Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Ядерний реактор з рідкометалевим теполносієм, рідкометалевий реактор на швидких нейтронах або LMFR є вдосконаленим типом ядерного реактора, де основним теплоносій є [en] . Реактори з рідкометалевим охолодженням вперше були адаптовані для використання на атомних підводних човнах і вивчені для застосування у виробництві електроенергії.
Металеві теплоносії швидше відводять тепло і забезпечують набагато більшу щільність потужності. Це робить їх привабливими в ситуаціях, коли розмір і вага мають велике значення, наприклад, на кораблях і підводних човнах. Щоб покращити охолодження водою, більшість конструкцій реакторів мають високий тиск, щоб підвищити температуру кипіння, що створює проблеми з безпекою та обслуговуванням, які відсутні у конструкціях з рідкого металу. Крім того, висока температура рідкого металу може бути використана для отримання пари при вищій температурі, ніж у реакторі з водяним охолодженням, що призводить до вищої термодинамічної ефективності. Це робить їх привабливими для підвищення потужності на звичайних атомних електростанціях.
Рідкі метали, будучи високопровідними, можуть переміщатися [en]. Недоліки включають труднощі, пов'язані з перевіркою та ремонтом реактора, зануреного в непрозорий розплавлений метал, і залежно від вибору металу, проблемою може бути небезпека пожежі (для лужних металів), корозія та/або створення продуктів радіоактивної активації.
Конструкція
На практиці всі реактори з рідкометалевим теплоносієм є реакторами на швидких нейтронах, і на сьогоднішній день більшість реакторів на швидких нейтронах були реакторами-розмножувачами з рідкометалевим охолодженням (LMFBR) або морськими силовими установками. Використовувані рідкі метали зазвичай потребують хороших характеристик теплопередачі. Активні зони реакторів на швидких нейтронах мають тенденцію генерувати багато тепла в невеликому просторі в порівнянні з реакторами інших класів. Низьке поглинання нейтронів є бажаним для будь-якого теплоносія реактора, але особливо важливо для реактора на швидких нейтронах, оскільки хороша нейтронна ефективність реактора на швидких нейтронах є однією з його головних переваг. Оскільки більш повільні нейтрони поглинаються легше, теплоносій в ідеалі має мати низьке сповільнення нейтронів. Також важливо, щоб теплоносій не викликав надмірної корозії конструкційних матеріалів, а його температури плавлення та кипіння відповідали робочій температурі реактора.
В ідеалі теплоносій ніколи не повинен кипіти, оскільки це збільшує ймовірність його витоку з системи, що призведе до [en]. І навпаки, якщо можна запобігти закипанню теплоносія, це дозволяє тиску в системі охолодження залишатися на нейтральному рівні, і це різко знижує ймовірність аварії. У деяких конструкціях весь реактор і теплообмінники занурюють в басейн теплоносія, практично усуваючи ризик втрати охолодження внутрішнього контуру.
Властивості теплоносія
Хоча вода під тиском теоретично може бути використана для реактора на швидких нейтронах, вона має тенденцію сповільнювати нейтрони та поглинати їх. Це обмежує кількість води, яка може протікати через активну зону реактора, а оскільки швидкі реактори мають високу щільність потужності, більшість конструкцій замість них використовують розплавлені метали. Температура кипіння води також набагато нижча, ніж у більшості металів, що вимагає, щоб система охолодження підтримувалася під високим тиском, щоб ефективно охолоджувати активну зону.
| Охолоджуюча рідина | Точка плавлення | Точка кипіння |
|---|---|---|
| натрій | 97,72 °C (207,9 °F) | 883 °C (1621 °F) |
| NaK | −11 °C, (12 °F) | 785 °C (1445 °F) |
| ртуть | −38,83 °C, (-37,89 °F) | 356,73 °C (674,11 °F) |
| свинець | 327,46 °C (621,43 °F) | 1749 рік °C (3180 °F) |
| свинцево-вісмутова евтектика | 123.5 °C (254,3 °F) | 1670 рік °C, (3038 °F) |
| олово | 231.9 °C (449,5 °F) | 2602 °C (4716 °F) |
Ртуть
[en] був першим ядерним реактором з рідкометалевим теплоносіємі використовував ртуть, яка вважається очевидним вибором, оскільки вона рідка при кімнатній температурі. Однак через недоліки, включаючи високу токсичність, високий тиск пари навіть при кімнатній температурі, низьку температуру кипіння, шкідливі пари при нагріванні, відносно низьку теплопровідність, і високий [en], вона випала з числа фаворитів.
Натрій і NaK
Натрій і NaK (евтектичний натрієво-калієвий сплав) не викликають корозії сталі в значній мірі і сумісні з багатьма видами ядерного палива, що дозволяє використовувати широкий вибір конструкційних матеріалів. Однак вони спонтанно спалахують при контакті з повітрям і бурхливо реагують з водою, утворюючи газоподібний водень. Так сталося на [en] під час аварії та пожежі 1995 року. Нейтронна активація натрію також призводить до того, що ці рідини стають інтенсивно радіоактивними під час роботи. Їх період напіврозпаду короткий, і тому їхня радіоактивність не становить додаткового занепокоєння щодо утилізації.
Є дві пропозиції щодо [en], одна на основі оксидного палива, інша на основі металевого в [en] .
Свинець
Свинець має чудові властивості щодо нейтронів (відбиття, низьке поглинання) і є дуже потужним радіаційним захистом від гамма-променів. Вища температура кипіння свинцю забезпечує переваги безпеки, оскільки він може ефективно охолоджувати реактор, навіть якщо його температура досягає кількох сотень градусів Цельсія вище нормальних умов експлуатації. Однак, оскільки свинець має високу температуру плавлення і високий тиск пари, заправляти та обслуговувати реактор із свинцевим охолодженням складно. Температуру плавлення можна знизити, сплавивши свинець вісмутом, але свинцево-вісмутова евтектика дуже корозійна для більшості металів, що використовуються у конструкційних матеріалах.
Олово
Хоча сьогодні олово не використовується як теплоносій для працюючих реакторів, оскільки воно утворює кірку, воно може бути корисним додатковим або замінним теплоносієм при ядерних катастрофах або аваріях з втратою теплоносія .
Додатковими перевагами олова є висока температура кипіння і здатність утворювати кірку навіть над рідким оловом, що допомагає прикрити витоки отруйних речовин і утримувати теплоносій у реакторі та біля нього. Олово призводить до того, що будь-який тип реактора стає непридатним для нормальної роботи. Це було випробувано українськими дослідниками і було запропоновано переобладнати реактори з киплячою водою на Фукусіма -Даїчі в реактори з рідким оловом.
Ядерна силова установка
Підводні човни
Радянський підводний човен К-27 проєкту 627, 627А «Кит» і всі сім підводних човнів проєкту 705, 705К «Ліра» використовували реактори, свинцево-вісмутовим сплавом у якості теплоносія (реактори РМ-1 у К-27; реактори [en] і [en] в інших). Як радянський, так і американський флот раніше створювали прототипи ударних підводних човнів з використанням силових установок LMFR.
Другий атомний підводний човен, USS Seawolf був єдиним підводним човном США, який мав атомну електростанцію з натрієвим теплоносієм. Він був введений в експлуатацію в 1957 році, але в пароперегрівачах були витоки, які були обійдені. З метою стандартизації реакторів у парку, реактор з натрієвим теплоносієм підводного човна був вилучений починаючи з 1958 року і замінений водно-водяним реактором.
Атомний літак
Реактори з рідкометалевим теплоносієм були вивчені для використання в ядерних літаках в рамках програми [en].
