Juda yuqori haroratli reaktor - Very-high-temperature reactor

Juda yuqori haroratli reaktor sxemasi.

The juda yuqori haroratli reaktor (VHTR) yoki yuqori haroratli gaz bilan sovutilgan reaktor (HTGR), a IV avlod reaktori ishlatadigan tushuncha grafit -o'rtacha yadro reaktori bir martalik orqali uran yoqilg'i aylanishi. VHTR yuqori haroratli reaktor (HTR) ning bir turi bo'lib, u kontseptual ravishda chiqish harorati 1000 ° S bo'lishi mumkin. The reaktor yadrosi yoki "prizmatik blok" bo'lishi mumkin (an'anaviy reaktor yadrosini eslatadi) yoki "toshli karavot "Yadro. Yuqori haroratlar, masalan, issiqlik issiqligi yoki vodorod termokimyoviy orqali ishlab chiqarish oltingugurt-yod tsikli.

Umumiy nuqtai

Germaniyada AVR.

VHTR - bu yuqori haroratli reaktorning bir turi bo'lib, u kontseptual ravishda yuqori chiqish haroratiga (1000 ° C gacha) erishishi mumkin; ammo, amalda "VHTR" atamasi odatda gaz bilan sovutilgan reaktor deb qaraladi va odatda "HTGR" (yuqori haroratli gaz bilan sovutilgan reaktor) bilan almashtirib ishlatiladi.

HTGRlarning ikkita asosiy turi mavjud: toshli toshli reaktorlar (PBR) va prizmatik blokli reaktorlar (PMR) .Prizmatik blokli reaktor prizmatik blok yadrosi konfiguratsiyasiga ishora qiladi, bunda olti burchakli grafit bloklari silindrsimon holatga keltiriladi. bosimli idish. The toshli toshli reaktor (PBR) dizayni shag'al shaklidagi yoqilg'idan iborat bo'lib, ular saqichli to'p mashinasi singari silindrsimon bosimli idishda birlashtirilgan. Ikkala reaktorda ham yonilg'i an halqa grafit markazi bo'lgan mintaqa shpil, dizaynga va kerakli reaktor quvvatiga bog'liq.

Tarix

HTGR dizayni birinchi bo'lib Klinton Laboratoriyalarining Power Pile Division (hozirgi nomi bilan tanilgan) xodimlari tomonidan taklif qilingan Oak Ridge milliy laboratoriyasi[1]) 1947 yilda.[2] Professor Rudolf Shulten yilda Germaniya 1950 yillarda rivojlanishda ham rol o'ynagan. Piter Fortesku General Atomic-da, yuqori haroratli gaz bilan sovutilgan reaktor (HTGR) ning dastlabki rivojlanishi uchun mas'ul bo'lgan guruh rahbari edi. Gaz bilan sovutilgan tezkor reaktor (GCFR) tizimi. [3]

The Shaftoli osti Amerika Qo'shma Shtatlaridagi reaktor birinchi bo'lib elektr energiyasini ishlab chiqaradigan HTGR bo'ldi va uni juda muvaffaqiyatli amalga oshirdi, 1966 yildan 1974 yilgacha texnologik namoyish sifatida ishladi. Fort Sent-Vrain ishlab chiqarish stantsiyasi 1979 yildan 1989 yilgacha HTGR sifatida ishlagan ushbu dizaynning bir namunasi edi. Garchi reaktor iqtisodiy omillar tufayli uning ishdan chiqishiga olib keladigan ba'zi muammolar bilan duch kelgan bo'lsa-da, u AQShda HTGR kontseptsiyasining isboti bo'lib xizmat qildi (yangi bo'lmasa ham savdo HTGRlar u erda ishlab chiqilgan).[4][tekshirib bo'lmadi ]

HTGRlar Buyuk Britaniyada ham mavjud edi Ajdaho reaktori ) va Germaniya (AVR reaktori va THTR-300 ) va hozirgi vaqtda Yaponiyada mavjud ( Yuqori haroratli muhandislik sinov reaktori prizmatik yoqilg'ini 30 bilan ishlatish MWth quvvat) va Xitoy ( HTR-10, 10 MVt quvvatga ega toshli karavot dizaynie avlod). Ikkita to'liq toshli toshli HTGR, HTR-PM har biri 100 MVt elektr energiyasi ishlab chiqarish quvvatiga ega bo'lgan reaktorlar 2019 yildan boshlab Xitoyda qurilmoqda.

Yadro reaktori dizayni

Neytron moderatori

Neytron moderatori grafitdir, garchi reaktor yadrosi grafit prizmatik bloklarida yoki grafit toshlarida tuzilgan bo'lsa, HTGR dizayniga bog'liq.

Yadro yoqilg'isi

HTGRlarda ishlatiladigan yoqilg'i, masalan, yoqilg'i zarralari bilan qoplangan TRISO yonilg'i zarralari. Qoplangan yoqilg'i zarralari odatda ishlab chiqarilgan yonilg'i yadrolariga ega uran dioksidi ammo, uran karbid yoki uran oksikarbidi ham mumkin. Uran oksikarbidi kislorod stokiyometriyasini kamaytirish uchun uran karbidini uran dioksidi bilan birlashtiradi. Kamroq kislorod zarrachadagi g'ovakli uglerod qatlamining oksidlanishiga qarab, uglerod oksidi hosil bo'lishi natijasida hosil bo'lgan TRISO zarralaridagi ichki bosimni pasaytirishi mumkin.[5] TRISO zarralari shag'al qatlami dizayni uchun toshda tarqaladi yoki olti burchakli grafit bloklariga kiritilgan ixcham / tayoqchalarga quyiladi. QUADRISO yoqilg'isi[6] tushunchasi Argonne milliy laboratoriyasi ortiqcha reaktivlikni yaxshiroq boshqarish uchun ishlatilgan.

Sovutish suyuqligi

Geliy

Geliy bugungi kungacha ko'pgina HTGRlarda ishlatilgan sovutish moddasi bo'lib, eng yuqori harorat va quvvat reaktor dizayniga bog'liq. Geliy an inert gaz, shuning uchun u odatda hech qanday material bilan kimyoviy reaksiyaga kirishmaydi.[7] Bundan tashqari, geliyni neytron nurlanishiga ta'sir qilish uni radioaktiv qilmaydi,[8] aksariyat mumkin bo'lgan sovutadigan suyuqliklardan farqli o'laroq.

Eritilgan tuz

The eritilgan tuz bilan sovutilgan variant, LS-VHTR, rivojlangan yuqori haroratli reaktor (AHTR) dizayniga o'xshash, toshli yadroda sovutish uchun suyuq ftorli tuzdan foydalanadi.[1](3-bo'lim) U standart VHTR dizayni bilan ko'plab xususiyatlarni baham ko'radi, ammo eritilgan tuzni a sifatida ishlatadi sovutish suyuqligi geliy o'rniga. Shag'al yoqilg'isi tuz ichida suzadi va shu tariqa toshlar sovituvchi tosh oqimiga quyiladi va shag'al qatlamining pastki qismiga olib boriladi va qayta aylanish uchun karavotning yuqori qismidan olinadi. LS-VHTR ko'plab jozibali xususiyatlarga ega, shu jumladan: yuqori haroratlarda ishlash qobiliyati (eritilgan tuzlarning ko'pi tiklanish nuqtasi> 1400 ° C), past bosimli ishlash, yuqori quvvat zichligi, elektr konvertatsiya qilish samaradorligi shunga o'xshash sharoitlarda ishlaydigan geliy bilan sovutilgan VHTR, passiv xavfsizlik tizimlar va ularni yaxshiroq saqlash bo'linish mahsulotlari holda an baxtsiz hodisa sodir bo'ldi.

Boshqaruv

Prizmatik dizaynlarda, boshqaruv tayoqchalari yadroni tashkil etuvchi grafit bloklarida kesilgan teshiklarga kiritiladi. VHTR oqim kabi boshqariladi PBMR Agar u toshbo'ronli yotoq yadrosidan foydalansa, boshqaruv chiziqlari atrofdagi grafitga o'rnatiladi reflektor. Tarkibidagi toshlarni qo'shish orqali ham nazoratga erishish mumkin neytron yutuvchilar.

Materiallar bilan bog'liq muammolar

Yuqori harorat, yuqorineytron doza, va agar eritilgan tuz sovutish suyuqligidan foydalansangiz korroziv atrof-muhit,[1](p46) VHTR uchun hozirgi yadroviy reaktorlarning cheklovlaridan oshadigan materiallar kerak.[iqtibos kerak ] Bir ishda IV avlod reaktorlari umuman olganda (shular qatorida VHTR ham mavjud), Murty va Charit yuqori o'lchovli barqarorlikka ega bo'lgan yoki bo'lmagan holda materiallarni taklif qiladi. stress, ularni saqlab qolish mustahkamlik chegarasi, egiluvchanlik, sudralmoq qarishdan keyin qarshilik va boshqalar va korroziyaga chidamli VHTRlarda foydalanish uchun asosiy nomzodlardir. Ba'zi materiallar nikel-bazani o'z ichiga oladi superalloydlar, kremniy karbid, grafitning o'ziga xos navlari, yuqorixrom po'latlar va refrakter qotishmalar.[9] Qo'shimcha tadqiqotlar AQShda olib borilmoqda milliy laboratoriyalar qurilishdan oldin IV avlod VHTRda qaysi aniq masalalarni hal qilish kerakligi haqida.

Xavfsizlik xususiyatlari va boshqa afzalliklari

Loyihalash geliy bilan sovutilgan, grafit bilan boshqariladigan yadroning o'ziga xos dizayn optimallashtirishga ega bo'lgan o'ziga xos xavfsizlik xususiyatlaridan foydalanadi. Grafit katta termal inertsiya va geliy sovutish suyuqligi bir fazali, inert va reaktivlik ta'siriga ega emas. Yadro grafitdan tashkil topgan, yuqori haroratda ham yuqori issiqlik quvvatiga va strukturaviy barqarorlikka ega. Yoqilg'i uran-oksikarbid bilan qoplangan bo'lib, u yuqori yoqilishga imkon beradi (200 GVt / t ga yaqinlashadi) va parchalanish mahsulotlarini saqlaydi. VHTR ning o'rtacha yadro-chiqish harorati (1000 ° C) texnologik issiqlikni emissiyasiz ishlab chiqarishga imkon beradi. Reaktor 60 yillik xizmatga mo'ljallangan.[10]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ a b v Ingersoll, D .; Forsberg, C .; MacDonald, P. (2007 yil fevral). "Suyuq-tuz bilan sovutilgan juda yuqori haroratli reaktor bo'yicha savdo-sotiq tadqiqotlari: 2006 yil moliyaviy yili to'g'risida hisobot" (PDF). Ornl / Tm-2006/140. Oak Ridge milliy laboratoriyasi. Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2011 yil 16-iyulda. Olingan 20 noyabr 2009.
  2. ^ Makkullo, K. Rojers; Xodimlar, Power Pile Division (1947 yil 15-sentyabr). "Yuqori haroratli gaz bilan sovutilgan quvvat qozig'ini loyihalash va ishlab chiqish bo'yicha qisqacha hisobot". Eman tizmasi, TN, AQSh: Klinton Laboratories (hozir Oak Ridge milliy laboratoriyasi ). doi:10.2172/4359623. OSTI  4359623. Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)
  3. ^ [1]
  4. ^ IAEA HTGR bilimlar bazasi
  5. ^ Olander, D. (2009). "Yadro yoqilg'isi - bugungi va kelajak". Yadro materiallari jurnali. 389 (1): 1–22. Bibcode:2009JNuM..389 .... 1O. doi:10.1016 / j.jnucmat.2009.01.297.
  6. ^ Talamo, Alberto (2010). "QUADRISO zarralari haqidagi yangi tushuncha. II qism: Reaktivlikni ortiqcha boshqarish uchun foydalanish". Yadro muhandisligi va dizayni. 240 (7): 1919–1927. doi:10.1016 / j.nucengdes.2010.03.025.
  7. ^ "Yuqori haroratli gazli salqin reaktor texnologiyasini ishlab chiqish" (PDF). IAEA. 15 Noyabr 1996. p. 61. Olingan 8 may 2009.
  8. ^ "Ko'p kanalli, geliy bilan sovutilgan, g'ovakli metall divertor modulidagi issiqlik ko'rsatkichlari va oqim beqarorligi". Inist. 2000 yil. Olingan 8 may 2009.
  9. ^ Murty, K.L .; Charit, I. (2008). "Gen-IV yadro reaktorlari uchun tarkibiy materiallar: Qiyinchiliklar va imkoniyatlar". Yadro materiallari jurnali. 383 (1–2): 189–195. Bibcode:2008JNuM..383..189M. doi:10.1016 / j.jnucmat.2008.08.044.
  10. ^ http://www.uxc.com/smr/Library/Design%20Specific/HTR-PM/Papers/2006%20-%20Design%20aspects%20of%20the%20Chinese%20modular%20HTR-PM.pdf 489-bet, 2-jadval. Iqtibos: Ishlab chiqilgan ishlash muddati (yil) 60

Tashqi havolalar