"Кладешь в печь два бревна, а достаешь - три" - с такой фразы начинается курс по ядерным реакторам в одном инженерном вузе России. Как это получается? Ответ прост - реакторы-размножители.
Реактор-размножитель — это ядерный реактор, позволяющий нарабатывать ядерное топливо в количестве, которое превышает потребности самого реактора. Сырьём для нового топлива служат изотопы, которые не могут быть использованы в традиционных энергетических ядерных реакторах. Запасы этих изотопов более чем в 100 раз превосходят запасы урана-235.
Для уран-плутониевого топливного цикла размножителем является реактор на быстрых нейтронах. При этом в зоне размножения из обедненного урана, состоящего, в основном, из изотопа уран-238, получается плутоний-239, который может быть использован в реакторе как новое ядерное топливо.
Реактор на быстрых нейтронах - ядерный реактор, в активной зоне которого нет замедлителей нейтронов и спектр нейтронов близок к энергии нейтронов деления
Примеров таких реакторов не много, но они есть. Развивать эту технологию пытаются лучшие ученые по всему миру, а реализовать такие проекты могут лишь единицы достаточно развитых и богатых стран. Например, Россия и Франция.
Реализованные проекты в России
Примерами реакторов на быстрых нейтронах в России являются реакторы БН-600 и БН-800.
БН-600 - это советский реактор работающий с 1980 года, ректор на быстрых нейтронах. Является эволюцией проекта БН-350 (число после тире обозначает вырабатываемое количество мегаватт энергии в сутки). Электрическая мощность - 600 МВт.
БН-800 - ядерный энергетический реактор с натриевым теплоносителем, является следующей ступенью эволюции. Он работает с 2015 года, а в 2022 году полностью перешел на МОКС-топливо. Работает на замкнутом топливном цикле с уран-плутониевым смешанным топливом.
Реакторы серии БН отличаются интегральной компоновкой, что означает, что основные элементы расположены внутри бака реактора. В качестве теплоносителя используется жидкий натрий.
Реализация во Франции
Французский реактор "Феникс" также является реактором на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. Эксплуатировался с 1974 по 2010 год. Электрическая мощность — 250 МВт (с 2003 года снижена до 140 МВт). Коэффициент воспроизводства реактора составлял 1,18.
Все эти примеры используют жидкий расплавленный метал в качестве теплоносителя (вещества, которое передает тепло от тепловыделяющих элементов), такие как свинец или натрий.
Но есть и американские интересные проекты. Один из таких ПРИЗМ.
Реактор PRISM
Реактор PRISM представляет собой жидкометаллический реактор бассейнового типа с низким давлением.
PRISM использует пассивную безопасность, цифровые контрольно-измерительные приборы и управление, а также модульные методы изготовления для ускорения строительства завода. PRISM имеет номинальную тепловую мощность 840 МВт и электрическую мощность 311 МВт.
PRISM включает в себя ряд инновационных функций, которые делают его эффективным при обращении с использованным ядерным топливом и утилизации плутония. Кроме того, упрощенная конструкция PRISM позволяет производить заводы с модульной конструкцией и в конечном итоге снизить затраты.
Подводя итог
- Реакторы-размножители нарабатывают ядерное топливо в большом количестве, что превышает потребности самого реактора. Они демонстрируют нам "вечный" двигатель.
- Примерами реакторов-размножителей служат реакторы: БН-600 и БН-800 (Россия), "Феникс" (Франция), PRISM (США) и т.д.
- В таких реакторах используется жидкий расплавленный метал в качестве теплоносителя (вещества, которое передает тепло от тепловыделяющих элементов), такие как свинец или натрий.
- Реализовать такие проекты могут лишь единицы достаточно развитых и богатых стран.
Спасибо за прочтение! Надеемся, было очень интересно и познавательно! Будем рады поддержке канала ПОДПИСКОЙ, ЛАЙКОМ или комментариями.