?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

Атоминфо опубликовали новость про 12 мегаваттный модульный ядерный энергоблок, концепцию которого предложили корецы из KAIST. Энергомодуль уже удовлетворяет (хотя и с некоторой нятяжкой) условию транспортабельности - его вес 260 тонн, включая 36 тонн активной зоны реактора и 80 тонн турбомашинного преобразователя.



Однако, мне кажется, что концепт настолько интересный, что стоит рассказать больше подробностей, чем это сделано в новости Атоминфо. Благо, что публикации по KAIST MMR открыты и доступны.

Известно, что одним из главных проблем атомных станций малой мощности является то, что на очень небольшой по выработке блок приходятся все те же службы, что и у большой станции - и самые дорогие из них - это возня с перегрузкой топливом и ОЯТ и физическая защита ядерного реактора от всяких падающих самолетов, накатывающих цунами и прорывающихся террористов. Это приводит к увеличению удельных затрат на киловатт*час атомной энергии. Хороший способ нивелировать эти проблемы - это сделать блок транспортабельным, необслуживаемым и минимальных размеров. Решая задачу в таком ключе, корейцам пришлось напихать в концепт максимальное количество всяких крутых технологий, на что мы сейчас и посмотрим.



Начнем с концептуального описания. KAIST-MMR это быстрый, газоохлаждаемый (сверхкритичным СО2) реактор, распологаемый  вместе с турбогенератором в одном модуле диаметром 3.8 м и длиной 7.1 метра (т.е. вся электростанция - примерно 1/2 от размера корпуса собранного ВВЭР-1000). Для отвода избыточного тепла используются пассивные воздушные радиаторы. Время работы без перегрузок - 20 лет на полной мощности, после чего модуль заменяется целиком и перегружается в заводских условиях.


А унутре у него неонка ключевой особенностью MMR является использование сверхкритичного СО2 при давлении в корпусе реактора в районе 200 атм и температуре на выходе из АЗ - 550 С. Термальная эффективность такого цикла 45%, но с учетом затрат на прокачку газа - полная эффективность по электрической мощности - 33,1%. В числе важного преимущества цикла называется резкое уменьшение габаритов турбогенератора по сравнению с паром и даже обычным циклом Брайтона на гелии, без перехода через сверхкритичность теплоносителя.


Сравнительные размеры турбогенераторов с разным теплоносителем (слева) и КПД разных циклов (справа).

Получившаяся тепловая схема подразумевает использование хитрых пластинчатых теплообменников с травленными каналами и турбокомпрессорного модуля, вращающегося на частоте 20100 оборотов в минуту.



Реактор блока KAIST-MMR использует тоже нестандартные решения, хотя и не так далеко зашедшие в новизне. Тепловая мощность активной зоны в 36,2 мегаватта, объемная - 90 киловатт/литр (близко к значениям ВВЭР и в 4 раза меньше натриевых быстрых реакторов). Активная зона набрана из 18 ТВС высотой 1,2 метра и диаметром около 20 см. Управление реактивностью (и мощность) реактора осуществляется путем контроля утечки нейтронов из этой сравнительно маленькой АЗ через отражатель. Для этого в отражателе из PbO установлены 12 поворотных барабанов с секторным поглотителем из B4C обогащенного по изотопу бора 10B. Поворачивая барабан поглотителем к АЗ можно увеличить утечку нейтронов из АЗ и ввести таким образом отрицательную реактивность. Снаружи отражатель закрыт нейтронным экраном, и, очевидно, вся эта конструкция должна быть упакована в стальной корпус, выдерживающий давление 200 атм и температуру ~400 градусов.


ТВС в свою очередь набраны из 127 твэлов диаметром 15 мм с топливом из нитрида урана обогащением 15,5%. Азот в топливной керамике тоже  обогащен 15 изотопом, для снижения паразитных потерь нейтронов в топливе. Оболочки твэлов выполнены из ОДУ (ODS) -сталей, весьма перспективного материала, держащего как высокие повреждающие дозы (до 150 с.н.а.) так и высокую рабочую температуру (>500 C). Всего в активную зону загружается 5,48 тонны уранового топлива.


В центре активной зоны оставлена одна пустая ячейка для установки съемного поглотителя, обеспечивающего не превышение запасов реактивности на первые 10 лет работы. Поглотитель предлагается выполнить из гафния или обогащенного по 10 изотопу карбида бора и убирать его в середине кампании. Подобное же решение предлагалось в малом реакторе Toshiba 4S.

Выгорание топлива предполагается чуть выше 5% атомов тяжелых металлов и примерно 52 МВт*дней/кг - довольно консервативно для нового для корейцев нитридного топлива, при этом минимальное обогащение топлива, которое способно проработать 20 лет составляет 15,5%


Рассчетный коэфф. размножения АЗ без органов регулирования для разных обогащений в зависимости от выработки - годы на полной мощности (EFPY).

При этом использование съемного поглотителя позволяет уменьшить запас реактивности, что для быстрого реактора довольно критично в плане предохранения от реактивностиных аварий


Температурные и мощностные коэффциенты реактивности получились отрицательными, однако рост содержания плутония в АЗ к концу кампании сводят их почти к 0. Кстати, насчет плутония. Корейцы приводят интересный график - значение коэффциента воспроизводства в зависимости от года кампании. Видно, что реактор - бридер не очень.



Тем не менее очевидно, что в ОЯТ такого блока будет порядка 10% урана-235 и ~3% плутония, и это топливо надо бы перерабатывать.


Модуль, генератор и система сбора остаточного тепла в воздух

Такой вот концептуальный модуль.

Comments

( 148 comments — Leave a comment )
Page 1 of 2
<<[1] [2] >>
alexbreeze
May. 8th, 2016 11:59 am (UTC)
у нас тож такие пытались сделать иль даже сделали-точно не знаю проект "памир" вроде назывался
tnenergy
May. 8th, 2016 12:21 pm (UTC)
Ну да, "Памир-630Д". Но это все же довольно далековато - 10000 часов работы на мощности против 160000 тут. И использование довольно сумасшедшего теплоносителя - азотного тетраоксида.

IMG 5361
залить картинку на форум



Более интересна АСММ, разрабатываемая для военных сегодня

IMG 5325
фотохостинг png



IMG 5326
куда залить картинку




(no subject) - nicka_startcev - May. 8th, 2016 12:38 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - May. 8th, 2016 12:41 pm (UTC) - Expand
(no subject) - nicka_startcev - May. 8th, 2016 12:59 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - May. 8th, 2016 01:58 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - May. 8th, 2016 02:45 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - May. 8th, 2016 03:12 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - May. 8th, 2016 04:29 pm (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - May. 9th, 2016 09:43 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - May. 8th, 2016 02:46 pm (UTC) - Expand
(no subject) - alexbreeze - May. 8th, 2016 01:42 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - May. 8th, 2016 01:59 pm (UTC) - Expand
(no subject) - mik - May. 8th, 2016 11:24 pm (UTC) - Expand
(no subject) - standru - May. 13th, 2016 11:50 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - May. 13th, 2016 12:09 pm (UTC) - Expand
(no subject) - standru - May. 13th, 2016 02:52 pm (UTC) - Expand
ardelfi
May. 8th, 2016 12:19 pm (UTC)
Непонятно почему не использован полный запас "кошерного" обогащения (20%). Глядя на их графики, это улучшило бы экономику на десятки процентов за счёт длительности аммортизации. Судя по картинке с песком, делают для арабов. Также интересна надёжность генератора: если он накроется, придётся увозить всё хозяйство чтобы распилить корпус и заменить генератор? Я вижу на картинках стрелку на магнитную муфту, но генератор всё же внутри корпуса с признаками высокого давления внутри.

Edited at 2016-05-08 12:22 pm (UTC)
tnenergy
May. 8th, 2016 12:25 pm (UTC)
В смысле, что бы можно было не 20 лет, а 30 проработать без перезарядки? Видимо они не хотят идти выше 52 МВт*дней/кг и 5% выгорания для таких длительных кампаний, а каждый процент обогащения некисло так стоит, а каждый процент обогащения, который не сгорел - стоит вдвойне.
(no subject) - ardelfi - May. 8th, 2016 12:31 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - May. 8th, 2016 12:39 pm (UTC) - Expand
(no subject) - ardelfi - May. 8th, 2016 12:52 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - May. 8th, 2016 02:36 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - May. 8th, 2016 02:38 pm (UTC) - Expand
(no subject) - iv_an_ru - May. 13th, 2016 05:28 am (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - May. 13th, 2016 07:06 am (UTC) - Expand
(no subject) - iv_an_ru - May. 13th, 2016 08:33 am (UTC) - Expand
(no subject) - simsun - May. 8th, 2016 05:30 pm (UTC) - Expand
(no subject) - ardelfi - May. 8th, 2016 07:27 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - May. 8th, 2016 08:28 pm (UTC) - Expand
(no subject) - ardelfi - May. 9th, 2016 04:50 am (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - May. 9th, 2016 08:00 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - May. 9th, 2016 12:59 pm (UTC) - Expand
(no subject) - ardelfi - May. 9th, 2016 01:42 pm (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - May. 9th, 2016 09:53 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - May. 9th, 2016 08:04 am (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - May. 9th, 2016 09:49 pm (UTC) - Expand
(no subject) - ardelfi - May. 9th, 2016 09:57 pm (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - May. 9th, 2016 10:04 pm (UTC) - Expand
(no subject) - ardelfi - May. 10th, 2016 06:25 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - May. 10th, 2016 06:41 am (UTC) - Expand
(no subject) - ardelfi - May. 10th, 2016 07:15 am (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - May. 8th, 2016 02:02 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - May. 8th, 2016 02:15 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - May. 8th, 2016 02:17 pm (UTC) - Expand
pz_true
May. 8th, 2016 12:21 pm (UTC)

интересно.
а на подлодках они такие же по размеру? как бы с подлодками технологии отработаны ведь.

tnenergy
May. 8th, 2016 12:23 pm (UTC)
Нет, лодочные реакторы заметно другие - топливо металлическое, теплоноситель - вода, парогенераторы, циркуляционные насосы и т.п. Посмотреть на лодочные технологии можно в реакторах РИТМ-200, SMART, CAREM-25 и т.д.
(no subject) - b_my - May. 9th, 2016 10:00 pm (UTC) - Expand
waldliebhaber
May. 8th, 2016 01:00 pm (UTC)
Интересно, что им мешало еще немного поднапрячься и разделить это дело на 2, 3 -6 трейлеров или еще лучше - 40 футовых контейнеров?
Куда надо доперли, состыковали, защиту догрузили + развернули и надули и молоти себе на здоровье.
raskrushitel
May. 8th, 2016 01:26 pm (UTC)
может боятся, что разъемы будут фонить?
zilm
May. 8th, 2016 01:03 pm (UTC)
36-12 = 24 МВт тепла отводить пассивными воздушными радиаторами, которые должны быть ещё и достаточно мобильны. Это реально?
ed_jan_lt
May. 8th, 2016 01:30 pm (UTC)
А зачем радиаторам быть мобильными? Только сам реактор увозится для замены.
(no subject) - zilm - May. 8th, 2016 01:34 pm (UTC) - Expand
(no subject) - ed_jan_lt - May. 8th, 2016 01:59 pm (UTC) - Expand
(no subject) - lubezniy - May. 12th, 2016 09:13 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - May. 12th, 2016 09:36 pm (UTC) - Expand
(no subject) - lubezniy - May. 17th, 2016 06:19 pm (UTC) - Expand
(no subject) - ed_jan_lt - May. 12th, 2016 11:30 pm (UTC) - Expand
(no subject) - ex0_planet - May. 8th, 2016 01:37 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - May. 8th, 2016 01:53 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - May. 8th, 2016 01:58 pm (UTC) - Expand
(no subject) - zilm - May. 8th, 2016 02:16 pm (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - May. 9th, 2016 10:11 pm (UTC) - Expand
(no subject) - shamaner - May. 8th, 2016 02:29 pm (UTC) - Expand
(no subject) - iv_an_ru - May. 13th, 2016 05:32 am (UTC) - Expand
zogin
May. 8th, 2016 01:32 pm (UTC)
А куда его применять? Для кораблей? Для самолёта тяжеловат.
tnenergy
May. 8th, 2016 01:54 pm (UTC)
Стационарная генерация электричества.
(no subject) - superzveruga - May. 9th, 2016 11:08 am (UTC) - Expand
Андрей Гаврилов
May. 8th, 2016 01:56 pm (UTC)
PCHE (Printed-circuit heat exchangers) очень понравились.

Как и вся тема с циклом на критическом CO2.
vit_r
May. 8th, 2016 02:05 pm (UTC)
турбокомпрессорного модуля, вращающегося на частоте 20100 оборотов в минуту.

