азот или углекислый газ ) циркулирует через промежутки между камешками топлива, унося тепло от реактора. В реакторах с галечным слоем необходимы противопожарные средства, чтобы графит гальки не загорелся в присутствии воздуха, если стенка реактора пробита, хотя воспламеняемость гальки оспаривается . В идеале нагретый газ проходит непосредственно через турбину . Однако, если газ из теплоносителя первого контура может стать радиоактивным под действием нейтроновв реакторе, или дефект топлива все еще может загрязнить оборудование для производства энергии, его можно вместо этого перенести в теплообменник, где он нагревает другой газ или производит пар. Выхлоп турбины довольно теплый и может использоваться для обогрева зданий или химических заводов или даже для запуска другого теплового двигателя .

Большая часть стоимости обычной атомной электростанции с водяным охлаждением связана со сложностью системы охлаждения. Они являются частью безопасности всей конструкции и, следовательно, требуют обширных систем безопасности и избыточных резервных копий. Реактор с водяным охлаждением обычно невысокий по сравнению с присоединенными к нему системами охлаждения. Дополнительные проблемы заключаются в том, что активная зона облучает воду нейтронами, в результате чего вода и растворенные в ней примеси становятся радиоактивными, а трубопровод высокого давления на первичной стороне становится хрупким и требует постоянного осмотра и возможной замены.

Напротив, реактор с шаровидным слоем имеет газовое охлаждение, иногда при низком давлении. Промежутки между камешками образуют «трубопровод» в ядре. Поскольку в активной зоне нет трубопроводов и теплоноситель не содержит водорода, охрупчивание не является проблемой отказа. Предпочтительный газ, гелий, с трудом поглощает нейтроны или примеси. Следовательно, по сравнению с водой, он более эффективен и с меньшей вероятностью станет радиоактивным.

Функции безопасности [ править ]

Реакторы с галечным слоем имеют преимущество перед обычными легководными реакторами в том, что они работают при более высоких температурах. Техническое преимущество заключается в том, что некоторые конструкции регулируются температурой, а не регулирующими стержнями . Реактор может быть проще, потому что ему не нужно хорошо работать при меняющихся профилях нейтронов, вызванных частично извлеченными регулирующими стержнями. [ необходима цитата ]

В реакторах с каменным слоем также можно использовать камешки из разных видов топлива в одной и той же базовой конструкции реактора (хотя, возможно, и не одновременно). Сторонники утверждают, что некоторые типы реакторов с галечным слоем должны быть способны использовать торий , плутоний и природный необогащенный уран , а также обычный обогащенный уран . В стадии реализации находится проект по разработке гальки и реакторов, в которых используется МОКС-топливо , в котором уран смешивается с плутонием либо из переработанных топливных стержней, либо из списанного ядерного оружия . [ необходима цитата ]

В большинстве стационарных реакторов с галечным слоем замена топлива является непрерывной. Вместо того, чтобы останавливаться на несколько недель для замены топливных стержней, в реактор в форме бункера помещают камешки. Галька перерабатывается снизу вверх примерно десять раз в течение нескольких лет и проверяется каждый раз, когда ее извлекают. Когда он израсходован, его вывозят в зону ядерных отходов и вставляют новый камешек.

Когда температура ядерного топлива увеличивается, быстрое движение атомов в топливе вызывает эффект, известный как доплеровское расширение . Тогда топливо видит более широкий диапазон относительных скоростей нейтронов. Уран-238, который составляет основную часть урана в реакторе, с гораздо большей вероятностью будет поглощать быстрые или надтепловые нейтроны при более высоких температурах. Это уменьшает количество нейтронов, способных вызвать деление, и снижает мощность реактора. Таким образом, доплеровское уширение создает отрицательную обратную связь: по мере увеличения температуры топлива мощность реактора уменьшается. Все реакторы имеют механизмы обратной связи по реактивности, но реактор с шаровидным слоем спроектирован так, что этот эффект очень силен. Кроме того, это заложено в конструкции и не зависит от какого-либо оборудования или движущихся частей. Если скорость деления увеличивается, температура будет увеличиваться и произойдет доплеровское уширение, уменьшающее скорость деления. Эта отрицательная обратная связь создает пассивный контроль над процессом реакции.

Из-за этого, а также поскольку реактор с галечным слоем спроектирован для более высоких температур, реактор будет пассивно снижать мощность до безопасного уровня в аварийном сценарии. Это основная функция пассивной безопасности реактора с галечным слоем, которая отличает конструкцию с галечным слоем (как и большинство других высокотемпературных реакторов) от обычных легководных реакторов, для которых требуются активные меры безопасности.

Реактор охлаждается инертным негорючим газом, поэтому он не может иметь парового взрыва, как легководный реактор. У теплоносителя нет фазовых переходов - он начинается как газ и остается газом. Точно так же замедлитель - твердый углерод; он не действует как хладагент, движется и не имеет фазовых переходов (т.е. между жидкостью и газом), как легкая вода в обычных реакторах. Конвекция газа с приводом от тепла из гальки гарантирует , что галька пассивно охлаждаемая [ править ] .

Таким образом, в реакторе с галечным слоем может выйти из строя все вспомогательное оборудование, и реактор не будет трескаться, плавиться, взорваться или выбрасывать опасные отходы. Он просто достигает проектной температуры «холостого хода» и остается там. В этом состоянии корпус реактора излучает тепло, но корпус и топливные сферы остаются целыми и неповрежденными. Машину можно отремонтировать или удалить топливо. Эти средства безопасности были испытаны (и сняты) на немецком реакторе AVR. [7] Все стержни управления были удалены, и поток охлаждающей жидкости был остановлен. После этого из топливных шаров были взяты образцы и исследованы на предмет повреждений - повреждений не обнаружено.

PBR намеренно работают при температуре отжига графита выше 250 ° C , чтобы энергия Вигнера не накапливалась. Это решает проблему, обнаруженную в печально известной аварии - пожаре в Уиндскейле . Один из реакторов на площадке Виндскейлв Англии (не PBR) загорелся из-за выделения энергии, накопленной в виде кристаллических дислокаций (энергия Вигнера) в графите. Дислокации вызваны прохождением нейтронов через графит. У Windscale была программа регулярного отжига для высвобождения накопленной энергии Вигнера, но поскольку этот эффект не ожидался во время строительства реактора, и поскольку реактор охлаждался обычным воздухом в открытом цикле, процесс нельзя было надежно контролировать. , и привел к пожару. Второе поколение британских реакторов с газовым охлаждением, AGR, также работает при температуре выше температуры отжига графита.

Профессор Беркли Ричард А. Мюллер назвал реакторы с галечным слоем "во всех отношениях ... более безопасными, чем нынешние ядерные реакторы". [8]

Сдерживание [ править ]

Большинство конструкций реакторов с галечным слоем содержат много уровней усиления защитной оболочки для предотвращения контакта между радиоактивными материалами и биосферой:

  1. Большинство реакторных систем заключено в защитную оболочку, предназначенную для защиты от авиакатастроф и землетрясений.
  2. Сам реактор обычно находится в помещении с двухметровыми стенами и дверьми, которые можно закрывать, и охлаждающими коллекторами, которые можно заполнять из любого источника воды.
  3. Корпус реактора обычно герметичен.
  4. Каждый камешек в сосуде представляет собой полую сферу диаметром 60 миллиметров (2,4 дюйма) из пиролитического графита .
  5. Обертка из огнестойкого карбида кремния.
  6. Пористый пиролитический углерод низкой плотности, непористый пиролитический углерод высокой плотности
  7. Топливо деления находится в форме оксидов или карбидов металлов.

Пиролитический графит является основным конструкционным материалом в этих гальках. Он сублимируется при температуре 4000 ° C, что более чем в два раза превышает расчетную температуру большинства реакторов. Он очень эффективно замедляет нейтроны, является мощным, недорогим и имеет долгую историю использования в реакторах и других устройствах с очень высокими температурами. Например, неармированный пиролитический графит также используется для изготовления носовых обтекателей ракет и больших твердотопливных сопел. [9] Его прочность и твердость происходят из анизотропных кристаллов углерода .

Пиролитический углерод может гореть на воздухе, когда реакция катализируется гидроксильным радикалом (например, из воды). [ необходима цитата ] Печально известные примеры включают аварии в Виндскейле и Чернобыле - оба реактора с графитовым замедлителем. Однако все реакторы с галечным слоем охлаждаются инертными газами для предотвращения возгорания. Все конструкции из гальки также имеют по крайней мере один слой карбида кремния, который служит противопожарным преградой, а также уплотнителем.

Производство топлива [ править ]

Все ядра осаждают из золь-геля , затем промывают, сушат и прокаливают. Ядра США используют карбид урана, а ядра Германии (AVR) используют диоксид урана . Изготовленные в Германии гальки выделяют примерно на три порядка (в 1000 раз) меньше радиоактивного газа, чем их эквиваленты в США, из-за этих различных методов строительства. [10] [11]

Критика конструкции реактора [ править ]

Горючий графит [ править ]

Наиболее распространенная критика реакторов с галечным слоем состоит в том, что упаковка топлива в горючий графит представляет опасность. Когда графит горит, горючее может уноситься дымом от огня. Поскольку для сжигания графита требуется кислород , топливные ядра покрываются слоем карбида кремния , а реакционный сосуд очищается от кислорода . Хотя карбид кремния устойчив к истиранию и сжатию , он не обладает такой же устойчивостью к силам расширения и сдвига. Некоторые продукты деления, такие как ксенон-133, имеют ограниченное поглощение углерода., а некоторые топливные ядра могут накапливать достаточно газа, чтобы разорвать слой карбида кремния. [ необходима цитата ] Даже треснувший камешек не будет гореть без кислорода, но топливный камешек нельзя вывозить и проверять в течение нескольких месяцев, оставляя окно уязвимости. [ необходима цитата ]

Здание содержания [ править ]

В некоторых конструкциях реакторов с галечным слоем отсутствует защитное сооружение, что потенциально делает такие реакторы более уязвимыми для внешнего нападения и позволяет радиоактивному материалу распространяться в случае взрыва . Однако нынешний акцент на безопасности реактора означает, что любая новая конструкция, вероятно, будет иметь прочную железобетонную защитную конструкцию. [12] Кроме того, любой взрыв, скорее всего, будет вызван внешним фактором, поскольку конструкция не страдает от уязвимости некоторых реакторов с водяным охлаждением в отношении парового взрыва . [ необходима цитата ]

Обработка отходов [ править ]

Поскольку топливо содержится в графитовых камешках, объем радиоактивных отходов намного больше, но они содержат примерно такую ​​же радиоактивность, если измерять ее в беккерелях на киловатт-час. Отходы, как правило, менее опасны и с ними проще обращаться. [ необходима цитата ] Текущее законодательство США требует, чтобы все отходы были безопасно локализованы, поэтому реакторы с галечным слоем увеличат существующие проблемы с хранением. Дефекты производства гальки также могут вызвать проблемы. Радиоактивные отходы должны либо безопасно храниться для многих поколений людей, как правило, в глубоком геологическом хранилище , подвергаться переработке, трансмутации.в реакторе другого типа или утилизировать каким-либо другим альтернативным методом, который еще предстоит разработать. Графитовые гальки труднее перерабатывать из-за их конструкции, [ цитата необходима ], чего нельзя сказать о топливе из других типов реакторов. [ необходима цитата ]

Авария 1986 года [ править ]

В Западной Германии в 1986 году произошла авария, связанная с застрявшим камнем, который был поврежден операторами реактора, когда они пытались выбить его из питающей трубы (см. Раздел THTR-300 ). Эта авария привела к выбросу радиации в окружающую территорию и, вероятно, была одной из причин закрытия исследовательской программы правительством Западной Германии . [ необходима цитата ]

Отчет за 2008 год [ править ]

В 2008 г. внимание привлек доклад [13] [14] об аспектах безопасности реактора AVR в Германии и некоторых общих характеристиках реакторов с шаровидным слоем. Претензии оспариваются. [15] Основные темы обсуждения:

  • Нет возможности разместить стандартное измерительное оборудование в керне галечного слоя, т.е. галечный слой = черный ящик [ необходима ссылка ]
  • Загрязнение контура охлаждения металлическими продуктами деления (90Sr, 137CS) из-за недостаточной удерживающей способности топливных шариков для металлических продуктов деления. Даже современные тепловыделяющие элементы недостаточно удерживают стронций и цезий .
  • неправильные температуры в активной зоне (более чем на 200 ° C (360 ° F) выше расчетных значений)
  • необходимость удерживающей давление защитной оболочки
  • нерешенные проблемы с пылеобразованием из-за трения гальки (пыль действует как мобильный носитель продуктов деления, если продукты деления вылетают из частиц топлива)

Райнер Мурманн , автор отчета, просит по соображениям безопасности ограничить среднюю температуру горячего гелия до 800 ° C (1470 ° F) за вычетом неопределенности температур ядра (которая в настоящее время составляет около 200 ° C (360 ° F). ).

