Главная  Взрывная дейтериевая энергетика 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

233т

-и, 8,5 т/год (ОЯТ) Th, 2 т/щд 233т т 1 л / ,т Х^С)


~7р

и, 10 т/год (ТЁС) птгп


.г: Н

. Ч .

1 In




ffl=Fffl-ft


gg] Бетон Вода

Рис. 2.4. КВС с замкнутым торий-урановым циклом в инициаторе и наработкой топлива для вторичной энергетики:

1 - энергозаряд; 2 - канал доставки энергозаряда; 3 - основная стенка камеры; 4 - накопительные резервуары холодного (120 °С) теплоносителя; 5 - защитная стенка; 6 - горячий (550 °С) теплоноситель; 7 - теплообменник; 8 - турбина; 9 - генератор; 10 - компрессор; 11 - теплообменник; 12 - холодная вода; 13 - горячая (100 °С) вода; 14 - производство дейтерия (2,5 т/год); 15 - выделение дейтерия и трития; 16 - выделение урана и тория; 17 - изготовление ТВС из U (Ют/год); 18-склад тория; 19 - отработанное ядерное топливо

Тепловая мощность.

Масса корпуса, тыс.

Диаметр корпуса, м

Масса теплоносител

Расход урана-238: на 1 установку, т/го; на выработку энерги

Расход дейтерия, т/г

Масса ДМ в топлив! уран-238 (торий-23 плутоний (уран-233

Производство энерг

ТВЭЛы

энергозаряды

Наработка осколков 1 установкой, т/год долгоживущих, кКи

В топливном I тельным по ряду щ

большее сече

больший пер

меньшая хим Основные эл

не только на воспр ной энергетики, пр В цикле КВС2 натрия. За несколы пускается из накош сфере аргона. Поел ны и со скоростью ( взрыва во внутренв Ркс = 15...25атм. I

ния (Рторм)> не П1 уменьшается до ат1




в инициаторе гики:

камеры; 4 - накопительные - горячий (550 °С) теплоно-!ссор; -теплообменник; герия (2,5 т/год); 15 - выде-ЙиеТВСиз и (Ют/год);

Сравнение характеристик КВС и бридерного реактора

Таблица 2.3

Характеристика

БН-1600

КВС25(25)

КВС50(100)

Тепловая мощность, ГВт

Масса корпуса, тыс. т стали

1500

Диаметр корпуса, м

Масса теплоносителя (Na), тыс. т

Расход урана-238:

на 1 установку, т/год

на выработку энергии, т/(ГВт- год)

0,04

2 0,02

Расход дейтерия, т/год

Масса ДМ в топливном цикле, т: уран-238 (торий-232) плутоний (уран-233)

400 8

Производство энергоузлов, щт/(ГВтгод):

ТВЭЛы

энергозаряды

15 000

Наработка осколков деления: 1 установкой, т/год долгоживущих, кКи/(ГВт год)

1000

0,5 40

1,0 20

В топливном цикле КВС торий-урановый цикл может оказаться предпочтительным по ряду причин, из которых отметим:

ООО

большее сечение захвата у тория по сравнению с U ,

больший период полураспада и по сравнению с плутонием,

меньшая химическая токсичность урана по сравнению с плутонием. Основные элементы КВС с торий-урановым циклом, рассчитанным

не только на воспроизводство U для инициаторов, но и для вторичной ядерной энергетики, представлены на рис. 2.4.

В цикле КВС25(25), длящемся один час, будет прокачано 150...200 тыс. тонн натрия. За несколько секунд до взрыва жидкий натрий с температурой 120 °С выпускается из накопительных баков и образует падающую защитную стенку в атмосфере аргона. После взрыва защитная стенка воспринимает импульс взрывной волны и со скоростью от 50 до 100 м/с движется на корпус КВС. Через 20.. .30 мс после взрыва во внутреннем объеме котла устанавливается квазистатистическое давление

= 15.. .25 атм. При торможении защитной стенки возникает давление торможения (Рторм), не превышающее 15 атм. В течение нескольких секунд давление уменьшается до атмосферного, а натрий оказьшается нагретым до 550.. .650 °С.



В последующих главах будут даны оценки, подтверждающие приведенные выше значения. При дейтериевом взрыве в 25 кт т. э. выделится около

Л/д =3 10 нейтронов. Если торий, предназначенный для воспроизводства, поместить на расстоянии = 30 см от центра энергозаряда и извлечь его из натрия после 100 взрывов, то среднее время нахождения тория в цикле будет

= 100 час = 3,6 10 с , а средняя плотность потока нейтронов

ФКВС -

н

= 10н/(см2-с).

4л: %h цикл

Средняя скорость преобразования тория в уран-233 окажется

0>rh-U -п^у'КВС -7,5-10-24 .10 =10- с-.

W -1

(2.28)

(2.29)

то есть в тьгсячу раз больше, чем в бридерном цикле. Ей соответствует время на преобразование тория в уран:

еобр=1/ю = 0,3год. (2.30)

Поскольку только малая часть энергии получается за счет деления, в топливном цикле КВС оказывается намного меньше урана, тория, плутония, чем в любом реакторе с низкой энергонапряженностью. Скорость ввода энергомощностей в КВС-энергетике не будет определяться топливом: практически любая скорость наработки ядерного топлива в КВС возможна.

Мы постоянно будем в топливном цикле КВС умозрительно использовать то плутоний, то уран-233. Хотя имеющиеся прототипы энергозарядов проверены, в основном, в плутониевом варианте, уран-233 и плутоний-239 в инициаторе энергозаряда для простоты будем считать эквивалентными, не оговаривая это дополнительно. Вторичную ядерную энергетику, по-видимому, и технически, и экономически проще реализовать на уране-233 по открытому циклу с распылением отработанного ядерного топлива (рис. 2.4) в КВС.

Ни в конструкции КВС, ни в его топливном цикле не предполагается применение дефицитных или вредных материалов. Несмотря на внушительные размеры (КВС25 имеет внутренний диаметр -130 м и высоту -250 м), удельная материалоемкость его даже меньше, чем для обычных АЭС, тем более, солнечных электростанций, которые при мощностях в сотни раз меньших (см. табл. 2.1), имели бы близкие размеры (высота 330 м). Поэтому перевод мировой энергетики на КВС можно произвести очень быстро.

На рис. 2.5 представлена возможная динамика такого перевода [43], позволяющая сохранить для потомков хотя бы 20...30% ресурсов нефти за счет материалов, имеющихся на планете пока в неограниченных количествах. Из этих материалов наиболее дорогостоящей оказалась сталь, принятая на рис. 2.5 как показатель материалоемкости. Для достижения уровня современного энергопотребления на всей планете с учетом роста народонаселения (пересечение линий 4 w6)

достаточно испол в течение 5... 10 ле Ж, Вт

13 i 4 3

10 +

1990

Рис. 2.5. КВ(

1,2 - современное ; России при энерговоо] вооруженности -2,5 и и России соответствен

На первом э1 тайный на взрыв не изменяет оснс больший расход с взрывов.

Отметим, чт( в нескольких стат экологии топливг вает, как можно, около 25 миллио! начать строить Ю томков 50...70% таемся обосноват препятствующие вах. Будем счита: заменить нефть hi точников, но толь



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

© ООО "Карат-Авто", 2001 – 2018
Разработчик – Евгений Андрианов