Високотемпературний газоохолоджувальний реактор

Схема високотемпературного ядерного реактора.

Високотемпературний газоохолоджуваний реактор (HTGR) — це ядерний реактор, у якому використовується графітовий сповільнювач з одноразовим урановим паливним циклом. HTGR — це тип високотемпературного реактора (HTR), який концептуально може мати температуру на виході 750 °C (1 380 °F). Активна зона реактора може бути або «призматичним блоком» (що нагадує звичайну активну зону реактора), або активною зоною «галькового шару». Високі температури дають змогу застосовувати такі технології, як технологічне тепло або виробництво водню за допомогою термохімічного сірко-йодного циклу.

HTR є попередником дуже високотемпературного реактора (VHTR), однієї з майбутніх моделей реакторів покоління IV, який спочатку працюватиме з температурами від 750 до 950 °C.

Огляд

AVR в Німеччині.

HTGR — це тип високотемпературного реактора, який концептуально може досягати високих температур на виході (до 750 °C).

Існує два основних типи HTGR: реактори з гальковим шаром (PBR) і призматичні блокові реактори (PMR). Призматичний блочний реактор відноситься до призматичної блочної конфігурації серцевини, у якій шестикутні графітові блоки складені так, щоб вони містилися в циліндричному резервуарі під тиском . Конструкція реактора з гальковим шаром (PBR) складається з палива у формі гальки, складеного разом у циліндричному резервуарі під тиском, схожому на машину для виготовлення гумкових кульок. Обидва реактори можуть мати паливо, розташоване в кільцевому просторі з графітовим центральним шпилем, залежно від конструкції та бажаної потужності реактора.

Історія

Конструкція HTGR була вперше запропонована співробітниками Power Pile Division лабораторій Клінтона (тепер відомої як Національна лабораторія Оук-Ріджа[1]) у 1947 році[2] Професор Рудольф Шультен з Німеччини також відіграв певну роль у розвитку протягом 1950-х років. Під час роботи в General Atomics Пітер Фортеск’ю був керівником групи, відповідальної за початкову розробку високотемпературного газоохолоджуваного реактора (HTGR), а також системи швидкого газового охолоджуваного реактора (GCFR)[3].

Реактор Peach Bottom блоку 1 у Сполучених Штатах був першим HTGR, який виробляв електроенергію, і робив це дуже успішно, працюючи з 1966 по 1974 рік як демонстрація технології. Генеруюча станція Fort St. Vrain була одним із прикладів цього проекту, який працював як HTGR з 1979 по 1989 рік. Хоча реактор мав деякі проблеми, які призвели до його виведення з експлуатації через економічні фактори, він послужив доказом концепції HTGR у Сполучених Штатах (хоча з тих пір там не було розроблено нових комерційних HTGR)[4]. 

Експериментальні HTGR також існували у Сполученому Королівстві (реактор Dragon) і Німеччині (реактор AVR і THTR-300), і в даний час існують в Японії (високотемпературний інженерний випробувальний реактор з використанням призматичного палива потужністю 30 МВт) і Китаї (HTR-10, галькова конструкція з генерацією 10 МВт). Станом на 2021 рік у Китаї запрацювали два повномасштабних HTGR з гальковим шаром, реактори HTR-PM, кожен з яких має 100 МВт електроенергії[5].

Конструкція ядерного реактора

Сповільнювач нейтронів

Сповільнювачем нейтронів є графіт, хоча конфігурація активної зони реактора з графітових призматичних блоків чи графітових камінчиків залежить від конструкції HTGR.

Ядерне паливо

Паливо, що використовується в HTGR, — це частки палива з покриттям, такі як частинки палива TRISO[6][7][8][9]. Паливні частинки з покриттям мають паливні ядра, зазвичай зроблені з діоксиду урану, однак також можливі карбід урану або оксикарбід урану. Оксикарбід урану поєднує карбід урану з діоксидом урану, щоб зменшити стехіометрію кисню. Менший вміст кисню може знизити внутрішній тиск у частинках TRISO, викликаний утворенням монооксиду вуглецю через окислення пористого шару вуглецю в частинці[10]. Частинки TRISO або диспергуються в гальці для дизайну галькового дна, або формуються у компакти/стрижні, які потім вставляють у шестикутні графітові блоки. Концепція палива QUADRISO[11], розроблена в Аргоннській національній лабораторії, була використана для кращого управління надлишковою реактивністю.

