Техника - молодёжи 2005-02, страница 58

(температура около 600 °С), называемое горячим коллектором (собирателем) и нижнее, вокруг нижней части активной зоны и под ней, называемое холодным коллектором (температура около 400 °С).

Жидкий натрий, выходящий из активной зоны реактора, проходит через верхние окна в теплообменники, циркулирует внутри них, охлаждаясь в контакте с жидким натрием вторичного контура. Последний используется для производства пара. Охлажденный натрий выходит через нижние окна в холодный коллектор. Оттуда его всасывают циркуляционные насосы и направляют по патрубкам в активную зону реактора.

В нашей стране ведется строительство реактора на быстрых нейтронах БН-800, четвертого блока Бе-лоярскойАЭС. Его активная зона, как и предшественников, содержит смешанное керамическое топливо -композиция из оксидов урана и плутония (UO2 и Р1Ю2); так называемое МОХ-топливо (Metall Oxide).

КОМПОЗИЦИЯ ИЗ ВВЭР И БР -УДВОЕННЫЙ ОПЫТ. Водно-водя-ной энергетический реактор (ВВЭР) вселяется в быстрый БР. Именно так можно представить новую концепцию канальных ядерных реакторов на быстрых нейтронах (патент РФ № 2088981, 1997 г.). «Композитор» — В.А. Пивоваров, научный сотрудник ФЭИ в Обнинске, того самого, которым руководил когда-то А.И. Лейпун-ский. Школа.

Автор идеи переносит положительные свойства канальных тепловых реакторов на устранение недостатков быстрых реакторов. Объектом для критики выбран строящийся бридер (размножитель, английское название быстрых котлов) БН-800 с натриевым теплоносителем. У него большая активная зона, которая приводит к избытку нейтронов, особенно при полной загрузке МОХ-топливом. Расположение органов системы управления и защиты (СУЗ), как и всей активной зоны, в натриевой среде (интегральная компоновка) создает опасность выброса органов СУЗ из активной зоны. Большой объем жидкого теплоносителя, сосредоточенного в корпусе реактора (около 2000 т), таит в себе сейсмическую и пожарную опасность.

Что же изменится, если быстрый реактор выполнить канальным (рис. 3)? Выбором размеров топливных и воспроизводящих (топливо) каналов, а также шага топливной решетки удается оптимизировать утечку нейтронов из активной зоны. Это повышает эффективность и надежность работы реактора. Канальная компоновка позволяет индивидуально регулировать расход теплоносителя в топливных каналах, тем самым создавать оптимальный температурный режим для твэлов (тепловыделяющих элементов). Между каналами

IJW

размещаются стержни СУЗ. Они теперь никак не могут быть выброшены из активной зоны потоком теплоносителя — кипяток запрятан в твэлы. Свободное пространство реактора заполнено инертным газом, всеми любимым аргоном. Это же пространство может быть использовано для сверхбыстрого гашения реакции подачей поглощающего газа гелия-3. В случае повреждения корпуса реактора ничего особенного не произойдет, — не расплавленным натрием заполнен, а нейтральным, хотите поглощающим газом, а в случае повреждения твэла чехол канала заменить несравнимо проще, чем весь корпус. Таким образом канальный БР является безопасным на обозримую в перспективе мощность до 2000 МВт.

Пивоваров приводит основные характеристики расчетной модели канального быстрого реактора КБР-1000 (мощность 1000 кВт) с натриевым теплоносителем. Его активная зона имеет 121 топливный канал, диаметром 206 мм и высотой 2 м. Они расположены в узлах треугольной решетки (рис. 3, а). Для сравнения водографитовый реактор аналогичной мощности РБМК-1000 имеет 1693 канала и высоту активной зоны 7 м. Тепловыделяющие сборки (ТВС), которые размещаются в топливных каналах КБР-1000, имеют по 330 твэлов диаметром 8,5 мм. Твэлы расположены с шагом 9,8 мм в узлах треугольной решетки, подобной канальной. Шаг задается проволокой диаметром 1,3 мм, уложенной между твэлами. Средняя энергонапряженность ТВС — 345 кВт на литр объема.

ВОДО-ВОДЯНОЙ НЕ СДАЕТСЯ. Герой русских сказок Водяной в наше время преобразился в Водо-водяного и принял облик ядерного реактора ВВР. Старик, хоть и с норовом, но под присмотром может приносить большую пользу. Он не хочет уступать быстрым реактором и, хотя КПД каку паровоза, зацепился благодаря своим малым размерам за транспорт наземный и водяной и непрерывно совершенствуется. Вот его последняя интегральная модель из прошлого века (патент РФ № 2030797, 1995 г.) — детище Научно-исследовательского и конструкторского института энерготехники (НИКИЭТ), которым руководил по 1986 г. его организатор академик Н.А. Доллежаль (1899—2000). Смотрим рис. 4. В прочный цилиндрический корпус реактора опущена корзина с активной зоной. Корзиной называют атомщики огромный сосуд под ядерное топливо. К слову «интегральный» читатель привык. Оно означает «опущенный в теплоноситель», в нашем случае опущенный в воду реактор. Вокруг активной зоны расположена кольцевая камера, выполняющая роль биологической защиты и одновременно посредника между водяной средой реактора и компенсатором давления кипящей в нем во-

Рис.2. Ядерный реактор на быстрых нейтронах (Франция): 1 — корпус; 2 — активная зона; 3 — насос; 4 — теплообменник; 5 — топливный блок (топливная сборка ТВС); 6 — плита; 7 — настил; 8 — рекуператор осколков ядерной реакции; 9 — легкий корпус; 10 — окна теплообменника

Рис.3. Сектор поперечного разреза активной зоны канального ядерного реактора на быстрых нейтронах: а — сектор 60°, треугольная решетка, б — сектор 90°, квадратная решетка топливных каналов. 1 — топливный канал; 2 — воспроизводящий канал; 3 — облучатель-ный канал; 4 — стержень системы управления и аварийной защиты СУЗ; 5 — биологическая защита

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 2' 2 0 0 5

56