Вироблення енергії
[en] був експериментальним ядерним реактором з натрієвим теплоносієм, розміщеним у секції [en], яка тоді керувалася Міжнародним підрозділом Atomics International North American Aviation. У липні 1959 року в експериментальному з натрієвому реакторі стався серйозний інцидент, пов'язаний з частковим розплавленням 13 з 43 тепловиділяючих елементів і значним викидом радіоактивних газів. У вересні 1960 року реактор був відремонтований і відновлений в експлуатації, а в 1964 році він закінчив роботу. Загалом реактор виробив 37 ГВт·год. електроенергії.
[en] в окрузі Монро, штат Мічиган, був експериментальним реактором-розмножувачем на швидких нейтронах з рідким натрієвим теплоносієм, який працював з 1963 по 1972 рік. Він зазнав часткового розплаву ядерного матеріалу в 1963 році і був виведений з експлуатації в 1975 році.
У [en] в Кейтнесі, на крайній півночі Шотландії, Управління з атомної енергії Великої Британії (UKAEA) експлуатувало реактор на швидких нейтронах Дунрей (DFR), використовуючи NaK як охолоджувач, з 1959 по 1977 рік, передавши 600 ГВт·год. електроенергії в мережу за цей період. На цьому ж місці його змінив PFR, Prototype Fast Reactor, який працював з 1974 по 1994 рік і використовував рідкий натрій як теплоносій.
Радянський [ru] має натрієве охолодження. АЕС [en] та американські АЕС [en] мали натрієве охолодження. [en] використовував рідкий сплав NaK для охолодження. NaK є рідким при кімнатній температурі. Рідкометалеве охолодження також використовується в більшості реакторів-розмножувачів на швидких нейтронах, включаючи реактори на швидких нейтронах, такі як [en].
Багато дослідних реакторів IV покоління охолоджуються рідким металом:
Примітки
- Bonin, Bernhard; Klein, Etienne (2012). Le nucléaire expliqué par des physiciens.
- Bunker, Merle E. «Early Reactors From Fermi's Water Boiler to Novel Power Prototypes» a chapter in — Winter/ Spring 1983 Edition Page 128. Published by Los Alamos National Laboratory and available here: http://library.lanl.gov/cgi-bin/getfile?00416628.pdf
- Neutron Scattering Lengths and cross sections. www.ncnr.nist.gov.
- Weeks, J. R.; Romano, A. J. (1 січня 1969). LIQUIDUS CURVES AND CORROSION OF Fe, Ti, Zr, AND Cu IN LIQUID Bi--Pb ALLOYS. Corrosion, 25: 131-6(Mar. 1969). doi:10.5006/0010-9312-25.3.131 — через www.osti.gov.
- Ukraine advises Japan to use tin to cool Fukushima reactor Kyivpost
- 40 Curious Nuclear Energy Facts You Should Know. 9 грудня 2019.
- Ashley, R.L. (1961). (PDF). NAA-SR-4488-supl. Архів оригіналу (PDF) за 10 квітня 2009.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Yadernij reaktor z ridkometalevim tepolnosiyem ridkometalevij reaktor na shvidkih nejtronah abo LMFR ye vdoskonalenim tipom yadernogo reaktora de osnovnim teplonosij ye en Reaktori z ridkometalevim oholodzhennyam vpershe buli adaptovani dlya vikoristannya na atomnih pidvodnih chovnah i vivcheni dlya zastosuvannya u virobnictvi elektroenergiyi Metalevi teplonosiyi shvidshe vidvodyat teplo i zabezpechuyut nabagato bilshu shilnist potuzhnosti Ce robit yih privablivimi v situaciyah koli rozmir i vaga mayut velike znachennya napriklad na korablyah i pidvodnih chovnah Shob pokrashiti oholodzhennya vodoyu bilshist konstrukcij reaktoriv mayut visokij tisk shob pidvishiti temperaturu kipinnya sho stvoryuye problemi z bezpekoyu ta obslugovuvannyam yaki vidsutni u konstrukciyah z ridkogo metalu Krim togo visoka temperatura ridkogo metalu mozhe buti vikoristana dlya otrimannya pari pri vishij temperaturi nizh u reaktori z vodyanim oholodzhennyam sho prizvodit do vishoyi termodinamichnoyi efektivnosti Ce robit yih privablivimi dlya pidvishennya potuzhnosti na zvichajnih atomnih elektrostanciyah Ridki metali buduchi visokoprovidnimi mozhut peremishatisya en Nedoliki vklyuchayut trudnoshi pov yazani z perevirkoyu ta remontom reaktora zanurenogo v neprozorij rozplavlenij metal i zalezhno vid viboru metalu problemoyu mozhe buti nebezpeka pozhezhi dlya luzhnih metaliv koroziya ta abo stvorennya produktiv radioaktivnoyi aktivaciyi KonstrukciyaNa praktici vsi reaktori z ridkometalevim teplonosiyem ye reaktorami na shvidkih nejtronah i na sogodnishnij den bilshist reaktoriv na shvidkih nejtronah buli reaktorami rozmnozhuvachami z ridkometalevim oholodzhennyam LMFBR abo morskimi silovimi ustanovkami Vikoristovuvani ridki metali zazvichaj potrebuyut horoshih harakteristik teploperedachi Aktivni zoni reaktoriv na shvidkih nejtronah mayut tendenciyu generuvati bagato tepla v nevelikomu prostori v porivnyanni z reaktorami inshih klasiv Nizke poglinannya nejtroniv ye bazhanim dlya bud yakogo teplonosiya reaktora ale osoblivo vazhlivo dlya reaktora na shvidkih nejtronah oskilki horosha nejtronna efektivnist reaktora na shvidkih nejtronah ye odniyeyu z jogo golovnih perevag Oskilki bilsh povilni nejtroni poglinayutsya legshe teplonosij v ideali maye mati nizke spovilnennya nejtroniv Takozh vazhlivo shob teplonosij ne viklikav nadmirnoyi koroziyi konstrukcijnih materialiv a jogo temperaturi plavlennya ta kipinnya vidpovidali robochij temperaturi reaktora V ideali teplonosij nikoli ne povinen kipiti oskilki ce zbilshuye jmovirnist jogo vitoku z sistemi sho prizvede do en I navpaki yaksho mozhna zapobigti zakipannyu teplonosiya ce dozvolyaye tisku v sistemi oholodzhennya zalishatisya na nejtralnomu rivni i ce rizko znizhuye jmovirnist avariyi U deyakih konstrukciyah ves reaktor i teploobminniki zanuryuyut v basejn teplonosiya praktichno usuvayuchi rizik vtrati oholodzhennya vnutrishnogo konturu Vlastivosti teplonosiyaHocha voda pid tiskom teoretichno mozhe buti vikoristana dlya reaktora na shvidkih nejtronah vona maye tendenciyu spovilnyuvati nejtroni ta poglinati yih Ce obmezhuye kilkist vodi yaka mozhe protikati cherez aktivnu zonu reaktora a oskilki shvidki reaktori mayut visoku shilnist potuzhnosti bilshist konstrukcij zamist nih vikoristovuyut rozplavleni metali Temperatura kipinnya vodi takozh nabagato nizhcha nizh u bilshosti metaliv sho vimagaye shob sistema oholodzhennya pidtrimuvalasya pid visokim tiskom shob efektivno oholodzhuvati aktivnu zonu Ridki metali yak teplonosij Oholodzhuyucha ridina Tochka plavlennya Tochka kipinnya natrij 97 72 C 207 9 F 883 C 1621 F NaK 11 C 12 F 785 C 1445 F rtut 38 83 C 37 89 F 356 73 C 674 11 F svinec 327 46 C 621 43 F 1749 rik C 3180 F svincevo vismutova evtektika 123 5 C 254 3 F 1670 rik C 3038 F olovo 231 9 C 449 5 F 2602 C 4716 F Rtut en buv pershim yadernim reaktorom z ridkometalevim teplonosiyemi vikoristovuvav rtut yaka vvazhayetsya ochevidnim viborom oskilki vona ridka pri kimnatnij temperaturi Odnak cherez nedoliki vklyuchayuchi visoku toksichnist visokij tisk pari navit pri kimnatnij temperaturi nizku temperaturu kipinnya shkidlivi pari pri nagrivanni vidnosno nizku teploprovidnist i visokij en vona vipala z chisla favoritiv Natrij i NaK Natrij i NaK evtektichnij natriyevo kaliyevij splav ne viklikayut koroziyi stali v znachnij miri i sumisni z bagatma vidami yadernogo paliva sho dozvolyaye vikoristovuvati shirokij vibir konstrukcijnih materialiv Odnak voni spontanno spalahuyut pri kontakti z povitryam i burhlivo reaguyut z vodoyu utvoryuyuchi gazopodibnij voden Tak stalosya na en pid chas avariyi ta pozhezhi 1995 roku Nejtronna aktivaciya natriyu takozh prizvodit do togo sho ci ridini stayut intensivno radioaktivnimi pid chas roboti Yih period napivrozpadu korotkij i tomu yihnya radioaktivnist ne stanovit dodatkovogo zanepokoyennya shodo utilizaciyi Ye dvi propoziciyi shodo en odna na osnovi oksidnogo paliva insha na osnovi metalevogo v en Svinec Svinec maye chudovi vlastivosti shodo nejtroniv vidbittya nizke poglinannya i ye duzhe potuzhnim radiacijnim zahistom vid gamma promeniv Visha temperatura kipinnya svincyu zabezpechuye perevagi bezpeki oskilki vin mozhe efektivno oholodzhuvati reaktor navit yaksho jogo temperatura dosyagaye kilkoh soten gradusiv Celsiya vishe normalnih umov ekspluataciyi Odnak oskilki svinec maye visoku temperaturu plavlennya i visokij tisk pari zapravlyati ta obslugovuvati reaktor iz svincevim oholodzhennyam skladno Temperaturu plavlennya mozhna zniziti splavivshi svinec vismutom ale svincevo vismutova evtektika duzhe korozijna dlya bilshosti metaliv sho vikoristovuyutsya u konstrukcijnih materialah Olovo Hocha sogodni olovo ne vikoristovuyetsya yak teplonosij dlya pracyuyuchih reaktoriv oskilki vono utvoryuye kirku vono mozhe buti korisnim dodatkovim abo zaminnim teplonosiyem pri yadernih katastrofah abo avariyah z vtratoyu teplonosiya Dodatkovimi perevagami olova ye visoka temperatura kipinnya i zdatnist utvoryuvati kirku navit nad ridkim olovom sho dopomagaye prikriti vitoki otrujnih rechovin i utrimuvati teplonosij u reaktori ta bilya nogo Olovo prizvodit do togo sho bud yakij tip reaktora staye nepridatnim dlya normalnoyi roboti Ce bulo viprobuvano ukrayinskimi doslidnikami i bulo zaproponovano pereobladnati reaktori z kiplyachoyu vodoyu na Fukusima Dayichi v reaktori z ridkim olovom Yaderna silova ustanovkaPidvodni chovni Radyanskij pidvodnij choven K 27 proyektu 627 627A Kit i vsi sim pidvodnih chovniv proyektu 705 705K Lira vikoristovuvali reaktori svincevo vismutovim splavom u yakosti teplonosiya reaktori RM 1 u K 27 reaktori en i en v inshih Yak radyanskij tak i amerikanskij flot ranishe stvoryuvali prototipi udarnih pidvodnih chovniv z vikoristannyam silovih ustanovok LMFR Drugij atomnij pidvodnij choven USS Seawolf buv yedinim pidvodnim chovnom SShA yakij mav atomnu elektrostanciyu z natriyevim teplonosiyem Vin buv vvedenij v ekspluataciyu v 1957 roci ale v paroperegrivachah buli vitoki yaki buli obijdeni Z metoyu standartizaciyi reaktoriv u parku reaktor z natriyevim teplonosiyem pidvodnogo chovna buv viluchenij pochinayuchi z 1958 roku i zaminenij vodno vodyanim reaktorom Atomnij litak Reaktori z ridkometalevim teplonosiyem buli vivcheni Pratt amp Whitney dlya vikoristannya v yadernih litakah v ramkah programi en Viroblennya energiyi en buv eksperimentalnim yadernim reaktorom z natriyevim teplonosiyem rozmishenim u sekciyi en yaka todi keruvalasya Mizhnarodnim pidrozdilom Atomics International North American Aviation U lipni 1959 roku v eksperimentalnomu z natriyevomu reaktori stavsya serjoznij incident pov yazanij z chastkovim rozplavlennyam 13 z 43 teplovidilyayuchih elementiv i znachnim vikidom radioaktivnih gaziv U veresni 1960 roku reaktor buv vidremontovanij i vidnovlenij v ekspluataciyi a v 1964 roci vin zakinchiv robotu Zagalom reaktor virobiv 37 GVt god elektroenergiyi en v okruzi Monro shtat Michigan buv eksperimentalnim reaktorom rozmnozhuvachem na shvidkih nejtronah z ridkim natriyevim teplonosiyem yakij pracyuvav z 1963 po 1972 rik Vin zaznav chastkovogo rozplavu yadernogo materialu v 1963 roci i buv vivedenij z ekspluataciyi v 1975 roci U en v Kejtnesi na krajnij pivnochi Shotlandiyi Upravlinnya z atomnoyi energiyi Velikoyi Britaniyi UKAEA ekspluatuvalo reaktor na shvidkih nejtronah Dunrej DFR vikoristovuyuchi NaK yak oholodzhuvach z 1959 po 1977 rik peredavshi 600 GVt god elektroenergiyi v merezhu za cej period Na comu zh misci jogo zminiv PFR Prototype Fast Reactor yakij pracyuvav z 1974 po 1994 rik i vikoristovuvav ridkij natrij yak teplonosij Radyanskij ru maye natriyeve oholodzhennya AES en ta amerikanski AES en mali natriyeve oholodzhennya en vikoristovuvav ridkij splav NaK dlya oholodzhennya NaK ye ridkim pri kimnatnij temperaturi Ridkometaleve oholodzhennya takozh vikoristovuyetsya v bilshosti reaktoriv rozmnozhuvachiv na shvidkih nejtronah vklyuchayuchi reaktori na shvidkih nejtronah taki yak en Bagato doslidnih reaktoriv IV pokolinnya oholodzhuyutsya ridkim metalom en SFR reaktor na shvidkih nejtronah zi svincevim teplonosiyemPrimitkiBonin Bernhard Klein Etienne 2012 Le nucleaire explique par des physiciens Bunker Merle E Early Reactors From Fermi s Water Boiler to Novel Power Prototypes a chapter in Winter Spring 1983 Edition Page 128 Published by Los Alamos National Laboratory and available here http library lanl gov cgi bin getfile 00416628 pdf Neutron Scattering Lengths and cross sections www ncnr nist gov Weeks J R Romano A J 1 sichnya 1969 LIQUIDUS CURVES AND CORROSION OF Fe Ti Zr AND Cu IN LIQUID Bi Pb ALLOYS Corrosion 25 131 6 Mar 1969 doi 10 5006 0010 9312 25 3 131 cherez www osti gov Ukraine advises Japan to use tin to cool Fukushima reactor Kyivpost 40 Curious Nuclear Energy Facts You Should Know 9 grudnya 2019 Ashley R L 1961 PDF NAA SR 4488 supl Arhiv originalu PDF za 10 kvitnya 2009