Охолоджуюча рідина

Гелій

Гелій був теплоносієм, який використовується в більшості HTGR на сьогоднішній день, а пікова температура та потужність залежать від конструкції реактора. Гелій є інертним газом, тому він, як правило, не вступає в хімічну реакцію з будь-яким матеріалом[12]. Крім того, вплив нейтронного випромінювання на гелій не робить його радіоактивним[13], на відміну від більшості інших можливих охолоджувачів.

Розплавлена сіль

Варіант із охолодженням розплавленої солі, LS-VHTR, схожий на конструкцію вдосконаленого високотемпературного реактора (AHTR), використовує рідку фтористу сіль для охолодження в гальковому ядрі[1]. Він має багато спільних функцій зі стандартною конструкцією VHTR, але використовує розплавлену сіль як охолоджувач замість гелію. Галькове паливо плаває в солі, і, таким чином, камінці впорскуються в потік охолоджувача, який переноситься на дно галькового шару, а потім видаляється з верхньої частини шару для рециркуляції. LS-VHTR має багато привабливих особливостей, зокрема: здатність працювати при високих температурах (точка кипіння більшості розплавлених солей, які розглядаються, становить > 1400 °C), роботу при низькому тиску, високу щільність потужності, кращу ефективність електричного перетворення, ніж VHTR з гелієвим охолодженням, що працює в аналогічних умовах, пасивні системи безпеки та краще утримання продуктів поділу в разі аварії.

Контроль

У призматичних конструкціях керуючі стрижні вставляються в отвори, вирізані в графітових блоках, з яких складається сердечник. VHTR керуватиметься подібно до поточних конструкцій PBMR, якщо в ньому використовується серцевина з гальковим шаром, керуючі стрижні будуть вставлені в навколишній графітовий відбивач. Контролю також можна досягти, додавши камінці, що містять поглиначі нейтронів.

Проблеми з матеріалами

Висока температура, висока доза нейтронів і, якщо використовується охолоджувач розплавленої солі, корозійне середовище[1]:46 VHTR вимагає матеріалів, які перевищують обмеження сучасних ядерних реакторів. У дослідженні реакторів покоління IV загалом (яких існує багато конструкцій, включаючи VHTR), Мурті та Чаріт припускають, що матеріали, які мають високу стабільність розмірів, з напругою чи без неї, зберігають свою міцність на розрив, пластичність, стійкість до повзучості тощо після старіння та стійкість до корозії є основними кандидатами для використання в VHTR. Деякі запропоновані матеріали включають суперсплави на основі нікелю, карбід кремнію, спеціальні сорти графіту, сталі з високим вмістом хрому та вогнетривкі сплави[14]. Подальші дослідження проводяться в національних лабораторіях США щодо того, які конкретні проблеми необхідно вирішити в VHTR покоління IV перед будівництвом.

Функції безпеки та інші переваги

Конструкція використовує переваги, властиві характеристикам безпеки охолоджуваного гелієм, графітового сповільнювача з особливими оптимізаціями конструкції. Графіт має велику теплову інерцію, а гелієвий теплоносій є однофазним, інертним і не має реакційної здатності. Сердечник складається з графіту, має високу теплоємність і структурну стабільність навіть при високих температурах. Паливо має покриття з оксикарбіду урану, що забезпечує високе вигоряння (наближається до 200 GWd/t) і зберігає продукти поділу. Висока середня температура ядра на виході VHTR (1000 °C) забезпечує виробництво високоякісного технологічного тепла без викидів. Реактор розрахований на 60 років служби[15].

Примітки

  1. ↑ а б в Ingersoll, D.; Forsberg, C.; MacDonald, P. (February 2007). Trade Studies for the Liquid-Salt-Cooled Very High-Temperature Reactor: Fiscal Year 2006 Progress Report (PDF). Ornl/Tm-2006/140. Oak Ridge National Laboratory. Архів оригіналу (PDF) за 16 липня 2011. Процитовано 20 листопада 2009.
  2. ↑ McCullough, C. Rodgers; Staff, Power Pile Division (15 вересня 1947). Summary Report on Design and Development of High Temperature Gas-Cooled Power Pile. Oak Ridge, TN, USA: Clinton Laboratories (now Oak Ridge National Laboratory). doi:10.2172/4359623. OSTI 4359623.
  3. ↑ Peter Fortescue Dies at 102.
  4. ↑ IAEA HTGR Knowledge Base
  5. ↑ Demonstration HTR PM prepares for grid connection : New Nuclear - World Nuclear News. world-nuclear-news.org.
  6. ↑ Alameri, Saeed A., and Mohammad Alrwashdeh. "Preliminary three-dimensional neutronic analysis of IFBA coated TRISO fuel particles in prismatic-core advanced high temperature reactor." Annals of Nuclear Energy 163 (2021): 108551.
  7. ↑ Alrwashdeh, Mohammad, and Saeed A. Alameri. "Two-Dimensional Full Core Analysis of IFBA-Coated TRISO Fuel Particles in Very High Temperature Reactors." In International Conference on Nuclear Engineering, vol. 83761, p. V001T05A014. American Society of Mechanical Engineers, 2020
  8. ↑ Alrwashdeh, Mohammad, Saeed A. Alameri, and Ahmed K. Alkaabi. "Preliminary Study of a Prismatic-Core Advanced High-Temperature Reactor Fuel Using Homogenization Double-Heterogeneous Method." Nuclear Science and Engineering 194, no. 2 (2020): 163-167.
  9. ↑ Alrwashdeh, Mohammad, Saeed A. Alamaeri, Ahmed K. Alkaabi, and Mohamed Ali. "Homogenization of TRISO Fuel using Reactivity Equivalent Physical Transformation Method." Transactions 121, no. 1 (2019): 1521-1522.
  10. ↑ Olander, D. (2009). Nuclear fuels – Present and future. Journal of Nuclear Materials. 389 (1): 1—22. Bibcode:2009JNuM..389....1O. doi:10.1016/j.jnucmat.2009.01.297.
  11. ↑ Talamo, Alberto (2010). A novel concept of QUADRISO particles. Part II: Utilization for excess reactivity control. Nuclear Engineering and Design. 240 (7): 1919—1927. doi:10.1016/j.nucengdes.2010.03.025.
  12. ↑ High temperature gas cool reactor technology development (PDF). IAEA. 15 листопада 1996. с. 61. Процитовано 8 травня 2009.
  13. ↑ Thermal performance and flow instabilities in a multi-channel, helium-cooled, porous metal divertor module. Inist. 2000. Архів оригіналу за 30 січня 2012. Процитовано 8 травня 2009.
  14. ↑ Murty, K.L.; Charit, I. (2008). Structural materials for Gen-IV nuclear reactors: Challenges and opportunities. Journal of Nuclear Materials. 383 (1–2): 189—195. Bibcode:2008JNuM..383..189M. doi:10.1016/j.jnucmat.2008.08.044.
  15. ↑ http://www.uxc.com/smr/Library/Design%20Specific/HTR-PM/Papers/2006%20-%20Design%20aspects%20of%20the%20Chinese%20modular%20HTR-PM.pdf Page 489, Table 2. Quote: Designed operational life time (year) 60

Посилання

Read other articles:

Kode Alt

Menampilkan tombol Alt (ditekan dan ditahan) dan 161 untuk menghasilkan karakter í Pada komputer pribadi yang kompatibel dengan IBM, banyak karakter tidak langsung dihubungkan dengan sebuah tombol yang dapat dimasukkan dengan metode masukan Alt Numpad atau kode Alt: menekan dan menaham tombol Alt sembari menekan nomor yang mengidentifikasi karakter dengan papan ketik numerik. Fitur ini juga dapat ditemui pada beberapa sistem operasi seperti DOS dan Microsoft Windows. Sering kali, metode ini ...

 

Nickel

Uppslagsordet ”Nickel” leder hit. För andra betydelser, se Nickel (olika betydelser). Nickel Nummer28 TeckenNi Grupp10 Period4 Blockd Ni↓Pd Kobolt ← Nickel → Koppar     [Ar] 3d8 4s2             28Ni                                                                    ...

 

Maylaffayza Wiguna

Maylaffayza WigunaLahirMaylaffayza Permata Fitri Wiguna10 Juli 1976 (umur 47)Jakarta, DKI Jakarta, IndonesiaPekerjaanmusisi, penyanyiOrang tuaTaufik Wiguna Tuti RochyatiKarier musikGenrepop, crossover, R&BInstrumenbiola, vokalTahun aktif2008 – sekarangLabelMaylaffayza Records Maylaffayza Permata Fitri Wiguna (lahir 10 Juli 1976) atau biasanya dipanggil Maylaf atau Fayza atau cukup Fay saja, adalah salah satu musikus muda Indonesia yang terkenal akan kepiawaiannya dalam memainkan b...

Styx (satelit)

StyxGambar S/2012 P 1 yang ditemukan oleh teleskop hubble (ditunjukkan dengan P5)PenemuanDitemukan olehShowalter, M. R. et al.Tanggal penemuan 26 June 2012 (verified 7 July 2012) Metode deteksiFotografiCiri-ciri orbit[1]Jari-jari orbit rata-rata42,000 km ± 2,000 kmEksentrisitas≈ 0Periode orbit20.2 ± 0.1 hariInklinasi≈ 0Satelit dariPlutoCiri-ciri fisikJari-jari rata-rata5–12.5 km[1] Styx (dikenal juga sebagai S/2012 (134340) 1, S/2012 P 1, atau P5) adalah...

 

Coppa del Mondo di rugby 1987

Coppa del Mondo di rugby 19871987 IRB Rugby World Cup Competizione Coppa del Mondo di rugby Sport Rugby a 15 Edizione 1ª Organizzatore World Rugby[1] Date dal 22 maggio 1987al 20 giugno 1987 Luogo Australia e Nuova Zelanda Partecipanti 16 Formula fase a gironi + play-off Sede finale Eden Park (Auckland) Risultati Vincitore Nuova Zelanda(1º titolo) Finalista Francia Terzo Galles Statistiche Miglior marcatore Grant Fox (126) Record mete Craig Green John Ki...

 

Goodreads

Social book cataloging website owned by Amazon This article relies excessively on references to primary sources. Please improve this article by adding secondary or tertiary sources. Find sources: Goodreads – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (January 2022) (Learn how and when to remove this template message) GoodreadsType of businessSubsidiaryType of siteBookAvailable inEnglishFoundedDecember 2006; 17 years ago (20...

Shin Sung-mo

Shin Sung-mo Perdana Menteri Korea Selatan, Menteri Pertahanan PejabatMasa jabatan21 April 1950 – 23 November 1950 PendahuluYi Pom-sokPenggantiChang Myon Informasi pribadiLahir(1891-10-20)20 Oktober 1891Uiryeong, Gyeongsang, Joseon (now Uiryeong, Gyeongsang Selatan, Korea Selatan)Meninggal29 Mei 1960(1960-05-29) (umur 68)Sunting kotak info • L • B Shin Soeng-mo (20 Oktober 1891 – 29 Mei 1960) adalah Pejabat Perdana Menteri Korea Selatan, Menteri P...

 

Lake of the Woods

Lake on the United States–Canada border For other uses, see Lake of the Woods (disambiguation). Lac des bois redirects here. For the lake in the Northwest Territories, see Lac des bois (Northwest Territories). Lake of the WoodsLac des BoisPikwedina SagainanLake of the Woods from space, September 2018Lake of the WoodsLake of the Woods is in Ontario/Manitoba, Canada and Minnesota, United StatesShow map of OntarioLake of the WoodsLake of the Woods (Minnesota)Show map of MinnesotaLocationNorth ...

 

Wagah

For the Indian film, see Wagah (film). Wagah Border redirects here. For the border ceremony called lowering of the flags, see Wagah border ceremony. Union Council of PakistanWagah واگھاواہگہUnion Council of PakistanWahgaThe evening flag lowering ceremony at the Pakistan–India international border near WagahLocation of WagahWagahLocation in PakistanCoordinates: 31°36′17″N 74°34′23″E / 31.60472°N 74.57306°E / 31.60472; 74.57306Country Pakista...

Danny Wintjens

Artikel ini sebatang kara, artinya tidak ada artikel lain yang memiliki pranala balik ke halaman ini.Bantulah menambah pranala ke artikel ini dari artikel yang berhubungan atau coba peralatan pencari pranala.Tag ini diberikan pada November 2022. Danny WintjensInformasi pribadiTanggal lahir 30 September 1983 (umur 40)Tempat lahir Maastricht, BelandaTinggi 201 m (659 ft 5+1⁄2 in)Posisi bermain Penjaga gawangInformasi klubKlub saat ini PEC ZwolleNomor 33Karier senior*Ta...

 

母校

哥伦比亚大学的「智慧女神雕像」 母校（拉丁語：alma mater，英式英語發音：/ˈɑːlmə ˈmɑːtər/、美式英語發音：/ˈælmə ˈmeɪtər/），源自拉丁語，本意「母親的哺乳」，詞源與校歌相通，是一個使用於古羅馬各式地母神的頭銜，特別是刻瑞斯或者西芭莉（希臘神話），亦使用於中世紀基督教的聖母瑪利亞。 位於義大利的博洛尼亚大学於1988年，430位大学校长在大學著名的大�...

 

Новотитаровское сельское поселение

Сельское поселение России (МО 2-го уровня)Новотитаровское сельское поселение Флаг[d] Герб 45°14′09″ с. ш. 38°58′16″ в. д.HGЯO Страна  Россия Субъект РФ Краснодарский край Район Динской Включает 4 населённых пункта Адм. центр Новотитаровская Глава сельского пос�...

Le Baptême du Christ

Cette page d’homonymie répertorie les différentes œuvres portant le même titre. Pour les articles homonymes, voir Baptême du Christ. Le Baptême du Christ du Pérugin, duomo de Città della Pieve). Le Baptême du Christ est un thème iconographique important de la peinture religieuse. La représentation du baptême du Christ sur le site présumé d'Al-Maghtas au bord du Jourdain en Jordanie, rassemblent saint Jean le Baptiste et le Christ dans un décor champêtre, accompagnés d'autr...

 

Perang Aceh

Perang Aceh (1873–1904)Panglima besar angkatan perang Belanda, Jenderal J.H.R. Kohler tewas ditembak oleh penembak jitu Aceh pada tahun 1873Tanggal1873–1904LokasiKesultanan Aceh dan Wilayah perlindungan Kesultanan AcehHasil Kemenangan Belanda Sultan Aceh menyerah dan Kesultanan Aceh dibubarkan Belanda menguasai Aceh Kekuasaan Uleebalang dipulihkan Dibentuknya Karesidenan Aceh beserta daerah taklukannya (Atjeh en Onderhoorigheden).Perubahanwilayah Wilayah Aceh menjadi bagian dari Hindia Be...

 

西遊記大結局之仙履奇緣

本條目存在以下問題，請協助改善本條目或在討論頁針對議題發表看法。 此條目需要編修，以確保文法、用詞、语气、格式、標點等使用恰当。 (2013年8月6日)請按照校對指引，幫助编辑這個條目。（幫助、討論） 此條目剧情、虛構用語或人物介紹过长过细，需清理无关故事主轴的细节、用語和角色介紹。 (2020年10月6日)劇情、用語和人物介紹都只是用於了解故事主軸，輔助�...

Pertempuran Watling Street

Pertempuran Watling StreetMerah: Watling StreetTanggal60 atau 61LokasiWatling StreetHasil Kemenangan Romawi, berakhirnya revolusi BoudicaPihak terlibat Kekaisaran Romawi Iceni, Trinovantes, dan suku Britania lainnyaTokoh dan pemimpin Gaius Suetonius Paulinus Boudica †Kekuatan 10.000 Tacitus mengklaim 100.000; Dio mengklaim 230.000[1]Korban Tacitus mengklaim 400 Tacitus mengklaim 80.000 Pertempuran Watling Street terjadi di Britania Romawi pada tahun 60 atau 61 antara aliansi pendudu...

 

The Local

Digital news publisher This article is about the online news publisher. For the British convenience store, see First Quench Retailing. For the 2008 film, see The Local (film). The LocalType of siteNewsOwnerThe Local Europe ABURLwww.thelocal.comCommercialYesRegistrationRequired for certain editionsLaunched2004 (2004)Current statusActive The Local is a multi-regional, European, English-language digital news publisher with local editions in Austria, Denmark, France, Germany, Italy, Nor...

 

World War II Valor in the Pacific National Monument

Former National Monument of the United States World War II Valor in the Pacific National MonumentLocationAlaska, California & Hawaii, USAArea6,310 acres (25.5 km2)CreatedDecember 5, 2008Visitors1,574,156 (in 2015)[1]Governing bodyNational Park Service & Fish and Wildlife ServiceWebsiteWorld War II Valor in the Pacific National Monument The World War II Valor in the Pacific National Monument was a U.S. national monument honoring events, people, and sites of t...

World Aquatics

International sport governing body FINA redirects here. For other uses, see FINA (disambiguation). World AquaticsSportSwimmingdivingartistic swimmingwater poloopen water swimminghigh divingJurisdictionInternationalAbbreviationWA (World Aquatics)Founded19 July 1908; 116 years ago (1908-07-19)AffiliationAssociation of Summer Olympic International Federations (ASOIF)HeadquartersLausanne, SwitzerlandPresidentHusain Al-Musallam[1]ReplacedInternational Swimming FederationO...

 

Brian Schneider

American baseball player (born 1976) For the American football coach, see Brian Schneider (American football). Baseball player Brian SchneiderSchneider with the Philadelphia Phillies in 2012CatcherBorn: (1976-11-26) November 26, 1976 (age 47)Jacksonville, Florida, U.S.Batted: LeftThrew: RightMLB debutMay 26, 2000, for the Montreal ExposLast MLB appearanceAugust 23, 2012, for the Philadelphia PhilliesMLB statisticsBatting average.247Home runs67Runs batted in3...