• РЕГИСТРАЦИЯ
Коронавирус. Последние новости

Реакторы на быстрых нейтронах

70 5048

Один из безусловных советских, а позже российских приоритетов — создание атомных реакторов на быстрых нейтронах. Конструкция реакторов традиционного устройства подразумевает использование замедлителя — воды или графита. Образующиеся при распаде ядер урана-235 нейтроны, которым предстоит поддерживать цепную реакцию, поглощаясь другими ядрами урана-235, теряют в столкновениях с ядрами замедлителя энергию. В результате чего превращаются в «медленные нейтроны», которым значительно проще найти с ураном общий язык. Преимуществом использования замедлителя является возможность заправки реактора низкообогащённым горючим, или даже природным ураном с естественной смесью 238 и 235 изотопов. К недостаткам же относится поглощение части нейтронов самим замедлителем или содержащимися в нём примесями.

Реакторы на медленных нейтронах составляют около 100% всех энергетических реакторов. Потому что для поддержания цепной реакции нейтронов хватает. Потери сказываются только на воспроизводстве ядерного горючего. Часть ядер урана-238, захватывая нейтроны, превращается в плутоний-239, который также способен поддерживать цепную реакцию, как и уран-235. Но если замедлитель используется, на килограмм израсходованного 235 изотопа, нарабатывается только 0.5-0.8 килограмма плутония.

В прошлом, полвека назад, считалось, что урана на планете мало, стоил он даже без учёта затрат на обогащение очень дорого, и расширенное воспроизводство горючего представлялось необходимым условием развития ядерной энергетики. Что привело к разработке реакторов на быстрых нейтронах, то есть, работающих без замедлителя и способных осуществлять воспроизводство с коэффициентом 1.2-1.4. Тепловыделяющие элементы, представляющие собой пучки содержащих ядерное горючее трубок, в таком реакторе охлаждаются потоком жидкого металла. Обычно, натрия. Высокая теплоёмкость теплоносителя позволяла обойтись минимальном его количеством. Пытающиеся покинуть зону реакции нейтроны отражались внутрь «зеркалами» из обеднённого урана. Но не все. Плутоний нарабатывается преимущественно в зеркалах. Кроме того, зеркала были подвижны и использовались для управления реактором, фокусируя нейтроны в активной зоне или, напротив, рассеивая их.

Именно в управлении работой реактора с помощью зеркал, а не поглотителя, заключалась проблема. Не меньшую сложность представляло изготовление ТВЭЛов годных для заправки ураном обогащённым до 20-30%. Высокое обогащение означало на порядок больше тепловые, химические и механические нагрузки. Вещества образующиеся при распаде урана имеют меньшую плотность и занимают больший объём, чем уран.

К тому времени, когда сложности удалось преодолеть, цены на уран упали, а с ними упал и интерес к плутонию, переработка которого оказалась, к тому же, самым страшным кошмаром ядерщиков. Как следствие, не считая экспериментальные образцы, энергетических реакторов на быстрых нейтронах за пределами России было построено всего четыре: один в Японии, один в Англии и два во Франции. Но японский так и не заработал. Причём, способ, которым японцы сумели сломать неломаемое, столь эпичен (хотя, справедливости ради, с эпичностью способа, избранного операторами нашей ЧАЭС, и рядом не стоял), что заслуживает отдельного рассказа. Маломощный английский благополучно, но бесславно вырабатывал энергию до 1994 года. Весьма амбициозный французский «Суперфеникс», долженствующий придти на смену работавшему с 1974 года «Фениксу», после двух недель работы начинал себя так странно, что наука пыталась искать в нём новые законы физики. Оказалось, впрочем, что французские амбиции просто не гармонируют с тепловой стойкостью французских же ТВЭЛ, и в 1998 году реактор был остановлен. В 2009 году закрылся и «Феникс» — последний иностранный реактор на быстрых нейтронах. Новые — в Индии и Китае — строятся с российским участием.

...В СССР с реакторами на быстрых нейтронах, безотносительно к проблеме производства плутония, связывали куда больше надежды. Так как у нас-то задача сравнительно дешёвого обогащения урана была решена. Реактор с жидкометаллическим теплоносителем очень хорошо подходил для транспортных нужд, а особенно для установки на подводные лодки, поскольку отличался компактностью и «приёмистостью», — поворот зеркал выводил его на максимальную мощность мгновенно. С водо-водяными реакторами, мощность которых регулировалась концентрацией поглотителя — бороной кислоты — в совмещающей функции замедлителя и теплоносителя воде, так не получалось. Пока ещё бор удастся отфильтровать… Тогда как, оборудованная РЖМТ подводная лодка проект 705 «Лира» в любой момент могла рвануть с места, уходя и от преследующих её торпед.

Первый советский энергетический реактор на быстрых нейтронах — БН-350 — вступил в строй на год раньше британского и французского — в 1973. И работал о 1999 года, обеспечивая энергией и пресной водой город Шевченко, ныне Актау, Казахстан. Если б не это «ныне» он бы и сейчас работал. В настоящий же момент «быстрых» реакторов в мире два — БН-600 и БН-800 в составе Белоярской АЭС.

К настоящему времени, не только работающий с 1980 года БН-600, но и запущенный в 2014 БН-800 — устарели. Что не мешает им оставаться наиболее прогрессивными и совершенными в мире, но… Будущее за реакторами со свинцовым теплоносителем.

Тем не менее, БН-800 остаётся площадкой для отработки принципиально новых и прорывных технологий. Именно для него созданы и на нём испытаны ТВЭЛы с синтетическим, содержащим плутоний, а не уран горючим. И это значит, что задача создания ядерной энергетики, работающей по замкнутому циклу, наконец, решена. На практике. Никому до сих пор не удавалось получить плутониевое горючее по приемлемой цене.

Также, на БН-800 отрабатывается технология дожигания ядерных отходов. Что означает шаг, хотя и ещё не последний, в решении проблемы создания безотходной ядерной энергетики. Ещё одним шагом в этом направлении являются испытания на БН-800 промышленной партии ТВЭЛ в которых плутоний содержится в форме нитрида, а не карбида. Поглощая нейтроны, углерод-13 превращается в радиоактивный углерод-14, что переработку отходов крайне осложняет. Радиоугерод всё время норовит превратиться в углекислый газ и сбежать. Замена его азотом, в соединении с которым плутоний начинает думать, что из него сделали удобрение, впадает в ступор и ведёт себя почти прилично, исправляет ситуацию в основном, но не до конца. Поскольку в характером для активной зоны реакторов на быстрых нейтронах треше и угаре азот-14 также, хоть и с малой вероятностью, может превратиться в радиоуглерод.

Окончательным решением станет замена его радиостойким изотопом азот-15. Технологию разделения изотопов азота ещё предстоит отработать. Но по сравнению с уже решёнными задачами данная серёзной не кажется.

Источник

Так, погулять вышел...

    Фондовые рынки в США окончательно оторвались от реальности

    И пусть в окружающем мире будет пандемия, коллапс экономики, десятки миллионов безработных, уличные беспорядки или гражданская война – а индексы будут расти. Длится это будет недолго и кончится ...

    Ноктюрн о короткой памяти

    Уважаемый читатель, Вы узнаёте эту картинку? Нет? Очень жаль! А ведь это карта действий в рамках операции "Jade Helm", самого масштабного военного учения на собственной территории США з...

    Белые американцы с оружием в руках берут контроль над улицами

    Жители города Кер-д’Ален в американском штате Айдахо взяли ситуацию в городе в свои руки, чтобы не допустить погромов.Безопасность на улицах обеспечивают вооруженные патрули, в кафе, ре...

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      Белка: О чём молчит лес. Мрачные повадки всем известного грызуна

      «Белка песенки поёт,Да орешки всё грызёт,А орешки непростые;Все скорлупки золотые,Ядра – чистый изумруд.Слуги белку стерегут…»Чтобы эта рыжая милаха по случайности не проломила своими зубами кому-нибудь черепушку!Александр Сергеевич писал сказку для детей, поэтому ему пришлось умолчать этот жуткий факт из жизни всем известных нам пушистиков. Зато мы полумерами огранич...
      2285

      Самая странная война 20 века, в которой русские победили немцев.

      "Странной войной" принято называть события, происходившие с сентября 1939, по май 1940 года на франко-германской границе. После того как Англия, а вслед за ней и Франция, объявили войну Рейху из-за вторжения в Польшу, две мощнейшие военные группировки более восьми месяцев стояли друг напротив друга, не предпринимая никаких решительных действий. Впрочем, как раз здесь ...
      190

      «Майдан в США»: Роман Носиков о том, как Шендерович либералов из котла спасал

      Многим сейчас трудно: время такое. Экономический кризис, эпидемия. Трудно многодетным. Трудно врачам. Трудно больным. Но они держатся.Всех жалко, всем сочувствуешь. Но никого так не жалко, как российских либералов. Им трудно, как никому.Сами посудите: в США — самый натуральный Майдан. А Майданы надо поддерживать. Это базовая установка российского либера...
      203

      Голос Мордора: Лгать о своей стране, не отрывая языка от мягкого места хозяина – кредо российского «оппозиционера»

      Лизоблюдство российского «оппозиционера» перед своими хозяевами – удивительно и безоглядно. Скорее всего, оно должно стать предметом исследования психологов, а вполне возможно — и психиатров. Потому что явление это, на самом деле, не поддающееся никакой логике и здравому смыслу.Что бы там, у хозяев, не происходило – российский «оппозиционер» этого либо ...
      226

      Земля всех примет, но для пустых людей на том жизнь и закончится, вечную-то не продают

      Он сидел на бруствере неглубокого, только что вырытого им окопчика, свесив ноги вниз, и смотрел на "топчущего" его гордость муравьишку. Новые, заботливо смазанные дегтем и жиром солдатские ботинки 46-ого размера. Сколько он двухметровой верстой, тенью ходил за пожилым старшиной меся валенками, а потом самодельными опорками мерзлую грязь. Как счастлив бы...
      112

      Ветерана ВОВ и Лео Бокерию, которые за поправки в Конституцию, Навальный назвал холуями и предателями. Это последняя подлость!

      «Уж точно не Навальному судить о таком светлом человеке, как Бокерия. Моему возмущению просто не было предела, когда я узнала, что он льет грязь на Лео Антоновича», – заявила газете ВЗГЛЯД россиянка Надежда Фролова, которая в мае перенесла операцию на сердце в больнице, где работает Бокерия. Так она прокомментировала оскорбительный выпад блогера Алексея Навального в а...
      258

      Россия изменила свою Ядерную доктрину. Сигнал Западу?

      Ядерная доктрина России – это документ, который регулирует возможность применения Россией ядерного оружия. Время от времени он изменяется, вносятся правки, и так далее. Обычно это не вызывает какой-либо реакции, но в этот раз всё несколько иначе.  На фото РПКСН проекта 955 "Борей".Раньше в доктрине было чётко прописано, что одной из основных причин ...
      801

      Штаты хотят напугать Россию ядерным ежом!

      В секретном бункере Корейской Народной Демократической Республики третий день шло совещание – ведь оказывается все планы КНДР по строительству северо-корейской кузькиной матери можно было делать совсем иначе, что недавно доказали исключительные Соединенные Штаты Америки, что сами только что не год назад посылали по 200 000, а то и больше тонн демократии...
      279

      150 украинских боевиков убито и покалечено: «Молот» отмечает кровавый юбилей

      Представители Народной милиции ДНР обратили внимание на один из украинских «юбилеев», который в Киеве праздновать точно не будутНа днях Управление Народной милиции ДНР сообщило, что число украинских военнослужащих, пострадавших от украинских же минометов «Молот», превысило 150 человек.За 4 года эксплуатации этого 120-мм девайса украинские вооруженные фо...
      251

      Маленький «диктатор»

      О пользе компьютерных игрВ далёком уже 1982 году британский разработчик компьютерных игр Дон Пристли выпустил игру в жанре политического симулятора под претенциозным названием «Диктатор». С точки зрения современного геймера творение Пристли, наверное, и игрой-то уже назвать нельзя. По сути своей это такая quiz-программа, моделирующая различные варианты ...
      158

      Саудовская Аравия выдвигает России новые условия

      4 июня состоится онлайн-конференция стран-участниц ОПЕК+. На ней Саудовская Аравия вынесет дополнительное предложение к апрельской сделке ОПЕК+, которые заключаются в продлении первого этапа этапа.Но обо всем по порядкуНапомню, как выглядит нынешняя сделка ОПЕК+, которая была заключена 12 апреля:В мае-июне страны сокращают добычу на 23% от уровня мартаВ...
      310

      Лось: Рождённый для битвы. Война с волками, медведями, автомобилями и друг другом

      — Парень с огромными рогами, а скинуть — кто ты без них?— Великан, борец, психопат, алкоголик. И вообще, я рога каждый год скидываю, так что подкол не засчитан.Встречайте настоящего альфача лесотундры и лесостепи Евразии и Америки. Крупнейший представитель оленевых, который гоняет волков, как щенят. Одной левой этот зверь отправляет в нокаут медведя. Если лось попадёт...
      369

      Американская ненависть

      Америка пылает уже неделю, но наивно думать, что "американская весна" сама собой закончится после подавления беспорядков. Нет, это всего лишь репетиция - следом за "американской весной" обязательно придет "американская осень".Мы все знаем дату наступления "американской осени" - она начнется в ночь с третьего на четвертое ноября 2020 года, поскольку обе ...
      2147

      Как вы думаете чем кончится весь этот "кипиш" в США?

      Жил когда-то в древнем Китае, один мыслитель и философ. Ох, и умный был человек. А звали его 孔夫子, что по-русски значит Конфуций. Так вот, старина Конфуций, много всякого умного наговорил. И говорят что среди его умных изречений было и вот это: Не знаю, кто, как к этому относится, но факт остается фактом. Мы с вами, господа и дамы, товарищи...
      4065

      …Однажды Россия взяла да исчезла. Георгий Зотов

      …Однажды Россия взяла да исчезла. Ну, в общем, так случилось. Туман сошёл в стиле Стивена Кинга или вдруг улетела куда-то. Бывает, короче говоря. Кто мог предположить ещё полгода назад, что мы станем сидеть месяцами на карантине? Вот и тут – Россия пропала неведомым образом. Без объяснений и любой официальной информации.…В Соединённых Штатах политики оц...
      2200

      Конец политики Силуанова-Набиуллиной. Россия уходит от монетаризма и наращивает госрасходы

      Похоже, свершилось то, что мы ждали нескольких лет. Политика монетаризма, проводимая блоком Силуанова-Набиуллиной себя исчерпала. Теперь первую скрипку играют государственники (Белоусов, Борисов, Мантуров, Хуснуллин и др.). Об этом я писал и раннее, но после сегодняшнего совещания у Президента на тему восстановления экономики, все сомнения развеялись ок...
      7357

      Диво дивное на украинской границе с Крымом

      Чудеса творятся на Российско-Украинской границе в Крыму. Вот это внизу версия украинской стороны: Коварный ФСБ, поправ все демократические ценности, взял и выкрал воина. Правда, даже у самой украинской стороны тут же возник вопрос:"А что он, такой красивый, без оружия был и один?". Это теперь на посту так служба несётся? А если б пошли бур...
      450

      Все снова начнется с России! Производство, которого вы не видите!

      Пока во всех нормальных странах бизнесменам списывают налоги, а населению раздают по 1200 долларов и больше – в этой вашей России Путин мучает людей жалкими подачками! Не дает работать ресторанам, не дает ходить по улицам блогерам, да, что там, не позволяет выкупить особо волнующимся борцам за ваше и мое счастливое будущее в прекрасной России «бу-бу-бу»...
      3759

      Кремль победил Саудовскую Аравию. Цена на нефть вернулась на бездефицитный для бюджета уровень

      О том, что Россия победила своих оппонентов в нефтяной войне, развязанной Саудовской Аравией, я писал еще месяца полтора назад.Однако тогда обозначились только тенденции, по которым можно было сделать подобный вывод. Сейчас они подкрепились конкретными цифрами. Впрочем, эти самые цифры были прогнозируемыми и не вызывают удивления.Но обо всем по порядкуН...
      10785

      В американских погромах виновата не только Россия путинская, но и царская с советской

      Америка слетела с катушек. Просто сошла с ума. Одни громят и грабят, другие, не находя объяснения происходящему на всей территории «лучшей в мире страны», выдумывают самые невероятные версии. Создается впечатление, что таким образом они успокаивают сами себя.Демократы обвиняют республиканцев, черные – белых, левые – правых… Но Россия и из этой повестки ...
      891
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика