Реактор на бегущей волне


Реактор на бегущей волне

Реактор на бегущей волне (реактор-самоед, реактор Феоктистова) — теоретическая концепция ядерного реактора на быстрых нейтронах, работающего на уране-238 за счёт наработки из него плутония-239. Главное отличие идеи от других концепций реакторов-размножителей в том, что цепная реакция деления происходит не сразу во всей активной зоне реактора, а ограничена определённым участком, который с течением времени перемещается внутри этой зоны.

Содержание

Краткая история концепции

Впервые идея «саморегулирующегося реактора», названная на западе концепцией «breed-and-burn», а в среде советских специалистов «реакторами-самоедами», была предложена в 1958 сотрудниками Курчатовского института С.М. Фейнбергом и Е.П. Кунегиным[1]. В дальнейшем такие реакторы исследовали Майкл Дрисколл (1979)[2], Л.П. Феоктистов, который «реанимировал» идею саморегулирующегося реактора в качестве концепции «бегущей волны» (1988)[3][4], Теллер, Исикава и Вуд (1995)[5], Хьюго ван Дам (2000)[6], Хироси Сэкимото (2001), обосновавший идею расчётами и многократно докладывавший о ней на международных семинарах и конференциях[7][8].

Дальше теоретических исследований концепция не двинулась до настоящего времени[9]. В 2006 году корпорация Intellectual Ventures (англ.)русск. создала венчурную компанию TerraPower (в число совладельцев компании входит Билл Гейтс) для создания промышленного образца реактора на бегущей волне[10]. Разрабатываются модели различной мощности — 300 и 1000 МВт[11].

Физические принципы работы реактора

Документация и презентационные материалы компании TerraPower[12][13][14] описывают реактор на бегущей волне как реактор бассейнового типа, с охлаждением жидким натрием. В качестве ядерного топлива используется, в основном, обеднённый уран, однако требуется небольшое количество обогащённого урана для начала цепной реакции. Некоторые быстрые нейтроны, производимые обогащённым топливом, поглощаются прилегающим слоем обеднённого урана, который превращается в плутоний в результате реакции:

{}^{238}_{92}\textrm{U} + {}^{1}_{0}\textrm{n} \xrightarrow {}^{239}_{92}\textrm{U} \xrightarrow[23,5min]{\beta^-} {}^{239}_{93}\textrm{Np} \xrightarrow[2,3days]{\beta^-} {}^{239}_{94}\textrm{Pu} \xrightarrow[2,4\cdot 10^4 years]{\alpha}

Первоначально, активная зона заполнена обеднённым ураном. Небольшое количество обогащённого топлива помещается с одной стороны зоны. В процессе работы активная зона реактора делится на 4 части, содержащих:

  • отработанное топливо;
  • обогащённое топливо, в которой происходит образование нейтронов;
  • обогащающееся топливо, в которой происходит поглощение нейтронов;
  • ещё не вступавший в реакцию материал;

Зона реакции перемещается внутри активной зоны с течением времени. Тепловыделение от ядерной реакции преобразуется в электрическую энергию с помощью паровых турбин.

Ядерное топливо

В отличие от реакторов на лёгкой воде, к которым относятся все водяные реакторы, эксплуатируемые в России, и единственного промышленного реактора на быстрых нейтронах, расположенного на Белоярской АЭС, реактор на бегущей волне может быть загружен обеднённым ураном для непрерывной работы в течение 60 лет[13]. Реакторы на бегущей волне более экономичны, для них не требуются специальные процедуры обогащения ядерного топлива.

Обеднённый уран является достаточно доступным сырьём. Так в США имеется более 700 000 метрических тонн обеднённого урана, который является побочным продуктом в процессе обогащения.

Теоретически, в качестве топлива может использоваться отработанное топливо как обычных водяных реакторов, так и других реакторов на бегущей волне.

См. также

Примечания

  1. S.M.Feinberg Discussion Content (англ.) // Record of Proceedings Session B-10, Int. Conf. on the Peaceful Uses for Atomic Energy. — Geneva, Switzerland: United Nations, 1958. — Т. 9. — № 2. — С. 447.
  2. M.J. Driscoll, B. Atefi, D. D. Lanning, «An Evaluation of the Breed/Burn Fast Reactor Concept», MITNE-229 (Dec. 1979).
  3. Л. П. Феоктистов, Анализ одной концепции физически безопасного реактора, препринт ИАЭ-4605/4, Москва — ЦНИИатоминформ, 1988
  4. V.D.Rusov, D.A.Litvinov, S.Cht.Mavrodiev, E.P.Linnik, V.N.Vaschenko, T.N.Zelentsova, M.E.Beglaryan, V.A.Tarasov, S.A.Chernegenko, V.P.Smolyar, P.O.Molchinikolov, K.K.Merkotan The KamLAND-experiment and Soliton-like Nuclear Georeactor. Part 1. Comparison of Theory with Experiment  (англ.). Cornell University. Проверено 24 ноября 2010.
  5. E. Teller, M. Ishikawa, and L. Wood, «Completely Automated Nuclear Power Reactors for Long-Term Operation», Proc. Of the Frontiers in Physics Symposium, American Physical Society and the American Association of Physics Teachers Texas Meeting, Lubbock, Texas, United States (1995).
  6. H. van Dam, «The Self-stabilizing Criticality Wave Reactor», Proc. Of the Tenth International Conference on Emerging Nuclear Energy Systems (ICENES 2000), p. 188, NRG, Petten, Netherlands (2000)
  7. H. Sekimoto, K. Ryu, and Y. Yoshimura, «CANDLE: The New Burnup Strategy», Nuclear Science and Engineering, 139, 1-12 (2001)
  8. Георгий Тошинский: реактор из Обн-Аламоса для СВБР не конкурент. Интервью с Г. И. Тошинским. AtomInfo.Ru (4 февраля 2010). Архивировано из первоисточника 21 апреля 2012. Проверено 24 ноября 2010.
  9. Филипп Бетке Электричество из-под земли. Перевод публикации Der Spiegel. PROatom.ru (19 апреля 2010). Архивировано из первоисточника 21 апреля 2012. Проверено 24 ноября 2010.
  10. Антон Благовещенский Toshiba и Билл Гейтс обеспечат человечество энергией на столетия. Российская газета (24.03.2010). Проверено 26 марта 2010.
  11. K. Weaver, C. Ahlfeld, J. Gilleland, C. Whitmer and G. Zimmerman, «Extending the Nuclear Fuel Cycle with Traveling-Wave Reactors», Paper 9294, Proceedings of Global 2009, Paris, France, September 6-11, (2009)
  12. R. Michal and E. M. Blake «John Gilleland: On the traveling-wave reactor»  (англ.) (pdf). Nuclear News, p. 30-32 (Сентябрь (2009)). Архивировано из первоисточника 21 апреля 2012. Проверено 26 марта 2010.
  13. 1 2 Wald, M. (2009-Март/Апрель). «10 Emerging Technologies of 2009: Traveling-Wave Reactor» (MIT Technology Review).
  14. Gilleland, John TerraPower, LLC Nuclear Initiative. University of California at Berkeley, Spring Colloquium (20.04.2009).(недоступная ссылка — история) Проверено 26 марта 2010.

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Реактор на бегущей волне" в других словарях:

  • Реактор на быстрых нейтронах — Смотри также статью БН Реактор БН 350 в Актау …   Википедия

  • Реактор на расплавах солей — Схема реактора на расплаве солей …   Википедия

  • Реактор с жидкометаллическим теплоносителем — (ЖМТ)  ядерный реактор, использующий в качестве теплоносителя расплавленный металл. Содержание 1 Общая информация 2 Достоинства …   Википедия

  • Ядерный реактор — CROCUS Ядерный реактор  это устройство, в котором осуществляется управляемая цепная ядерная реакция, сопровождающаяся выделением энергии. Первый ядерный реактор построен и запущен в декабре 1942 года в …   Википедия

  • Водо-водяной ядерный реактор — реактор, использующий в качестве замедлителя и теплоносителя обычную (лёгкую) воду. Наиболее распространённый в мире тип водо водяных реакторов с водой под давлением. В России производятся реакторы ВВЭР, в других странах общее название таких… …   Википедия

  • Кипящий ядерный реактор — Кипящий ядерный реактор (англ. Boiling Water Reactor (BWR)) ядерный реактор, в котором пароводяную смесь получают в активной зоне. Содержание 1 Отличительные особенности 2 Условия работы …   Википедия

  • Корпусной ядерный реактор — Пример корпусного реактора ВВЭР 1000. Корпусной ядерный реактор ядерный реактор, активная зона которого находится внутри толстостенного цилиндрического корп …   Википедия

  • Тяжеловодный ядерный реактор — Тяжеловодный ядерный реактор (англ. Pressurised Heavy Water Reactor (PHWR))  ядерный реактор, который в качестве теплоносителя и замедлителя использует D2O  тяжёлую воду. Так как дейтерий имеет меньшее сечение поглощения… …   Википедия

  • Графито-газовый ядерный реактор — (ГГР) корпусной ядерный реактор, в котором замедлителем служит графит, теплоносителем газ (гелий, углекислый газ и пр.). По сравнению с ВВР и ГВР, реакторы с газовым теплоносителем наиболее безопасны. Это объясняется тем, что газ практически не… …   Википедия

  • Улучшенный кипящий водяной реактор — Активная зона ABWR 1 ядро реактора 2 управляющие стержни 3 внутренний водяной насос 4  выход пара 5 вход воды Улучшенный кипящий ядерный реактор (англ. Advanced Boiling Water Reactor (ABWR)) третье по …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.