?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

Я довольно регулярно пишу про проект "Прорыв", в рамках которого ученые и разраотчики Росатома пробуют создать прототип АЭС с замкнутым ядерным топливным циклом - прежде всего это свинцовый "БРЕСТ", хотя как второй вариант возможен и БН. Одним из ключевых и самых продвинутых на сегодня элементов проекта является разработка смешанного уран-плутониевого нитридного топлива (СНУП). Это аналог МОКС-топлива, только вместо оксида урана используется нитрид. У него есть определенные плюсы, но почти полностью отсутвует опыт применения в реакторах - т.е. мы вполне можем и не знать о наличии существенных минусов у нитридов, например по неспособности держать достаточно высокие выгорания. Из плусов стоит отметить больше концентрация атомов урана/плутония, чем в оксиде (т.к. там мононитрид), поэтому меньше паразитные потери нейтронов, жесче спектр - выше использование урана/плутония и больше коэффициент воспроизводства плутония. Бонусом еще то, что нитрид не плавает в свинце, в отличии от оксидов - важно для тяжелых аварий. Минусом же является, кроме неотработанности, пирофорность (самовоспламеняется на воздухе и в воде), плохая технологичность в производстве топлива и его переработке и большее распухания топлива под воздействием радиации.


Конструкция твэлов БРЕСТ, требования и внешний вид таблеток СНУП.

В рамках "Прорыва" есть большая программа (КПРЭО) по "прожигу" твэлов разной конструкции, с оболочками из разной стали, с таблетками СНУП, изготовленными с разными технологическими параметрами. Она идет уже не первый год и протянется еще до 2022 года миниму, но после нее можно будет получить обоснованное понимание того, насколько СНУП топливо надежно для работы в реакторах. В рамках КПРЭО исследуются как разбираемые сборки с отдельными СНУП твэлами (КЭТВС), так и полноценные ТВС со всеми твэлами (ЭТВС). Обычный процесс исследования заключается в изготовлении ТВС с нужными параметрами, установке в реактор, а потом - при нужном выгорании (от 4 до 8% атомов тяжелых металлов), после выдержки - послереакторных исследований. Подробнее такие исследования я описывал тут.


Топливные таблетки СНУП получают путем обжига смеси оксидов урана и плутония с сажей в атмосфере азота при температуре 1600 С. Затем получившуюся керамику размалывают, прессуют в таблетки и еще раз обжигают для гомогенности.

Так вот, собственно новость (она ниже) заключается в том, что послереакторному исследованию была подвергнута уже вторая в рамках КПРЭО сборка, и снова топливо показало себя хорошо. Ну а самое потрясающее на мой взгляд то, что график, составленный в 2013 году до сих пор выполняется как часы - при том, что в России есть традиция править график вправо и сразу говорить, что все идет по графику, пока не поздно.




График КПРЭО СНУП топлива на реакторе БН-600. Надо заметить, что страны, у которых быстрых реакторов нет, фактически не способны провести сегодня такую программу НИОКР.

Кстати, практически такие же обширные испытания сборок идут и на БОР-60, т.е. в целом программа разработки топлива очень масштабна.

Собственно новость:
==

СНУП-топливо производства ТВЭЛ успешно прошло реакторные испытания на Белоярской АЭС


13.12.2016, 15:39

Экспериментальные тепловыделяющие сборки (ЭТВС), изготовленные на Сибирском химическом комбинате (входит в Топливную компанию Росатома «ТВЭЛ») в рамках реализации проекта «Прорыв», доказали свою эффективность в ходе реакторных испытаний и по итогам послереакторных исследований.
Всего в АО «СХК» разработаны, изготовлены и установлены в реактор БН-600 третьего энергоблока Белоярской АЭС на реакторные испытания 15 ЭТВС со смешанным нитридным уран-плутониевым топливом (СНУП). Они отличаются между собой типоразмерами твэлов и конструкционными материалами.
В ходе реакторных испытаний экспериментальные тепловыделяющие сборки с новым видом топлива прошли облучение в активной зоне реактора на быстрых нейтронах промышленного уровня мощности Белоярской АЭС.
Послереакторные исследования двух комбинированных экспериментальных ТВС (КЭТВС-1 и КЭТВС-6) со смешанным нитридным и оксидным уран-плутониевым топливом показали, что дефектов конструктивных элементов не выявлено и сборки сохранили целостность.
Полученные результаты дают основание для продолжения работ по обоснованию использования топлива при создании реакторной установки «БРЕСТ-ОД-300» и пристанционных модулей по производству плотного топлива опытно-демонстрационного энергокомплекса, строящегося на промышленной площадке АО «СХК» в ЗАТО Северск. С этой целью в АО «СХК» планируется изготовление дополнительных ЭТВС со СНУП- топливом для реактора БН-600.
Напомним, что Белоярская АЭС, располагая уникальным реактором, привлечена к испытаниям нового топлива по проекту «Прорыв». Физические характеристики реактора      БН-600 позволяют использовать его в исследовательских целях. В 2004 году в реакторе         БН-600 был наработан изотоп аргона-37, необходимый для калибровки галлиевых детекторов солнечных нейтрино Баксанской астрофизической обсерватории. Рассматривается возможность наработки изотопа кобальта-60 высокой удельной активности для нужд ядерной медицины – лечения раковых заболеваний и стереотаксической хирургии.

