Испытания смешанного нитридного топлива для проекта "ПРОРЫВ"

[tnenergy]

Вчера появилась новость:

Главный технолог проекта «Прорыв» Владимир Троянов сообщил о результатах послереакторных исследований первой комбинированной экспериментальной тепловыделяющей сборки (КЭТВС-1) со смешанным нитридным топливом.

Comments

[ardelfi]

Смотрел это и подумал: а почему делящиеся элементы должны быть связаны с кислородом или азотом, как конструктивное решение изоляции их от охладителя? Ведь решение может быть другим: актиниды в твёрдой-жидкой фазе в контейнере со свободным объёмом, заполненным гелием. В ходе работы такого ТВЭЛа металл будет в жидкой форме (никаких повреждений решётки), газы (включая йод) будут в свободном объёме, твёрдые осколки будут в металле. Прочных керамических оболочек известно достаточно, подобрать можно нужную, тот же нитрид циркония. Есть какие-то препятствия?

[ardelfi]

В оксидном, нитридном и карбидном топливе делящиеся элементы связаны. Это не интерпретация, а факт и норма для современных реакторов. Твёрдые металлические твэлы раздуваются от накопленных в матрице осколков. Видимо для большинства коммерческих дизайнов это неприемлемо.

Про барьеры я знаю. Это никак не является барьером для других конструкций твэла. Оптимум это лишь для руководства, которое обычно ненавидит любые риски. Например, китайцы построили свой газовый реактор (HTR-10) по немецкому прототипу, от которого немцы отказались от страха перед риском, и теперь на 2017 у них намечена сдача более крупного дизайна на 210МВт-э -- они теперь будут как-бы первые в этом деле, и если получится с первым, построят 19 таких.

[ardelfi]

Проведите лучше мысленный эксперимент в гугле по запросу "molten salt reactor". А вот мысленно сверлить дырки можно во всём с одинаковой смелостью, только аргументом ни за ни против это не является.

[ardelfi]

Содержание моих высказываний полностью изложено в их тексте. Если вы хотите обсудить что-то другое, лучше не делать это в форме ответа на неотносящиеся к тому высказывания.

[tnenergy]

Так в лоб не получается подобрать причину. Наверное она лежит где-то на стыке свойств. Ну например, что смешанное плутоний-урановое топливо в виде жидких металлов расслоится, плутоний всплывет, а уран утонет. Не знаю точно так ли это, или они растворяются друг в друге. Требования к матрице тоже значительно возрастают - температура оболочки будет порядка 1000 С, прочность, ползучесть, радиационная стойкость - не меньше, чем у существующих твэлов. Кроме того, технология изготовления оболочки тоже важна. Так, например карбид кремния довольно давно рассматривается как кандидат материалов твэлов, но из него весьма непросто сделать тонкостенную трубку заданного качества.

[ardelfi]

Ясно. Как минимум стоило бы попробовать по-маленькому: сделать кучу вариантов такого твэла, и греть их электричеством -- снять так половину вопросов. А потом и в реактор засунуть и посмотреть что ещё вылезет. Кстати, алюминий в активной зоне применим? Тонкостенные керамические оболочки из оксида очень прочны и производятся массово в любых актуальных размерах. В любом случае, материалы есть, а твэл мог бы получиться 2.5-мерным (как ртутный термометр), с заполненным гелием местом для расширения и накопления газов. Красиво, мне нравится. :) И расплавиться не может -- он уже жидкий, и отдавать тепло легко -- отношение площади к массе огромное.

Что красиво нужно рисовать (чертить)

[bmpt]

а не объяснять словами.

Алюминий вообще мало применим у атомщиков, даже титан не особо в ходу...

Re: Что красиво нужно рисовать (чертить)

[ardelfi]

Красиво рисовать практически нечего -- градусник ртутный. По клику полный размер.

Re: Что красиво нужно рисовать (чертить)

[argr]

Оболочка ТВЭЛа должна держать давление и высокую вибрацию при большой температуре, под бомбардировкой нейтронами и гамма-квантами. Ваша керамика не потрескается? Если не дай бог трещина, расплавленный уран + плутоний + остальное попадает в теплоноситель. Из обычных же ТВЭЛов только газы немного выходят, даже если появится трещина.

Re: Что красиво нужно рисовать (чертить)

[ardelfi]

"Наша" керамика -- это либо сапфир, либо его эквивалент с цирконием. Нынешнее топливо -- тоже керамика, и не трескается. Точнее вам ответят только люди, проводившие исследования этих материалов в реакторе. А чтобы не было трещин, всё и затеяно: обычное топливо накапливает газы в своей решётке, которая из-за этого под внутренним давлением расширения, а жидкое не накапливает их вообще -- для них специально предусмотрен свободный объём внутри оболочки. Оболочка будет под небольшим давлением (за счёт одних лишь газов), но равномерно за счёт распределения давления жидкостью и газом.

Зачем тогда повторять классическую форму твэл?

[bmpt]

если пузыри при медленном всплытии будут уменьшать плотность расплава по направлению вверх?

Re: Зачем тогда повторять классическую форму твэл?

[ardelfi]

Твэл является частью системы передачи тепла от делящегося материала к теплоносителю. Теплоноситель движется -- двигаться выгоднее всего с наименьшим сопротивлением, а передача тепла занимает время, вот и получается длинное, прямое и тонкое. Отличие от обычного твэла -- внутри, а снаружи отличий нет.

Думаю никаких пузырей там не будет. Будет лишь диффузия -- газы будут испаряться с поверхности расплава, как газообразные хлориды металлов испаряются с поверхности расплава золота при его очистке в горячем хлоре.