Реактор с галечным слоем имеет преимущество перед традиционными реакторами в том, что газы не растворяют загрязнители и не поглощают нейтроны, как вода, поэтому в активной зоне меньше радиоактивных жидкостей . Однако, как упоминалось выше, камешки образуют частицы графита, которые могут продувать контур охлаждающей жидкости, несущий продукты деления, если продукты деления вылетают из частиц TRISO. [ необходима цитата ]

История [ править ]

Первое предложение для этого типа реактора было сделано в 1947 году профессором д-ром Фаррингтоном Дэниелсом из Ок-Риджа, который также создал название «реактор с галечным слоем». [16] Концепция очень простого и очень безопасного реактора с коммерческим ядерным топливом была разработана профессором д-ром Рудольфом Шультеном в 1950-х годах. Решающим прорывом стала идея объединения топлива, конструкции, защитной оболочки и замедлителя нейтронов в небольшой прочной сфере. Эта концепция стала возможной благодаря осознанию того, что инженерные формы карбида кремния и пиролитического углеродабыли довольно сильными даже при температуре до 2000 ° C (3630 ° F). Таким образом, естественная геометрия плотно упакованных сфер обеспечивает воздуховод (пространства между сферами) и пространство для активной зоны реактора. Чтобы упростить безопасность, активная зона имеет низкую удельную мощность , примерно 1/30 плотности мощности легководного реактора. [ необходима цитата ]

Германия [ править ]

AVR [ править ]

Основная статья: реактор АВР
AVR в Германии.

Демонстрационный реактор мощностью 15 МВт эл. , Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor ( AVR переводится как консорциум экспериментальных реакторов ), был построен в Исследовательском центре Юлиха в Юлихе , Западная Германия . Целью было получение опыта эксплуатации высокотемпературного реактора с газовым охлаждением. Первая критическая ситуация произошла 26 августа 1966 года. Установка успешно проработала 21 год и была выведена из эксплуатации 1 декабря 1988 года после аварии на Чернобыльской АЭС.и эксплуатационные проблемы. При извлечении твэлов выяснилось, что отражатель нейтронов под активной зоной с галечным слоем треснул во время работы. Несколько сотен тепловыделяющих элементов остались застрявшими в трещине. В ходе этого исследования стало также очевидно, что АРН является наиболее сильно загрязненной бета-излучением (стронцием-90) ядерной установкой в ​​мире и что это загрязнение присутствует в наихудшей форме в виде пыли. [17] В 1978 году на АВР произошла авария с попаданием воды / пара на 30 метрических тонн (30 длинных тонн; 33 коротких тонны), что привело к загрязнению почвы и грунтовых вод стронцием-90 и тритием. Утечка в парогенераторе, приведшая к этой аварии, вероятно, была вызвана слишком высокой температурой активной зоны (см. Раздел критики). Повторное рассмотрение этой аварии было объявлено местным правительством в июле 2010 года [ править ]

АВР изначально был разработан для извлечения урана-233 из тория-232 . Тория-232 в земной коре более чем в 100 раз больше, чем урана-235 (что составляет около 0,72% природного урана), и поэтому эффективный реактор- размножитель тория считается ценной технологией. Однако топливная конструкция АРН настолько хорошо содержала топливо, что извлекать трансмутированное топливо было нерентабельно - дешевле было просто использовать изотопы природного урана. [ необходима цитата ]

В АРН использовался гелиевый теплоноситель . Гелий имеет низкое нейтронное сечение . Поскольку поглощается мало нейтронов, теплоноситель остается менее радиоактивным. Фактически, целесообразно направлять теплоноситель первого контура непосредственно к турбинам выработки электроэнергии. Несмотря на то, что при производстве электроэнергии использовался теплоноситель первого контура, сообщается, что АРН подвергал персонал облучению менее чем в пять раз меньше, чем типичный легководный реактор. [ необходима цитата ]

