Росатом создал вечный реактор
...пишут нам журналисты RT. Ок, не вечный, а "вечный".
Речь на самом деле идет о реакторе для атомной подводной лодки, для которого не нужна перегрузка в течении всего срока жизни лодки (это от 30 до 50 лет). Об этом написали в отчете ОКБМ Африкантов:
Поскольку замена активной зоны на АПЛ - довольно гемморойное мероприятие, еще и надолго выводящее лодку из строя, моряки с самого начала эксплуатации АПЛ всегда хотели активные зоны, работающие подольше. Идеальный вариант - атомные лодки и корабли, вообще не требующие замены АЗ на весь срок жизни, т.к. это позволяет избавится от соотвествующей инфраструктуры по перегрузке в составе ВМФ.
Теоретически, такую активную зону сделать не сложно: каждый выгорающий килограмм U235 дает 1,0-1,4 ГВт*дней тепловой энергии (вилка значений из-за того, что часть энергии получается от выгорающего Pu239, который нарабатывается в реакторе, и его наработка зависит от конструкции)
Для реактора тепловой мощностью 0,18 ГВт, который работает с КИУМ 0,15 в течении 40 лет надо обеспечить запас реактивности в ~400 кг U235, что для топлива с высоким обогащением более чем возможно в габаритах лодочных реакторов.
Однако тут есть две проблемы. Скажем, если мы конструируем активную зону с 4 тоннами U235 и допускаем выгорание 10% из них за жизненный цикл - это приводит к тому, что изменения запаса размножающих свойств будут в очень широком диапазоне. Такой системой сложно управлять - нужно сильно менять концентрацию бора, иметь выгорающие поглотители в топливе и т.п. - но в целом конструкторы это научились делать еще давно.
Вторая проблема связана тем, что лодочному реактору приходится резко маневрировать мощностью. Оксидная керамика, являющаяся стандартом для топлива больших энергетических реакторов плохо переносит резкие изменения тепловыделения. А металлическое топливо, хорошее для маневров совсем не держит продукты деления, распухает и коробится еще на выгораниях в районе 0,1-0,3% а не 10, как надо нам.
Поэтому задача создать малогабаритный, маневренный и при этом "долгоиграющий" реактор очень нетривиальна. Первыми с этой задачей справились разработчики из лаборатории Knolls (забавно, кстати, что многие в Рунете считают, что в США есть только один разработчик реакторов - Westinghouse) для реакторов S9G, устанавливаемых на лодках класса "Вирджиния". Ходят слухи, что в основе топлива этого реактора - металлокерамика, сочетающая UO2, и "прожилки" молибдена и циркония, однако что там в реальности - мы не знаем, т.к. конструкция лодочных реакторов в США чуть ли не более секретна, чем конструкция атомных боеприпасов.
Впрочем, возможно слухи и не врут. Например, в США последние пару лет продвигается новое топливо Lightbridge, которое создали, как считается, выходцы из военно-морского атома. Топливо состоит из сплава урана и циркония (цельного, без керамики), но за счет хитрой геометрии твэлов хорошо держит выгорание и при этом имеет прекрасные маневренные качества. Дальше додумывайте сами.
И вот, ОКБМ официально отвечает "успешными испытаниями" прототипа реактора на полный жизненный цикл. В условиях Российской Федерации - где есть переработка ОЯТ реакторов подводных лодок (т.е. куча урана 235, которую приходится закладывать в реактор возвратится в цикл) и проблемы с нормальными условиями эксплуатации этих самых лодок "долгоиграющие" реакторы видятся правильным направлением развития морских транспортных реакторов.
Речь на самом деле идет о реакторе для атомной подводной лодки, для которого не нужна перегрузка в течении всего срока жизни лодки (это от 30 до 50 лет). Об этом написали в отчете ОКБМ Африкантов:
Поскольку замена активной зоны на АПЛ - довольно гемморойное мероприятие, еще и надолго выводящее лодку из строя, моряки с самого начала эксплуатации АПЛ всегда хотели активные зоны, работающие подольше. Идеальный вариант - атомные лодки и корабли, вообще не требующие замены АЗ на весь срок жизни, т.к. это позволяет избавится от соотвествующей инфраструктуры по перегрузке в составе ВМФ.
Теоретически, такую активную зону сделать не сложно: каждый выгорающий килограмм U235 дает 1,0-1,4 ГВт*дней тепловой энергии (вилка значений из-за того, что часть энергии получается от выгорающего Pu239, который нарабатывается в реакторе, и его наработка зависит от конструкции)
Для реактора тепловой мощностью 0,18 ГВт, который работает с КИУМ 0,15 в течении 40 лет надо обеспечить запас реактивности в ~400 кг U235, что для топлива с высоким обогащением более чем возможно в габаритах лодочных реакторов.
Однако тут есть две проблемы. Скажем, если мы конструируем активную зону с 4 тоннами U235 и допускаем выгорание 10% из них за жизненный цикл - это приводит к тому, что изменения запаса размножающих свойств будут в очень широком диапазоне. Такой системой сложно управлять - нужно сильно менять концентрацию бора, иметь выгорающие поглотители в топливе и т.п. - но в целом конструкторы это научились делать еще давно.
Вторая проблема связана тем, что лодочному реактору приходится резко маневрировать мощностью. Оксидная керамика, являющаяся стандартом для топлива больших энергетических реакторов плохо переносит резкие изменения тепловыделения. А металлическое топливо, хорошее для маневров совсем не держит продукты деления, распухает и коробится еще на выгораниях в районе 0,1-0,3% а не 10, как надо нам.
Поэтому задача создать малогабаритный, маневренный и при этом "долгоиграющий" реактор очень нетривиальна. Первыми с этой задачей справились разработчики из лаборатории Knolls (забавно, кстати, что многие в Рунете считают, что в США есть только один разработчик реакторов - Westinghouse) для реакторов S9G, устанавливаемых на лодках класса "Вирджиния". Ходят слухи, что в основе топлива этого реактора - металлокерамика, сочетающая UO2, и "прожилки" молибдена и циркония, однако что там в реальности - мы не знаем, т.к. конструкция лодочных реакторов в США чуть ли не более секретна, чем конструкция атомных боеприпасов.
Впрочем, возможно слухи и не врут. Например, в США последние пару лет продвигается новое топливо Lightbridge, которое создали, как считается, выходцы из военно-морского атома. Топливо состоит из сплава урана и циркония (цельного, без керамики), но за счет хитрой геометрии твэлов хорошо держит выгорание и при этом имеет прекрасные маневренные качества. Дальше додумывайте сами.
И вот, ОКБМ официально отвечает "успешными испытаниями" прототипа реактора на полный жизненный цикл. В условиях Российской Федерации - где есть переработка ОЯТ реакторов подводных лодок (т.е. куча урана 235, которую приходится закладывать в реактор возвратится в цикл) и проблемы с нормальными условиями эксплуатации этих самых лодок "долгоиграющие" реакторы видятся правильным направлением развития морских транспортных реакторов.