PRoAtom
proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Авторские права
  Агентство  ПРоАтом. 27 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





PRo IT
Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС

Вышла в свет книга Б.И.Нигматулина и В.А.Пивоварова «Реакторы с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. История трагедии и фарса». Подробнее 
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия»
и сайта proatom.ru.
E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

Re: Дежурный по сайту (Всего: 0)
от на 28/04/2020
Работа керметного (дисперсионное) топлива при низких температурах в реакторе основана на естественной безопасности. При увеличении термализованной температуры сечение монотонно снижается. Минимум сечения у Pu-9 примерно при 1500 Цельсия, а далее подъем с 600 до 1600 барн при 3200 Цельсия.

Реактор ЯРД может быть спроектирован для полезного использования этого эффекта.
После резонанса 0,3 эВ сечение плутония тоже снижается с увеличением энергии нейтрона, причём очень быстро. Если температура нейтронного спектра больше температуры замедлителя, и материалы термостойкие, правее максимума сечения возможна стабильная саморегулируемая работа реактора: самопроизвольное изменение мощности чтобы поддерживалась постоянная температура.

В качестве варианта, ЯРД может быть глубоко подкритичен при комнатной температуре. Для запуска реактора, через него начинают прокачивать водород, предварительно подогретый в теплообменнике за счет сжигания некоторого количества водорода в кислороде. После разогрева до температуры, при которой сечение максимально, извлекают компенсирующую решётку запуская цепную реакцию.

Требуемая концентрация плутония в таком реакторе может оказаться значительно меньше, чем в обычном. Специализированные ТВЭЛы, выдерживающие разгон на мгновенных нейтронах, серийно используются в экспериментальных реакторах и в военной технике.

вероятность взрыва как на артиллерийский имплозии, то есть невысокая, зато полная гарантия разрушения АЗ на сотне номиналов (один из примеров - ЧАЭС).

РБМК-1000 не высокотемпературный. Его активная зона набрана из графитовых блоков 25х25 сантиметров, в центре которых цилиндрический технологический канал. В него вставлена циркониевая труба, внутри которой вода и водяной пар средней плотностью 0,5 кг на литр, а также кассета из 19 ТВЭЛов с трубками /если правильно помню 13,6х0,9мм/ из циркония. Внутри трубок - UO2 стартовым обогащением 2% и осколки деления до 20 килограмм на тонну, четверть которых по массе - газообразные и легколетучие т.е. имеющие высокое давление насыщеных паров если топливо вдруг разогреется до 2800 Цельсия при которых UO2 плавится.

РБМК - гетерогенный реактор, топливо отдельно в ТВЭЛах а не перемешано равномерно с графитом как должно быть в ЯРД. При разгоне на быстрых нейтронах, энергия осколков деления /80% энергии события деления/ греет только топливо. Графит нагревается только нейтронами /2,5 штуки по 2 Мэв итого 5 Мэв из 200 т.е. 2,5%/ и некоторой частью энергии мгновенных 8 гамма-квантов, которая тоже порядка 2,5%.

В результате температура графита в гетерогенном реакторе не следует сразу за температурой топлива. Топливо во время разгона на мгновенных - облучается более холодными нейтронами энергий левее максимума сечения даже тогда, когда температура ТВЭЛов уже правее его.
Прежде чем графит разогреется до 2800 Цельсия - при которых предположим температура спектра нейтронов в равновесном состоянии была бы 3500 и перешла на ветку спадающего сечения деления плутония-239 - топливо успевает разогреться предположим до 10 тысяч градусов в РБМК.

ТВЭЛы начинают греть прежде всего воду а не графит, развивается давление в сотни атмосфер притом, что технологические каналы спроектированы на 70 Атм и прочность циркониевого сплава сохраняется до не очень высокой температуры. Более того, в РБМК при разгоне начинается экзотермическая паро-циркониевая реакция.

Иными словами, в случае РБМК топливо отдельно от графита и в каналы вода налита.
В случае ЯРД не так: конструкция реактора способна успешно пережить разгон на мгновенных нейтронах и переход на правую ветвь графика сечения деления, где правее резонанса 0,3 эВ возможна стабильная самоподдерживающаяся цепная реакция. Температура стабилизируется уставкой поглощающей компенсирующей решётки из термостойкого материала, мощность - регулируется подачей водорода. Больше подаётся теплоносителя - больше теплосъём так как реактор сам стремится стабилизировать свою температуру. Разумеется, при этом "вес" компенсирующей решётки, при полном её вводе в каналы протока водорода, должен позволять перевести реактор в подкритику а конструкция - сохранять некоторый проток водорода для съёма остаточного энерговыделения. 

Чисто на плутонии работать при таких температурах нельзя.

В низкотемпературных реакторах да.
РБМК содержал приблизительно 500 кг плутония на 2000 тонн графита, в дополнение к 4 тоннам урана-235. Плутония /239-го изотопа/ имелось 250 грамм на тонну. При этом топливо было отдельно от замедлителя, содержались вода дающая высокое давление больше чем рассчитаны ТК, и цирконий дающий химическую экзотермическую паро-циркониевую реакцию.

На  U-5 "горбинка" всего 20 бета при таких температурах, но тоже приятного мало. Импульс на мгновенных надо учитывать.

Именно горбинка 20 бета на уране-5? С виду она гораздо меньше: едва-едва отклоняется от (1/v) на небольшом энергетическом интервале. Обычно пишут, что 20 бета составлял изначальный запас реактивности на графитовых экспериментальных реакторах, для того чтобы с учётом отрицательного температурного эффекта реактивности графитовый реактор вообще смог сохранять критичность при высокой температуре, т.е. поддерживать цепную реакцию.  

В далёкой молодости я представлял себе, что Звездолет будет ускоряться серией мелких ядерных взрывов на фотонной тяге. То есть "точкой опоры" будет сам уран или плутоний (рабочим телом).

Хорошая мысль. Такой способ позволяет ракете разогнаться до скоростей сравнимых со скоростью света, достаточных для межзвёздных полётов. Ведь скорость осколков деления порядка С/15 (C - скорость света), т.е. 20.000 км/сек. Однако делящийся материал нужен в огромных количествах, сопоставимых с массой ракеты.

КПД ракетного движения не позволяет применить такой метод для межпланетных полётов: у нас ежегодно 30 ГВт АЭС производят 4 тонны плутония-239. Энергии которых достаточно чтобы разогнать тону до С/15. Для передвижения значительных масс нужно снизить скорость отбрасывания массы ракетой с 20.000 до 10 км/сек. Возможная отбрасываемая масса вырастет в 4 миллиона раз.

Если бы можно было произвольно варьировать эту скорость U из формулы Циолковского v = U*ln(M/m), для полёта к Марсу её можно было бы выбрать на уровне 20 - 30 километров в секунду. То есть больше но не намного, чем позволяют ЯРД нагревающие водород в реакторе. Чтобы с одной стороны, энергия передавалась в основном полезному грузу а не отбрасываемому водороду, и с другой стороны - запас водорода не во много раз превышал полезную нагрузку.

КПД ракетного движения eta = ((V/U)^2)*exp(-V/U) имеет максимум при, по памяти, отношении скорости ракеты к скорости отбрасываемой массы порядка 2,4. КПД довольно велик, по памяти процентов 60. Можно построить функцию в Maple и будет видно точно. Вблизи этого соотношения и имеет смысл выбирать скорость истечения массы из ракеты. Для межзвёздных полётов, действительно, оправданно чтобы улетали осколки деления имеющие v=C/15. Однако вся цивилизация производит слишком мало плутония: количество достаточно чтобы ежегодно снаряжать один небольшой космический корабль. Если бы даже была соответствующая фантастическая технология.

Как известно, предельным случаем является фотонная ракета. Это может быть как ракета на аннигиляции вещества и анти-вещества, так и обычный фонарик работающий от батарейки. В обоих случаях развивается тяга 1 килограмм (9,8 Ньютонов) на 3 Гигаватта мощности. - Дежурный по сайту.



[ Ответить на это | Администратор ]





Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.05 секунды
Рейтинг@Mail.ru