Локальная нестабильность температуры топлива, упомянутая выше в разделе критики, привела к сильному загрязнению всего судна Cs-137 и Sr-90.. Некоторое загрязнение было также обнаружено в почве / грунтовых водах под реактором, как подтвердило правительство Германии в январе 2010 года. Таким образом, корпус реактора был заполнен легким бетоном для фиксации радиоактивной пыли, а в 2012 году корпус реактора объемом 2100 метрических тонн ( 2100 длинных тонн; 2300 коротких тонн) будут перемещены на промежуточное хранение. В настоящее время не существует метода демонтажа судна AVR, но планируется разработать некоторые процедуры в течение следующих 60 лет и начать с демонтажа судна в конце века. Между тем, после транспортировки корпуса АРН в промежуточное хранилище, здания реактора будут демонтированы, а почва и грунтовые воды обеззаражены. Затраты на демонтаж АРН намного превысят затраты на его строительство. В августе 2010 г.Правительство Германии опубликовало новую смету расходов на демонтаж АРН, однако без учета демонтажа судна: теперь ожидается сумма в 600 миллионов евро (750 миллионов долларов) (на 200 миллионов евро больше, чем в оценке 2006 года), что соответствует 0,4. € (0,55 доллара США) за кВтч электроэнергии, произведенной АРН. Предполагается, что рассмотрение нерешенной проблемы демонтажа судов увеличит общие затраты на демонтаж более чем до 1 млрд евро. Затраты на строительство AVR составили 115 миллионов немецких марок (1966), что соответствует стоимости 2010 года в 180 миллионов евро. Для демонтажа была возведена отдельная защитная оболочка, как видно на фотографии АВР.4 евро (0,55 доллара США) за кВтч электроэнергии, вырабатываемой АРН. Предполагается, что рассмотрение нерешенной проблемы демонтажа судов увеличит общие затраты на демонтаж более чем до 1 млрд евро. Затраты на строительство AVR составили 115 миллионов немецких марок (1966), что соответствует стоимости 2010 года в 180 миллионов евро. Для демонтажа была возведена отдельная защитная оболочка, как видно на фотографии АВР.4 евро (0,55 доллара США) за кВтч электроэнергии, вырабатываемой АРН. Предполагается, что рассмотрение нерешенной проблемы демонтажа судов увеличит общие затраты на демонтаж более чем до 1 млрд евро. Затраты на строительство AVR составили 115 миллионов немецких марок (1966), что соответствует стоимости 2010 года в 180 миллионов евро. Для демонтажа была возведена отдельная защитная оболочка, как видно на фотографии АВР.[ необходима цитата ]

Ториевый высокотемпературный реактор [ править ]

Основная статья: THTR-300

По опыту с АВР, полномасштабная электростанция (ториевый высокотемпературный реактор или THTR-300мощностью 300 МВт), предназначенная для использования тория в качестве топлива. THTR-300 столкнулся с рядом технических проблем и из-за этих и политических событий в Германии был закрыт всего через четыре года эксплуатации. Одной из причин закрытия была авария 4 мая 1986 года, всего через несколько дней после чернобыльской катастрофы, с ограниченным выбросом радиоактивных материалов в окружающую среду. Хотя радиологическое воздействие этой аварии осталось небольшим, оно имеет большое значение для истории PBR. Выброс радиоактивной пыли был вызван ошибкой человека во время закупорки гальки в трубе. Попытка возобновить движение гальки за счет увеличения потока газа привела к взбалтыванию пыли, всегда присутствующей в PBR, которая затем была выброшена, радиоактивна и нефильтрована, в окружающую среду из-за ошибочно открытого клапана.[ необходима цитата ]

Несмотря на ограниченное количество выпущенной радиоактивности (0,1 ГБк 60 Co , 137 Cs , 233 Па ), была назначена комиссия по расследованию. Наконец, выяснилось, что радиоактивность вблизи THTR-300 вызвана 25% из-за Чернобыля и 75% из-за THTR-300. Урегулирование этой незначительной аварии серьезно подорвало доверие к немецкому сообществу, занимающемуся галечным покрытием, которое потеряло значительную поддержку в Германии. [18]

