Между простотой и истиной

[tnenergy]

Меня не первый раз уже просят прокомментировать статьи Бориса Марцинкевича по атомной тематике, в частности появившуюся пару дней назад "Энергетика будущего зеленеет реакторами на быстрых нейтронахЯ для себя давно решил, что истина мне дороже простоты, и хотя текст постов у меня получается не всегда гладкий, да и фактические ошибки есть, я всегда

Comments

[permea_kra]

Уважаемый, не могли бы вы сделать обзор/дать ссылку на обзор по состоянию и перспективам реакторов с высокотемпературным газовым первым контуром?

Особо интересуют две вещи: что сейчас думают по этому поводу британцы с их углекислотными реакторами, которые закончились и вполне можно подвести итоги, и каковы перспективы развития реакторов со сверхвысокотемпературным первым контуром (2000+ К) с инертным газом.

Спасибо.

[tnenergy]

>Уважаемый, не могли бы вы сделать обзор/дать ссылку на обзор по состоянию и перспективам реакторов с высокотемпературным газовым первым контуром?

Есть такая задумка. Но иногда задумки превращаются в статьи через годик где-нибудь.

>Особо интересуют две вещи: что сейчас думают по этому поводу британцы с их углекислотными реакторами, которые закончились и вполне можно подвести итоги

AGR'ы еще работают, это Magnox'ы закончились.

>каковы перспективы развития реакторов со сверхвысокотемпературным первым контуром (2000+ К) с инертным газом.

Думаю, что околонулевые, запредельные для энергетических реакторов температуры. Самое близкое, что пока проглядывается - это РУГК ТЭМ с температурой теплоносителя на выходе 1500К. Только по нему если и появится конкретика о проблемах таких РУ, то боюсь только лет через 30 теперь.

На земле, если правильно помню, рекорд у HTTR - 1200К.

[nivanych]

Если я правильно понимаю, то у них две основных проблемы -
небольшая удельная мощность и дохрена материала при выводе из эксплуатации.
Так?

[tnenergy]

У газовых реакторов? Прежде всего большие проблемы в случае разрыва первого контура - тепло-то как-то надо отводить, поэтому удельную мощность делают невысокой, а размер, соответственно, получается большой. Если в корпусе еще и графит (что является стандартным решением), то проблема усугубляется сложностью утилизацией графита.

AGRы, например, при мощности 600 МВт(э) по размерам больше РБМК.

[nivanych]

Точно, спасибо.
Ещё вспомнил про выгорание топлива, что оно там невелико.

[permea_kra]

>утилизацией графита.
Ммм, а в чем там проблема - он же твердый и в воде не растворяется?

[tnenergy]

В объемах прежде всего. Для РБМК, емпни надо 14 тысяч кубометров под захоронение ВАО для графита. Это больше, чем все захоронение РАО от АЭС с PWR (без ОЯТ).

[permea_kra]

>запредельные для энергетических реакторов температуры

Почему? Конструкционные материалы на такие температуры есть, особенно если в атмосфере инертного газа. с ТВЭЛами не знаю, из общих соображений что-то карбидное может подойти.

[tnenergy]

>Конструкционные материалы на такие температуры есть, особенно если в атмосфере инертного газа.

У TRISO газовый барьер (SiC/C) работает барьером до температуры теплоносителя 1300К (по памяти), дальше начинается утечка ГПД. Можно, конечно, сделать твэлы покрытые монокристалическим вольфрамом или молибденом, тогда можно пойти на 1800-2000К, но я так понимаю, что такое топливо надо десятилетиями доводить до нужных выгораний.

Кроме того, возникает вопрос - а как вы газ с температурой 1500С и выше собираетесь в электричество преобразовывать? Цикл брайтона? А есть ли турбины на такие температуры, или их тоже надо НИОКРить десятилетиями?

[permea_kra]

Современные самолетные двигатели - до 1650 цельсия, но температура в камере сгорания заметно выше - газы подостывают в т.ч. за счет расширения при выходе из камеры сгорания. Так что да, наработки есть.

[tnenergy]

>Современные самолетные двигатели - до 1650 цельсия,

Там все охлаждается продувкой воздуха из компрессора, причем разница температур лопатки и газа вокруг может достигать 800К (!). Надо что-то подобное организовывать для гелиевой турбины газового реактора, насколько я знаю, ничего подобного никто не делал.

[permea_kra]

>Надо что-то подобное организовывать для гелиевой турбины газового реактора,

Не уверен.
в ГТД все осложняется тем, что воздух же. Сильно окислительная среда - материал лопаток должен быть устойчив к окислению. Если турбина гелиевая, то вопрос исключительно в механической прочности - а для углеродных графитизированных материалов температуры до 2000 К АФАИК вполне рабочие. Проблемы будут скорее в подшипниках.

Но да, убедили - НИОКР требуется.

[b_my]

Говорят, главная беда с турбинами HTR - графитовая пыль, которая при тех температурах и "турбинных" скоростях - тот еще абразивчик. Который ещё и норовит осесть где оседать не надо. А турбина работает в первом контуре, доступ к ней и её ремонт/замена - затруднён (в том числе - из-за того же активного графита).

НЯЗ, эта проблема не решена.

[tnenergy]

Вообще в целом газовая турбина на несколько сот МВт с рабочими температурами выше 1100 С - это хайтек сам по себе, разработка которого стоит миллиарды долларов. Сопряженный с реактором - хайтек в квадрате. Какие у газовых реакторов могут быть преимущества - ну только высокая температура. Высокая температура теоретически сокращает удельный OPEX, а здесь у АЭС и так все хорошо...

[permea_kra]

>Какие у газовых реакторов могут быть преимущества

Пассивная безопасность. Более прогнозируемое поведение активной зоны (нет воды), что упрощает нейтронную физику и уменьшает проблемы в случае расплавления. Нет проблем с химической коррозией. Нет проблем с истиранием лопаток турбин о влажный пар, если использовать газ как рабочее тело. В случае высокотемпературных - меньше паразитного тепла - меньше затраты на теплообменники внешнего контура и меньше влияние на локальный микроклимат.

[archibaldfigly]

Уменьшает ли??!
Расплавление прежде всего связано с запасенным теплом в активной зоне. Выше температуры - выше количества запасенного тепла в конструциях и сложнее обеспечить отвод тепла при авариях с потерей охлаждения!