Безопасность атомной энергетики

Экология энергетики
Признаки классификации атомных реакторов
Блочный щит управления энергоблока
Разгрузочно-загрузочная машина
ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
Реакторы на быстрых нейтронах
БН-350
Реактор БН-800
Физические  основы атомной энергетики
Особенности ядерных реакторов
Безопасность современных атомных реакторов
АЭС с реакторами ВВЭР нового поколения
Основные требования к безопасности АЭС с реакторами ВВЭР нового поколения
РЕАКТОР БРЕСТ – 300
Анализ безопасности реактора БРЕСТ–300
Энергетика - острейшая проблема цивилизации
Ядерный реактор
РБМК - Реактор Большой Мощности Канальный
Реактор с гелиевым теплоносителем
Реакторы с натриевым теплоносителем
Реакторы со свинцово-висмутовым теплоносителем
ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
УСТРОЙСТВО РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ
ВВЭР и РБМК: сравнительные характеристики
ФАКТОРЫ ОПАСНОСТИ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ
СПИСОК НАИБОЛЕЕ ЗНАЧИТЕЛЬНЫХ ЯДЕРНЫХ АВАРИЙ ХХ СТОЛЕТИЯ
Уиндскейл, Великобритания 10 октября 1957 года
ЧЕРНОБЫЛЬСКАЯ КАТАСТРОФА

Реакторы с натриевым теплоносителем

  В результате исследований различных жидкометаллических теплоносителей разработчики  проектов реакторов-размножителей во всех странах остановили свой выбор на натрии ввиду его исключительно благоприятных теплофизических свойств, совместимости со  многими конструкционными материалами, низкой стоимости. Расплав натрия имеет много преимуществ (его температура на входе - 370 градусов, а на выходе - 550, что в десять раз выше аналогичных показателей, скажем, для ВВЭР - там температура воды на входе - 270 градусов, а на выходе - 293). Опять-таки в связи с большим тепловыделением приходится оборудовать даже не два, а три контура (объем теплоносителя на каждом последующем, естественно, больше), причем во втором контуре используется опять-таки натрий. При работе такого реактора происходит очень интенсивное выделение нейтронов, которые поглощаются слоем урана-238, расположенного вокруг активной зоны. При этом этот уран превращается в плутоний-239, который, в свою очередь, может использоваться в реакторе как делящийся элемент. Плутоний используется также в военных целях.

 В настоящее время в России, как уже было сказано, единственным постоянно действующим коммерческим реактором-размножителем является БН-600 (Третий блок Белоярской АЭС). Компоновка реакторной установки интегральная, бакового типа – активная зона, насосы, промежуточные теплообменники и биологическая защита размещены в корпусе реактора. Пространство между уровнем теплоносителя и крышкой реактора заполнено аргоном. Схема энергоблока трехконтурная: теплоноситель первого и второго контура – натрий, третьего контура – вода.

 Основные недостатки реакторов с натриевым теплоносителем связаны с пожароопаснстью натрия при контакте его с водой и воздухом. Это требует разработки специальных технических решений, исключающих утечку натрия и предотвращающих его возгорание. По удельным капитальным затратам быстрые реакторы с натриевым охлаждением проигрывают легководным реакторам. Быстрые реакторы обладают многими качествами, предъявляемыми к реакторам нового поколения: устойчивая отрицательная обратная связь при возмущениях по мощности и температуре; отсутствие эффектов типа ксенонового отравления реактора с последующим вводом положительной реактивности; высокая стабильность нейтронных полей; невозможность образования локальной критической массы в активной зоне даже при сильных возмущениях нейтронных полей;

пения; удержание натрием значительной доли радиоактивных осколков деления в случае их выхода из твэлов в теплоноситель; низкая коррозионная активность натрия по отношению к конструкционным материалам.

 В России разработан проект быстрого реактора БН-800. Его сооружение ведется на Белоярской АЭС (блок №4) . Проект БН-800 дополнен новыми по сравнению с БН-600 решениями:

– пассивной защитой из трех взвешенных в потоке натрия поглощающих стержней, падающих в активную зону при снижении расхода до 50% от номинального;

– системой отвода остаточного тепловыделения через воздушные теплообменники;

– локализующим устройством для сбора и удержания фрагментов активной зоны в случае ее расплавления при запроектных авариях;/3/

– пассивными устройствами для отсечки потока  теплоносителя при течах трубопроводов первого контура, выходящих за пределы корпуса реактора.

 Увеличение тепловой мощности с 1470 МВт в БН-600 до 2100 МВт в БН-800 в неизменном корпусе, использование моноблочной схемы с одним турбогенератором и паровым промежуточным перегревом, усовершенствование и сокращение числа вспомогательных систем привело к существенному снижению удельной металлоемкости реакторной установки с 13 т/МВт в БН-600 до 9,7 т/МВт в БН-800.

Реакторы со свинцовым теплоносителем

  С конца 1980-х годов в России разрабатывается концепция быстрого реактора с естественной (внутренне присущей) безопасностью, нитридным уран-плутониевым топливом и свинцовым теплоносителем – БРЕСТ. Основные отличия концепции реактора БРЕСТ от традиционных быстрых реакторов с натриевым теплоносителем :

- использование плотного нитридного топлива равновесного состава с выгоранием около 10% по тяжелым атомам;

- исключение уранового бланкета и производства плутония оружейного качества; 

использование  тяжелого теплоносителя c высокой температурой кипения – свинца; 

-использование бесчехловых ТВС с разреженной решеткой; наличие пассивных систем расхолаживания и отвода остаточных тепловыделений.

 В проекте реактора БРЕСТ реализуется двухконтурная схема отвода тепла к турбине со сверхкритическими параметрами пара и промежуточным паро-паровым перегревом. Предполагается организовать переработку топлива непосредственно на АЭС, чтобы исключить транспортировку большой массы высокоактивных и делящихся материалов. Разрабатывается проект опытно-демонстрационной  установки БРЕСТ- ОД-300 мощностью 300 МВт(э) и БРЕСТ-1200 мощностью 1200МВт(э) .

 Реакторная установка БРЕСТ-ОД-300 оборудована реактором корпусного типа интегральной компоновки с размещением в одном корпусе активной зоны с органами управления и защиты, четырех парогенераторов, двух теплообменников системы аварийного охлаждения и двух циркуляционных насосов . Над уровнем свинца создана газовая подушка из аргона с избыточным давлением около 0,1 МПа В связи с опасностью застывания свинца в межтрубном пространстве парогенератора при всех эксплуатационных режимах  температура питательной воды должна быть не ниже 340°С. Для этого в технологическую схему энергоблока включены специальные смешивающие подогреватели питательной воды высокого давления и высокотемпературные питательные насосы. Одним из серьезных препятствий к применению свинца в атомной энергетике является его высокая коррозионная активность по отношению к конструкционным материалам вследствие повышенной растворимости в нем их основных и легирующих компонентов .В реакторе со свинцовым теплоносителем  риск возникновения гидроудара в десятки разбольше, чем в водо-водяных реакторах. Возникновение гидроудара возможно в результате резкого перекрытия проходного сеченияна любом участке циркуляции теплоносителя. Одним из наиболее опасных событий с этой точки зрения может быть внезапная остановка главного циркуляционного насоса .

  Хотя в случае свинцового теплоносителя опасность недопустимых радиационных последствий при контакте свинца первого контура с водой отсутствует, но остается опасность переопрессовки первого контура и масштабного разрушения активной зоны при возможном воздействии импульса давления в случае разгерметизации теплообменной поверхности парогенератора. Свинец способствует уменьшению радиационного повреждения конструкций  реактора и шахты, что приводит к продлению срока службы,упрощению демонтажа реактора  и снижению объемов радиоактивных отходов. Как и в любом быстром реакторе, здесь можно эффективно сжигать актиноиды . В настоящее время проект реактора БРЕСТ-ОД-300  проходит процедуру лицензирования .

Основные объекты автоматизации процесса следующие: ввод известняка регулируется в зависимости от количества подаваемого топлива. Ввиду того, что качество поступающего топлива (серосодержание, влажность, зольность и др.) меняется, количество подаваемого известняка автоматически корректируется по концентрации SО2 в дымовых газах после котла;

Общий недостаток, характерный для всех технологий основанных на методах сухой очистки дымовых газов, заключается в том, что на всех стадиях технологической цепочки приходится иметь дело с большими объемами очищаемого газа (1 млн. м3/ч газа и более).

Гомогенные восстановительные методы, как и каталитические, предусматривают использование восстанавливающих агентов (NН3, пиридин, пары мочевины, СО, Н2, СН4 и другие углеводороды).

Для проведения процессов адсорбции разработаны различные технологии [9-12, 15, 16]. Наибольшее распространение имеют адсорберы с неподвижным слоем гранулированного или сотового адсорбента.

Высокотемпературные некаталитические методы Одними из наиболее простых и дешевых газофазных технологий денитрации газов являются термические (деструктивные) методы.

УСТРОЙСТВО РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