Чрезмерно сложная конструкция реактора, которая противоречит общей концепции ториевых реакторов с саморегулирующимся двигателем, разработанных в США, также страдала от незапланированной высокой скорости разрушения гальки во время серии испытаний при запуске и, как следствие, более высокого загрязнения окружающей среды. конструкция защитной оболочки. Галька и графитовая пыль заблокировали некоторые каналы охлаждающей жидкости в нижнем отражателе, что было обнаружено во время удаления топлива через несколько лет после окончательного останова. Нарушение изоляции требовало частых остановок реактора для проверки, поскольку изоляция не могла быть отремонтирована. Другие металлические компоненты в газоходе для горячего газа вышли из строя в сентябре 1988 г., вероятно, из-за термической усталости, вызванной неожиданными токами горячего газа. [19]Этот сбой привел к остановке на длительный срок для проверок. В августе 1989 года компания THTR чуть не обанкротилась, но правительство ее спасло. Из-за неожиданно высоких затрат на эксплуатацию THTR и этой аварии интерес к реакторам THTR исчез. Правительство решило прекратить эксплуатацию THTR в конце сентября 1989 года. Этот конкретный реактор был построен, несмотря на резкую критику на этапе проектирования. Большая часть этой критики дизайна со стороны немецких физиков и американских физиков на уровне национальной лаборатории игнорировалась до тех пор, пока она не была закрыта. Практически все проблемы, с которыми сталкивается реактор THTR 300, были предсказаны физиками, которые критиковали его как «чрезмерно сложный». [ необходима цитата ]

Различные дизайны [ править ]

Китай [ править ]

Китай лицензировал немецкую технологию и разработал реактор с шаровидным слоем для выработки электроэнергии. [20] Прототип мощностью 10 мегаватт называется HTR-10 . Это обычная конструкция гелиевой турбины с гелиевым охлаждением. По состоянию на 2015 год китайцы строили демонстрационный реактор с шаровидным слоем мощностью 250 МВт: HTR-PM . [ необходима цитата ]

Южная Африка [ править ]

Основная статья: Модульный реактор с галечным слоем

В июне 2004 года было объявлено, что новый PBMR будет построен в Кёберге , Южная Африка , государственной электроэнергетической компанией Eskom . [21] Противодействуют PBMR такие группы, как Koeberg Alert и Earthlife Africa , последняя из которых подала в суд на Eskom, чтобы остановить разработку проекта. [22] В сентябре 2009 года демонстрация электростанции была отложена на неопределенный срок. [23] В феврале 2010 года правительство ЮАР прекратило финансирование PBMR из-за отсутствия клиентов и инвесторов. PBMR Ltd начала процедуру сокращения штатов и заявила, что компания намерена сократить штат на 75%. [24]

17 сентября 2010 г. министр государственных предприятий ЮАР объявил о закрытии PBMR. [25] Центр тестирования PBMR, вероятно, будет выведен из эксплуатации и переведен в «режим ухода и обслуживания» для защиты интеллектуальной собственности и активов. [ необходима цитата ]

Адамс Атомные Двигатели [ править ]

AAE вышла из бизнеса в декабре 2010 года. [26] Их базовая конструкция была автономной, поэтому ее можно было адаптировать к экстремальным условиям, таким как космос, полярные и подводные среды. Их конструкция предназначалась для азотного хладагента, проходящего напрямую через обычную газовую турбину низкого давления [27], и благодаря быстрой способности турбины изменять скорость, ее можно использовать в приложениях, где вместо выходной мощности турбины, преобразующейся в электричество , сама турбина могла напрямую приводить в действие механическое устройство, например гребной винт на борту корабля. [ необходима цитата ]

Как и все высокотемпературные конструкции, двигатель AAE был бы изначально безопасным, поскольку двигатель естественным образом отключается из-за доплеровского уширения , останавливая выделение тепла, если топливо в двигателе становится слишком горячим в случае потери охлаждающей жидкости или потери охлаждающей жидкости. расход теплоносителя. [ необходима цитата ]

X-Energy [ править ]

В январе 2016 года X-energy была награждена пятилетним соглашением Министерства энергетики США о сотрудничестве в области разработки концепции усовершенствованного реактора на сумму 53 миллиона долларов США для продвижения элементов разработки своего реактора. [28] Реактор Xe-100 будет вырабатывать 200 МВт и приблизительно 76 МВт. Стандартная «четырехкомпонентная» установка Xe-100 вырабатывает около 300 МВтэ и умещается всего на 13 акрах. Все компоненты Xe-100 будут транспортироваться по дороге и будут устанавливаться, а не строиться на строительной площадке, чтобы упростить строительство. [ необходима цитата ]

См. Также [ править ]

  • Модульный гелиевый реактор газотурбинный
  • Реактор IV поколения
  • Атомная станция нового поколения
  • Ядерное топливо
  • Ядерная безопасность
  • Райнер Мурманн
  • Очень высокотемпературный реактор

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Williams, DF (24 марта 2006 г.). «Оценка потенциальных жидких солевых теплоносителей для усовершенствованного высокотемпературного реактора (AHTR)» . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  2. ^ Kadak, AC (2005). «Будущее ядерной энергетики: реакторы с каменным слоем, Int. J. Critical Infrastructures, Vol. 1, No. 4, pp.330–345» (PDF) .
  3. ^ Ассоциация немецких инженеров (VDI), Общество энергетических технологий (изд.) (1990). AVR - экспериментальный высокотемпературный реактор, 21 год успешной эксплуатации для энергетических технологий будущего . Ассоциация немецких инженеров (VDI), Общество энергетических технологий. С. 9–23. ISBN 3-18-401015-5.
  4. ^ Проект точки NGNP - Результаты первоначальных нейтронных и теплогидравлических оценок в течение FY-03 Архивировано 14 июня 2006 г. на Wayback Machine стр. 20
  5. ^ Модульный реактор с галечным слоем - Что такое PBMR? Архивировано 3 мая 2015 года на Wayback Machine.
  6. ↑ Как работает топливная система PBMR. Архивировано 9 марта 2008 г. в Wayback Machine.
  7. ↑ [1] Архивировано 13 июня 2006 г., в Wayback Machine.
  8. ^ Ричард А. Мюллер (2008). Физика для будущих президентов . Нортон Пресс. п. 170. ISBN 978-0-393-33711-2.
  9. ^ «Изготовление компонентов сопла ракет из пиролитического графита» . Проверено 6 октября 2009 года .
  10. ^ Ключевые различия в производстве топлива из твердых частиц с покрытием TRISO-COATED в США и Германии и их влияние на характеристики топлива Free, по состоянию на 10 апреля 2008 г.
  11. ^ DA Petti; Дж. Буонджорно; JT Maki; Р. Р. Хоббинс; Г.К. Миллер (2003). «Ключевые различия в изготовлении, облучении и испытаниях на аварии при высоких температурах американского и немецкого топлива из твердых частиц с покрытием TRISO и их влияние на характеристики топлива» . Ядерная инженерия и дизайн . 222 (2–3): 281–297. DOI : 10.1016 / S0029-5493 (03) 00033-5 .
  12. ↑ NRC: Speech - 027 - «Нормативные перспективы по развертыванию высокотемпературных реакторов с газовым охлаждением в электроэнергетическом и неэлектрическом секторах». Архивировано 3 мая 2015 г., на Wayback Machine.
  13. ^ Райнер Мурманн (2008). «Переоценка безопасности эксплуатации реактора AVR с шаровидным слоем и ее последствия для будущих концепций HTR». Forschungszentrum Jülich, Zentralbibliothek, Verlag. ЛВП : 2128/3136 . Berichte des Forschungszentrums Jülich JUEL-4275. Cite journal requires |journal= (help)
  14. ^ Райнер Мурманн (1 апреля 2009). «Новый взгляд на безопасность PBR» . Nuclear Engineering International. Архивировано из оригинального 30 мая 2012 года . Проверено 2 апреля 2009 года .
  15. ↑ Альберт Костер (29 мая 2009 г.). «Реактор с галечным слоем - безопасность в перспективе» . Nuclear Engineering International. Архивировано из оригинального 26 июня 2010 года.
  16. ^ "ОРНЛ Review Vol 36, № 1, 2003. - Ядерная энергетика и исследовательские реакторы" . Ornl.gov. Архивировано из оригинала на 1 июля 2013 года . Проверено 5 сентября 2013 года .
  17. ^ Э. Вален, Дж. Валь, П. Поль (AVR GmbH): Статус проекта вывода из эксплуатации АРН с особым вниманием к проверке полости активной зоны на наличие остаточного топлива. Конференция WM'00, 27 февраля - 2 марта 2000 г., Тусон, Аризона http://www.wmsym.org/archives/2000/pdf/36/36-5.pdf
  18. ^ Der Spiegel (немецкий новостной журнал), нет. 24 (1986) стр. 28–30
  19. ^ Р. Baeumer, THTR-300 Erfahrungen мит етег fortschrittlichen Technologie, Atomwirtschaft, май 1989, стр. 226.
  20. ^ "Китай ведущий мир в атомных электростанциях следующего поколения" . Южно-Китайская утренняя почта . 5 октября, 2004. Архивировано из оригинала на 11 февраля 2012 года . Проверено 18 октября 2006 года .
  21. ^ «Южная Африка: Энергетика и экологические проблемы» . Краткие отчеты по страновому анализу ОВОС . Управление энергетической информации . Архивировано 4 февраля 2007 года . Проверено 15 декабря 2015 года .
  22. ^ «Земляная жизнь Африки предъявляет иски за ядерные планы государственного энергетического гиганта» . Служба новостей окружающей среды . 4 июля 2005 . Проверено 18 октября 2006 года .
  23. ^ "Мировые ядерные новости 11 сентября 2009 г." . World-nuclear-news.org. 11 сентября 2009 . Проверено 5 сентября 2013 года .
  24. ^ ТВЭЛами Modular Reactor Компания Созерцая реструктуризации Меры , заархивированный 7 июня 2012 года, в Wayback Machine
  25. ↑ Линда Энсор (17 сентября 2010 г.). «Хоган завершает проект реактора с галечным слоем | Архив | BDlive» . Businessday.co.za . Проверено 5 сентября 2013 года .
  26. ^ «Компания, ранее известная как Адамс Атомные Двигатели» . Atomicengines.com. 29 июня 2011 . Проверено 5 сентября 2013 года .
  27. ^ US 5309492 , Адамс, Родни М. , «Управление газотурбинной системой с замкнутым циклом», опубликовано 3 мая 1994 г., выпущено в 1993 г. Срок действия истек 3 мая 2006 г. из-за неуплаты сборов за техническое обслуживание. [2] 
  28. ^ "x-энергия" . x-энергия .

Внешние ссылки [ править ]

  • База знаний МАГАТЭ по HTGR
  • АВР, экспериментальный высокотемпературный реактор: 21 год успешной эксплуатации для энергетических технологий будущего ISBN 3-18-401015-5 
  • Конференция по высокотемпературному реактору 2006 г., Сэндтон, Южная Африка
  • Страница MIT о модульном реакторе с галечным слоем
  • Исследования инновационных реакторов в Юлихе
  • Различия в американском и немецком топливе с покрытием TRISO
Национальная лаборатория Айдахо - США
  • Концептуальный проект очень высокотемпературного реактора с галечным слоем, 2003 г.
  • Проект точки NGNP - результаты первоначальных нейтронных и теплогидравлических оценок в течение 2003 финансового года, ред. 1 , сентябрь 2003 г.
  • Проект атомной электростанции нового поколения (NGNP) - предварительная оценка двух возможных проектов, 21-25 марта 2004 г.
  • Атомная станция нового поколения - выводы, полученные в результате проектных исследований INEEL Point , 25 августа - 3 сентября 2004 г.
  • Расчет коэффициентов Данкова для тепловыделяющих элементов, содержащих случайно упакованные частицы TRISO , январь 2005 г.
Южная Африка
  • Коалиция против ядерной энергии Южной Африки
  • Эском
  • PBMR (Pty.) Ltd.
  • Модульный реактор с галечным слоем - PBMR - На главную
  • Атомная энергия в Южной Африке
  • Земляная жизнь в Африке: ядерная энергия стоит земной кампании
  • Стив Томас (2005), «Экономические последствия предлагаемой демонстрационной установки для конструкции модульного реактора с галечным слоем» , PSIRU, Гринвичский университет , Великобритания
  • NPR (17 апреля 2006 г.) NPR: Южная Африка инвестирует в атомную энергетику