Двадцать лет без замены?
Андрей Гаврилов
May. 8th, 2016 02:24 pm (UTC)
ну, этот модуль можно сделать так, что бояться нужно будет лишь того, что метал поплывет.

Правда, есть маленькая деталь - тут газ через реактор (речь не только о скоростях, давлении, и температуре, это я еще и передаю привет куче интересных эффектов из области материаловедения, часть которых автор блога рассматривал в серии, ЕМНИП, постов) продувается; т.е. это замкнутый контур, который 20 лет гоняется при таких веселых условиях. При том на схеме никаких циклонов etc для чистки газа не видно. Интересно, не будет ли там в итоге абразив какой летать, турбину точить. Или что-нибудь веселое, осаждающееся, в итоге в канале (бог с ним... если это не каналы PCHE), и, главное, на турбине/ ее газовом подшипнике (если будет использоваться он).
Вася Петров
May. 8th, 2016 02:43 pm (UTC)
Почем киловатт получится, интересно.
siron_nsk
May. 8th, 2016 03:27 pm (UTC)
На нашем 9-11, картинка есть в каментах. Тут, вестимо, порядок тот же.
(no subject) - tnenergy - May. 8th, 2016 08:30 pm (UTC) - Expand
siron_nsk
May. 8th, 2016 03:32 pm (UTC)
Знаете эти знаменитые австралийские автопоезда из нескольких прицепов? Вот у них рекорд - 190 тонн, дак там осей с два десятка. А тут 260... нетранспортабельный он в целом-то)
alex_avr2
May. 8th, 2016 04:35 pm (UTC)
Возят подобные грузы спокойно.
http://www.tkuth.ru/341-transportirovka-krupnejshej-gazovoj-turbiny.html

Конечно, это не рядовая операция, но и не что-то невозможное.
(no subject) - siron_nsk - May. 9th, 2016 04:38 am (UTC) - Expand
(no subject) - ytmwasd - May. 9th, 2016 07:38 am (UTC) - Expand
(no subject) - siron_nsk - May. 9th, 2016 10:11 am (UTC) - Expand
(no subject) - lubezniy - May. 12th, 2016 09:15 pm (UTC) - Expand
derkanat
May. 8th, 2016 03:47 pm (UTC)
Хороший студенческий проект.

А насчет реальности..."Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material, TS-R-1". IAEA
Что-то сильно сомневаюсь, что эта бочка с ураном радиоактивным хотя бы одно из многочисленных требований выдержит.

Edited at 2016-05-08 03:53 pm (UTC)
sashman
May. 8th, 2016 05:08 pm (UTC)
Обозвать тостером и возить по § 107 (e)
В § 310 специально обозначено, что такие noncompliant штуки можно возить по соглашению сторон.


(номера параграфов по SSR-6)
Наверное: - sashman - May. 8th, 2016 07:15 pm (UTC) - Expand
shaitan_bashka
May. 8th, 2016 04:20 pm (UTC)
В проекте много где изотопно-смещённые материалы применяются. Корейцы их могут производить?
tnenergy
May. 8th, 2016 08:31 pm (UTC)
Нет, причем центрифуги поставить не могут из-за кабального договора "123" с американцами. Но заказать производство N15 в России - наименьшая из проблем на пути реализации этого проекта.
(no subject) - shaitan_bashka - May. 9th, 2016 08:44 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - May. 9th, 2016 09:56 am (UTC) - Expand
(no subject) - shaitan_bashka - May. 9th, 2016 03:15 pm (UTC) - Expand
the_blasted_one
May. 8th, 2016 06:31 pm (UTC)
Интересно, развивают ли идею реакторов на термоэмиссии? Очень же неплохая идея, если требуется одновременно компактность и надежность, и тем более - материаловедение шагнуло вперед по сравнению с Топазами...
К тому же можно снимать энергию с нагретых до 2000оС ТВЭЛов одновременно электронной эмиссией и инфракрасными фотоэлементами...
tnenergy
May. 8th, 2016 07:15 pm (UTC)
>Интересно, развивают ли идею реакторов на термоэмиссии?

Развивают, но думаю, что как и все подобные "полубумажные" работы - не очень продуктивно. Нет заказа...

>Очень же неплохая идея, если требуется одновременно компактность и надежность, и тем более - материаловедение шагнуло вперед по сравнению с Топазами...

Шагнуло, и проекты термоэмиссионных реакторов по мощности выросли заметно.

>одновременно электронной эмиссией и инфракрасными фотоэлементами...

Что-то не кажется мне, что эти инфракрасные фотоэлементы выживут в реакторе.
texconten
May. 8th, 2016 08:46 pm (UTC)
Концепт, конечно, знатный, навороченный, видно, что впихнули все, что надеются разработать в перспективе. Если с практической точки зрения, то надежность транспортабельной системы всегда ниже, чем стационарной. В первую очередь это касается даже не столько реактора, сколько парогена и турбины с генератором... по крайней мере для реально эксплуатируемых ВВР этого класса и назначения. Сложные межперегрузочные ремонты даже при куда более короткой кампании как раз и есть плата за примерно такую же транспортабельность. И для проектных транспортабельных ВТГР примерно то же: больше чугуния - ниже вероятность аварии. Ну и накопление флюэнса никто не отменял: даже для 10 лет на одной АЗ в легкой капсуле это проблема, а уж если 25 с таким лихим методом контроля реактивности...

Что касается внедрения... в общем, эти рассуждения ведь совсем не новы. Для малой поселковой генерации, если рассматривать нынешние реальные запросы из подходящих краев, возибельность АЭС вообще не так уж критична по сравнению с долговечностью АЗ и надежностью системы в целом. Поселок стоит на своем месте сто лет и надеется простоять еще столько же, на 25 годах топливной кампании перегрузочная инфраструктура - возибельная или даже стационарная - окупится даже при кратном снижении нынешних реальных цен в удаленных районах. И они вокруг этой капсулы по-любому потребуют контейнмент с полным конфайнментом, потому что им жить четверть века всей семьей рядом с с этой штукой, за такое время чего только не может случиться. Для таких вариантов скорее нужен проект с заменяемым модулем первого контура типа "Елены" из КИ: 25 лет АЗ отработала, приехал мобильный сервис с новым блоком, выгрузили старый в бассейн в том же контейнменте, в следующий заезд или когда там удобнее забрали сильно подостывший.

А для тех, кому критична подлинная транспортабельность вида "вся АЭС в капсуле с зеленой лужайкой после завершения эксплуатации" - для геологов, горняков, нефтяников и иных прочих недропользователей - кампания АЗ дольше десяти лет скорее зло, столько не надо. Нормальный проект ГРР редко длится дольше 5-6 лет; на разработке рудника таскать туда-сюда с такой же периодичностью эти капсулы не такая уж проблема, но и рудники ан масс не часто живут дольше 18-20 лет. А вот заглушить систему до выгорания АЗ и попытаться без потери ресурса перезапустить на новом месте может оказаться довольно сложно и дорого, во всяких переходных режимах поведение маленьких АЗ не всегда точно предсказуемо, особенно после, пардон, взбалтывания при перевозке.

Вообще же, большое спасибо за сообщение, очень интересная и полезная информация! Просто шикарная пугалка для генералитета ГК.
tnenergy
May. 9th, 2016 01:00 pm (UTC)
Пожалуйста.

Хотя я очень скептичен насчет АСММ в целом, но вот сверхкритичный CO2 заинтересовал.
(no subject) - texconten - May. 9th, 2016 04:21 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - May. 9th, 2016 04:49 pm (UTC) - Expand
(no subject) - texconten - May. 10th, 2016 05:43 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - May. 9th, 2016 06:04 pm (UTC) - Expand
(no subject) - texconten - May. 10th, 2016 05:44 pm (UTC) - Expand
bmpt
May. 9th, 2016 06:41 am (UTC)
То есть Ядрёный ответ Генератору Росси
Габариты - тот же кнтейнер
tnenergy
May. 9th, 2016 09:57 am (UTC)
Re: То есть Ядрёный ответ Генератору Росси
Хотелось бы увидеть уже наконец в работе генератор Росси. А то 6 лет уже скоро стукнет "революции", а не киловатта в сеть не выработано публично.
Page 1 of 2
<<[1] [2] >>
( 148 comments — Leave a comment )

Profile

tnenergy
Ядерная энергия

Latest Month

October 2017
S M T W T F S
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031    
Powered by LiveJournal.com