MCRE - быстрый ЖСР на хлоридах

AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 02.04.2023

В США начинаются процедуры общественных слушаний по теме возможного строительства экспериментального быстрого жидкосолевого реактора на хлоридах MCRE.

Экспериментальный реактор

Проект по строительству экспериментального реактора MCRE планирует реализовать кооперация во главе с компанией "Southern Company Services". Основной разработчик проекта реактора - компания "TerraPower". Финансовую поддержку оказывает, среди прочих, министерство энергетики США.

Предпочтительным местом для размещения MCRE считается здание бывшего исследовательского реактора ZPPR в национальной лаборатории Айдахо.

Это строение цилиндрической формы из железобетона, толщина стен порядка 40 см.

В здании проведут перепланировку, чтобы сделать его пригодным для размещения исследовательских реакторов и стендов мощностью до 500 кВт - добавят новый вход, поменяют проводку, установят новые системы отвода тепла, пожаротушения и контроля за концентрацией кислорода, и внесут другие необходимые изменения.

Здание ZPPR

Название MCRE расшифровывается как Molten Chloride Reactor Experiment. Это экспериментальный аппарат, то есть он относится к категории исследовательских реакторов.

Назначение MCRE - получение данных и опыта эксплуатации ЖСР на хлоридах. В будущем эта информация должна быть использована при проектировании и сертифицировании коммерческого ЖСР на хлоридах - проекта MCFR, разработку которого также ведёт компания "TerraPower".

Основные параметры

Основные технические характеристики проекта MCRE приводятся ниже:

• тепловая мощность - 200 кВт(т);

• температура топливной соли минимальная - 595°C;

• температура топливной соли номинальная - 597,5°C;

• температура топливной соли максимальная - 600-700°C;

• массовый расход топливной соли - 25-100 кг/с;

• проектное давление - 750 кПа;

• время нахождения в нагретом состоянии - 6000 ч;

• время нахождения в нагретом состоянии и на мощности - 1000 ч;

• отвод тепла от реактора - через корпус, охлаждаемый газом;

• конструкционные материалы - сталь SS316H, сплавы Inconel 600 или Inconel 625.

MCRE в разрезе

Основные системы

Основные системы реактора MCRE описаны ниже.

Система активной зоны (Reactor Core System) - поддерживает критическую конфигурацию, обеспечивает циркуляцию топливной соли, отвечает за производство тепла за счёт цепной реакции деления.

Система ограждения реактора (Reactor Enclosure System) - отвечает за изоляцию системы активной зоны от окружающей среды, включает в себя корпус реактора и его крышку.

Насосы топливной соли (Fuel Salt Pump) - циркуляционные насосы, обеспечивающие прокачку топливной соли через систему активной зоны.

Система контроля реактивности (Reactivity Control System) - в соответствии со своим названием, отвечает за контроль реактивности в ходе эксплуатации реактора.

Система нагрева активной зоны (Core Heating System) - используется для нагрева реактора до температуры, при которой выполняется заполнение установки топливной солью. В ходе эксплуатации система поддерживает температуру по заданной уставке в тех случаях, когда тепловые потери не могут быть компенсированы за счёт энергии, высвобождаемой при делении.

Внешняя система охлаждения (Environmental Cooling System) - отвечает за охлаждение шахты реактора внутри защиты.

Система радиационной защиты (Radiation Shielding System) - в соответствии с названием, снижает дозы на персонал и оборудование, а также нейтронную активацию конструкции (стенда), в которой будет установлен реактор MCRE.

Система обращения с топливной солью (Fuel Salt Handling System) - предоставляет возможности по заливу и сливу топливной соли в/из системы активной зоны, обеспечивает отвод остаточного энерговыделения, позволяет при необходимости добавлять топливную соль в систему активной зоны.

Система защитного газа (Cover Gas System) - обеспечивает подачу инертного газа в системы активной зоны и обращения с топливной солью. Также обеспечивает движущую силу при пневматической перекачке промывочной соли и используется для сбора газообразных осколков деления.

Система защиты реактора (Reactor Protection System) - обеспечивает безопасную эксплуатацию на мощности и останов реактора.

Имеются также системы измерения и контроля нейтронных и прочих параметров, а также электрическая система, запитывающая все нуждающиеся в этом системы и компоненты.

Топливо

В качестве топливной соли выступает эвтектическая смесь хлорида натрия NaCl и трихлорида урана UCl₃. Расчётная температура плавления такой смеси - 456°C.

В общей сложности для MCRE необходимо 2,6 тонны топливной соли. Производство топливной соли будет организовано непосредственно в национальной лаборатории Айдахо на производственной линии под названием "Fuel Salt Synthesis Line".

До использования в реакторе топливную соль будут хранить на площадке в твёрдом состоянии. Контейнеры для хранения поставит компания "Orano Federal Services".

Уран, который предполагается использовать при производстве топливной соли - высокообогащённый, оставшийся в нацлаборатории Айдахо от прошлых исследовательских программ и хранящийся в бывшем здании ZPPR, в том числе, в виде тепловыделяющих элементов.

Выбор в пользу ВОУ накладывает ограничения на темпы производства топливной соли. Она получается при нагреве смеси NaCl, FeCl₂ и урана (на выходе - эвтектическая смесь NaCl и UCl₃, а также железо в виде металла).

По соображениям ядерной безопасности загрузка печи не может превышать 9 кг по ВОУ. Таким образом, для производства 2,6 тонны топливной соли потребуется не менее 72 загрузок, а весь процесс растянется на два года.

Облучённая топливная соль останется в собственности министерства энергетики США и будет храниться в нацлаборатории Айдахо для нужд различных программ по НИР/НИОКР по жидкосолевому направлению.

За всё работы реактора MCRE будет накоплено, по расчётам, менее 570 мг осколков деления. Ксенон и криптон будут обработаны с помощью системы защитного газа, остальные осколки останутся в составе облучённой топливной соли.

Помимо топливной соли, для реактора MCRE потребуется также примерно 1 тонна промывочной соли, не содержащей делящихся материалов. Её предоставит компания "TerraPower".

Промывочная соль (flush salt) необходима для различных операций на стадиях пуска и вывода из эксплуатации. Она представляет собой эвтектическую смесь хлоридов натрия и магния.

На пусковых этапах промывочная соль будет использоваться при обкатке оборудования.

На этапах вывода из эксплуатации её назначение - промывка систем для удаления остатков облучённых материалов. После этого промывочная соль будет трактоваться как радиоактивный отход и будет отправлена на соответствующее захоронение.

Ключевые слова: Жидкосолевые реакторы, США, Исследовательские реакторы, TerraPower, Статьи

---

Другие новости:

Новые атомные ледоколы назовут "Камчатка" и "Сахалин"

Закладка "Камчатки" - май 2024 года, "Сахалина" - осень 2025 года.

AUKUS - позиция Китая

Текст китайской ноты, переданной в секретариат МАГАТЭ.

Франция - два быстрых стартапа

Будут разрабатывать проекты натриевого и жидкосолевого ММР.

---

---

---

---

Поиск по сайту: