Атомные электростанции с жидкометаллическим теплоносителем могут работать как на тепловых, так и на быстрых нейтронах, в последнем случае с коэффициентом воспроизводства ядерного горючего более единицы. Преимущество такого теплоносителя — возможность работы при низком давлении в первом контуре. Значительная в сравнении с водным и газовым теплоносителями плотность жидких металлов позволяет перекачивать относительно малые объемы, то есть уменьшить диаметры трубопроводов и расходы на собственные нужды, а также обеспечивать высокий коэффициент теплоотдачи от поверхности оболочки твэла к теплоносителю, что позволяет при той же температуре оболочки получать более высокую температуру теплоносителя. Пока для АЭС наиболее пригоден жидкий натрий.

Жидкометаллический теплоноситель значительно осложняет оборудование АЭС и выдвигает довольно большое число инженерно-технических проблем. Поэтому АЭС с жидкометаллическим теплоносителем разрабатывают только применительно к реакторам натрий на быстрых нейтронах. Важность этих реакторов показана в гл. 2.

Одно из преимуществ жидкого натрия как теплоносителя — высокое удельное энерговыделение в активной зоне, составляющее 400 — 800 МВт/м3, что позволяет снизить размеры активной зоны. В связи с этим вероятность утечки нейтронов из активной зоны увеличивается и может достигать даже 30%. Эти нейтроны используются для воспроизводства топлива, для чего активная зона окружается воспроизводящим экраном, содержащим обедненный (отвальный) уран.

Жидкий натрий как теплоноситель выдвигает ряд требований к оборудованию и эксплуатации. Температура плавления натрия высока (97 ℃), поэтому для пуска станции с нуля необходим предварительный электроразогрев всего оборудования и трубопроводов. В зависимости от тепловой схемы

пуск станции с нуля может потребовать от трех до пяти недель.

Бурная реакция натрия с водой в условиях радиоактивного натрия может иметь особо негативные последствия, поэтому обязателен промежуточный натриевый контур, давление в котором поддерживается большим, чем в первом контуре: в случае нарушения плотности между первым и промежуточным контурами невозможно перетекание радиоактивного натрия в промежуточный, а может иметь место только переток нерадиоактивного натрия из промежуточного в первый контур. Тем самым обеспечивается отсутствие радиоактивности в промежуточном контуре, а в случае нарушения плотности между вторым и промежуточным контурами контакт воды возможен только с нерадиоактивным натрием.

Оборудование первого и промежуточного натриевых контуров существенно отличается от применяемого при других теплоносителях. Так, в системе трубопроводов должны быть предусмотрены установки для очистки натрия от оксидов и гидридов, так называемые "холодные ловушки", обеспечивающие охлаждение некоторой части теплоносителя до температуры, при которой оксиды выпадают в осадок и могут быть отфильтрованы.

Особые требования предъявляются к арматуре и циркуляционным насосам. Арматура при использовании натриевого теплоносителя должна быть кованой для предупреждения межкристаллитной коррозии. Учитывая высокую теплопроводность натрия, приходится выдвигать такое требование, как стойкость арматуры против теплового удара, а малая вязкость натрия требует применения для арматуры твердых материалов, препятствующих задиранию.

Важное требование к арматуре для жидких металлов — полное отсутствие утечек через сальники. Оно объясняется высокой стоимостью теплоносителя, а также тем, что протечка даже небольшого количества его опасна. Обычные набивки в данном случае при высокой температуре нестойки, поэтому переходят к бессальниковым конструкциям с сильфонными уплотнениями, иногда в комбинации с замораживаемыми уплотнениями и сальниками.

Для АЭС с жидкометаллическим теплоносителем очень большое значение имеет надежность работы реактора, так как ликвидация последствий аварий в условиях таких реакторов наиболее сложна. Так, реактор АЭС "Энрико Ферми" (США) после аварии с расплавлением горючего, происшедшей в октябре 1966 г., вновь достиг критичности только в июле 1970 г. Последующая эксплуатация была неудовлетворительной — коэффициент использования мощности в 1971 г. составил всего 3,4%. В 1972 г. было вынесено решение о прекращении работ на реакторе, а в 1974 г. — решение об его демонтаже.

Рис. 16.1. Петлевая (контурная) компоновка реактора БН-350:
Рис. 16.1. Петлевая (контурная) компоновка реактора БН-350:

1 — корпус реактора; 2 — большая поворотная пробка; 3 — малая поворотная пробка; 4 — центральная колонна с механизмами СУЗ; 5 — механизм подачи сборок; 6 — перегрузочный бокс; 7 — элеватор загрузки-выгрузки; 8 — верхняя неподвижная защита; 9 — механизм перегрузки; 10 — активная зона; 11 — опора реактора; 12 — боковая защита (железорудный концентрат); 13 — бетонная защита

Среди пяти реакторов с натриевым теплоносителем, находящихся в эксплуатации в мире, четыре — бакового типа (интегральная компоновка) — по одному в России (БН-600) и Великобритании и два во Франции; один реактор — петельный (контурная компоновка) — в Казахстане (БН-350). Таким образом, в атомной энергетике СНГ имеется опыт эксплуатации обоих типов компоновки реактора и его систем, это даст возможность сделать определенный выбор между двумя вариантами, для которого в настоящее время нет достаточных оснований.

Относительные сложности эксплуатации АЭС с жидкометаллическим теплоносителем и наиболее высокая их стоимость побуждают вести поиск и других теплоносителей для реакторов на быстрых нейтронах. К их числу относятся, например, разработка АЭС на свинце и предложения использовать в качестве теплоносителя гелий (см. гл. 17).


Источник: http://nuclearfactor.ru/energy/aes/79-260.html



Рекомендуем посмотреть ещё:


Закрыть ... [X]

16.1. Жидкий натрий как теплоноситель. Атомные электрические Прическа своим руками


Как сделать жидкий натрий Как сделать жидкий натрий Как сделать жидкий натрий Как сделать жидкий натрий Как сделать жидкий натрий Как сделать жидкий натрий Как сделать жидкий натрий Как сделать жидкий натрий Как сделать жидкий натрий

ШОКИРУЮЩИЕ НОВОСТИ