==


Резюмирующий слайд по КПРЭО

На данный момент из реактора извлечены:

1) КЭТВС-1
2) КЭТВС-6
3) КЭТВС-2
4) КЭТВС-7
5) ЭТВС-4
6) КЭТВС-3,

И две уже разделаны. Причем, не давно руководитель "Прорыва" Е.О. Адамов упомянул об идее собрать в БН-800 небольшой кусочек активной зоны из СНУП-ТВС для совсем уже полномасштабной проверки расчетов и идей.

Comments

( 27 comments — Leave a comment )
ardelfi
Dec. 17th, 2016 01:06 pm (UTC)
Что такое "подслой"? Гелиевый, свинцовый..
tnenergy
Dec. 17th, 2016 01:31 pm (UTC)
Это значит, что внутри твэла таблетки находятся в свинце или гелии для уменьшения взаимодействия со стенкой твэла, если я правильно понимаю.

Edited at 2016-12-17 01:31 pm (UTC)
ardelfi
Dec. 17th, 2016 01:54 pm (UTC)
В свинце я представляю, но как в гелии? Пористый материал, насыщенный гелием?
tnenergy
Dec. 17th, 2016 02:00 pm (UTC)
Ммм, просто есть зазор между таблеткой и оболочкой, заполненный гелием.
archibaldfigly
Dec. 26th, 2016 08:55 pm (UTC)
тогда с гелием это традиционная конструкция твэл для ВВЭР
tnenergy
Dec. 26th, 2016 09:15 pm (UTC)
Вроде как в твэлах с гелиевым подслоем БН и БРЕСТа по наследству не допускается посадка оболочки на таблетку, что является штатной вещью для ВВЭР.
andrej_kraft
Dec. 17th, 2016 01:55 pm (UTC)
Что такое авэл? Догадываюсь, что значения аббревиатуры у слова нет - это просто "америций + ТВЭЛ". Но зачем в процесс так хотят вовлечь Am и Np?
tnenergy
Dec. 17th, 2016 02:05 pm (UTC)
это "твэл с актиноидами". Речь про минорные актиноиды (МА) - Np, Am, Cm - плоды трансмутации урана 238 в потоке нейтронов. Это крайне неприятные радиотоксичные вещи, которые нельзя оставлять в ОЯТ (но сегодня все оставляют) или в ВАО. В ЗЯТЦ их будет нарабатываться особенно много, и надо от них как-то избавляться. Один из вариантов - ставить в реактор и принудительно делить быстрыми нейтронами (т.е. они работают топливом). Такая стратегия имеет много различных вариантов реализаций - внешние реакторы, смешивание с топливом, отдельные твэлы с МА (как раз авэлы), сжигание в специальном реакторе переработчике, сжигание в подкритичной мишени с ускорительным драйвером (MYRRHA как раз про это изначально). В рамках БРЕСТа сейчас рассматривают в основном вариант №2.
superwad
Dec. 21st, 2016 01:09 pm (UTC)
Вариантов сжигания несколько - гомогенное и гетерогенное. Гомогенное - это когда в топливе и, если я правильно понимаю, в бланкете, который чисто состоит из АВЭЛов. Гетерогенное - это когда актионоиды только в АВЭЛах и размещены они вперемешку с топливом уран плутониевым.
Есть еще и третий вариант - жидкосолевой...
permea_kra
Dec. 17th, 2016 02:29 pm (UTC)
Для мимопроходящих - а в чем фишка нитридов?
superwad
Dec. 21st, 2016 01:05 pm (UTC)
В отличии от других видов оно не всплывет в случае аварии на поверхность, а осядет на дно, а если прогорит реактор - в ловушку расплава (если оное предусмотрено проектом). а с поверхности как его. сильно фонящее убрать в ловушку расплава топлива?
masuk0
Jan. 3rd, 2017 05:31 pm (UTC)
Оно плотнее и позволяет добиться воспроизводства без бланкетов, насколько я понимаю. Вроде мех. параметры тоже лучше.
siron_nsk
Dec. 17th, 2016 04:52 pm (UTC)
Снуп Дог одобряет такое топливо!
kuznetsov_vv
Dec. 19th, 2016 05:02 pm (UTC)
novocaine2014
Dec. 19th, 2016 08:50 am (UTC)
О промышленном шпионаже не должны забывать мы...
tnenergy
Dec. 19th, 2016 09:28 am (UTC)
С одной стороны - да, а с другой - ну кому, кроме нас (и китайцев, которые тащат и воспроизводят все подряд) это нужно?
novocaine2014
Dec. 19th, 2016 10:45 am (UTC)
Да, действительно.
Ну, в атомной отрасли знания долгоиграющие, если лет через 15 ситуация поменяется, то не стоит уже сейчас облегчать партнёрам дорогу за наш счёт.
К тому же, тут наверняка серьёзные вопросы возникают и решаются не только по отраслевым темам, но и в целом, материаловедение там и прочее.
Спасибо за материалы, интересно. Будем надеяться, всё получится.
superwad
Dec. 21st, 2016 01:11 pm (UTC)
У китайцев нет других альтернатив, как замещать уголек на атом. А при замещении, потребуется очень много топлива и переработка встанет во всей красе. Так что ждем-с БН-800 в количестве минимум 2 шт на экспорт в Китай.
tnenergy
Dec. 21st, 2016 01:25 pm (UTC)
>У китайцев нет других альтернатив, как замещать уголек на атом.

Очень сильное высказывание. Полностью никто уголь на атом менять не будет.
superwad
Dec. 22nd, 2016 09:50 am (UTC)
Да, погорячился немного :) Бывает.
Если серьезно, то тут подсчитали. что для замены всей угольной генерации в Китае надо порядка 600-700 АЭС тысячников. Что нереально, так как надо найти столько урана и куда-то деть ОЯТ.
Вопрос стоит очень интересно - угольная отрасль на 70 % в Китае убыточна. Сократили добычу угля на 10 %. цена на мировом рынке подскочила с 45 до 100 %. Покрыть весь угольный спрос в Китае мировая добыча, скорее всего не сможет.
Вторая очень острая проблема - смог. Превышения по загазованности - 20-26 раз ПДК.
Скорее всего придется на ряду с развитием атомных станций (тут Китаю все равно не деться), стоить заводы по газификации угля (перегонять с твёрого в газ) строить трубопроводы и сжигать только газ.
Опять же все упирается в экономику.
Да, и возвращаясь к электромобилям - сразу видим конкретную задницу с получением электричества для чистых электромобилей.
tnenergy
Dec. 22nd, 2016 10:03 am (UTC)
>Если серьезно, то тут подсчитали. что для замены всей угольной генерации в Китае надо порядка 600-700 АЭС тысячников. Что нереально, так как надо найти столько урана и куда-то деть ОЯТ.

У Китайцев план к середине века иметь 200 ГВт ВВЭРов и 200 ГВт БНов, который пока выполняется тютелька в тютельку (35 ГВт ВВЭР к 2016 и 50+ к 2020 должно быть). и по 200 ГВт емпни солнца и ветра к 2035. Плюс 200 ГВт ГЭС. Плюс ПГУ, так от угля остануться рожки да ножки.

>Да, и возвращаясь к электромобилям - сразу видим конкретную задницу с получением электричества для чистых электромобилей.

В Китае есть задница, которая постепенно будет решаться. Раньше этому мешала низкая добавленная стоимость экономики Китая и экспоненциальный рост энергопотребления.

>Вопрос стоит очень интересно - угольная отрасль на 70 % в Китае убыточна. Сократили добычу угля на 10 %. цена на мировом рынке подскочила с 45 до 100 %. Покрыть весь угольный спрос в Китае мировая добыча, скорее всего не сможет.

Это хорошее давление в сторону альтернатив угля, как раз.

Что касается продажи БН-800 в китай, один заход уже был в 2008-2012, и вроде как китайцы хотели похоже просто спиздить технологию, а не купить ее, поэтому сделка не состоялась. Непонятно, возможно ли продолжение. В любом случае, обойдется это китайцами миллиардов в 10-15 баксов, думаю.
xolmc
Feb. 7th, 2017 08:31 am (UTC)
... обойдется это китайцами миллиардов в 10-15 баксов...

Вопрос от чайника - а что так дешево? Есть другие продавцы?
tnenergy
Feb. 7th, 2017 10:28 am (UTC)
Других продавцов нет, но в итоге китайцы решили (или делают вид, что бы сбить цену) делать свой полностью отечественный 600 мегаваттный бридер, который в 2017-2018 должен получить лицензию на сооружение, емпни.
tnenergy
Jan. 7th, 2017 08:54 am (UTC)
Уточнил цифры по тому, чем заменяют уголь http://tnenergy.livejournal.com/91521.html
archibaldfigly
Dec. 26th, 2016 09:03 pm (UTC)
Непривычные единицы.
Максимальное выгорание 9.3% т.а. - это ~93 МВтсут/кгU?
tnenergy
Dec. 26th, 2016 09:14 pm (UTC)
Да, можно так переводить.
Данил Бабаков
Apr. 14th, 2017 05:46 pm (UTC)
Диформил гидразин для проекта прорыв
Выпуск передачи "Страна Росатом" #12 2017. Освоено производство реактива для отработки технологических процессов переработки отработанного ядерного топлива в рамках проекта "Прорыв" https://www.youtube.com/watch?v=7ONAJexLOXI + в конце немного о композитных твелах из карбида кремния.
( 27 comments — Leave a comment )

Profile

tnenergy
Ядерная энергия

Latest Month

November 2017
S M T W T F S
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930  
Powered by LiveJournal.com