ЭНИМЦ Моделирующие Системы ЭНИМЦ Моделирующие Системы
   
 
О КОМПАНИИ
ПРОДУКЦИЯ И УСЛУГИ
Тренажеры
Автоматизированные обучающие системы
Корпоративные информационные системы
НИОКР
Новые типы ЯЭУ
Экспериментальные работы и стенды
Программные инструменты
Анализ радиационной безопасности
Радиационная медицина
Учебные мобильные приложения
НОВОСТИ
КОНТАКТЫ
ВАКАНСИИ

Конструкция реактора "МАСТЕР-ЖМ"


Конструкция ЯЭУ МАСТЕР-ЖМ

Установка состоит из следующих основных частей (см. рисунок): реактор, наружный корпус, компенсатор объема, теплообменники и циркуляционные трубы. Наружный корпус, теплообменники, компенсатор объема и соединяющие их трубы образуют третий циркуляционный контур, который заполнен водой.
Циркуляция в контуре естественная. Источником тепла в этом контуре является реактор, тепло от которого передается в теплообменниках воде потребителя. Циркуляция воды для потребителя предполагается принудительной.

Активная зона образована стержневыми твэлами наружным диаметром 2 см, расположенными в треугольной решетке с шагом 20,1 мм. Размеры АЗ: диаметр – 25.52 см, высота - 51,04 см. Центральная часть твэла – ядерное топливо; концевые части - торцевые стальные отражатели. Боковой отражатель активной зоны толщиной 10 см выполнен из бериллия. В бериллиевом отражателе расположены 3 барабана для вывода реактора на мощность.

Активная зона с бериллиевым отражателем помещена в медный коллектор, имеющий на наружной поверхности ребра, которые служат для увеличения поверхности теплообмена.


Конструкция реактора МАСТЕР-ЖМ

Активная зона с бериллиевым отражателем помещена в медный коллектор, имеющий на наружной поверхности ребра, которые служат для увеличения поверхности теплообмена. Активная зона, тяговая труба и зазор между бериллиевым отражателем и медным коллектором образуют первый циркуляционный контур, заполненный сплавом Na-K (22% - 78%). Циркуляция в контуре естественная. Контур имеет защитную оболочку из нержавеющей стали толщиной 1 мм.

Активная зона с бериллиевым отражателем и медным коллектором помещены в корпус реактора с расположенной в нем теплоизолирующей перегородкой. Пространство между вышеупомянутым корпусом и медным коллектором заполнено водой и образует второй циркуляционный контур.

Верхняя часть корпуса используется как компенсатор объема второго контура. Тепло от медного коллектора передается воде второго контура, которая охлаждается через наружную стенку корпуса реактора водой третьего контура (о котором упоминалось в описании установки). Во втором контуре циркуляция естественная. По спектральному типу реактор является быстрым. Обогащение топлива в начальной загрузке составляет 20%.


Сравнительный анализ вариантов конструкций
МАСТЕР-ИАТЭ и МАСТЕР-ЖМ

Нейтронно-физические характеристики реакторов МАСТЕР-ИАТЭ и МАСТЕР-ЖМ (см. таблицу 1) в большей или меньшей степени удовлетворяют выдвинутым требованиям к реакторам сверхмалой мощности.

Таблица 1. Нейтронно-физические характеристики реакторов МАСТЕР-ИАТЭ и МАСТЕР-ЖМ
    Параметр
    МАСТЕР-ИАТЭ
    МАСТЕР-ЖМ
    Мощность, кВт
    300
    300
    Кампания, лет
    60
    60
    Высота АЗ, см
    160
    51,0
    Радиус АЗ, см
    50
    12,8
    Уплощение H/D
    1,6
    2
    Топливо
    UBe13+Mg
    U+Mo
    Теплоноситель
    ---
    22% Na – 78% K
    Средняя температура АЗ, C
    350
    235
    235U в начальной загрузке, кг
    240,2
    72,2
    Средний поток нейтронов, н/см2/с
    3,4·1012
    2,2·1013
    Температурный эффект реактивности, pcm/K
    -3,5
    -1
    Максимальное изменение реактивности в ходе кампании, pcm
    113
    161
    Потеря реактивности на разогрев реактора и выход на мощность, pcm
    1600
    200
Реактор МАСТЕР-ЖМ имеет существенное преимущество перед реактором МАСТЕР-ИАТЭ в загрузке делящихся нуклидов (в первом случае требуется почти в 4 раза меньшая загрузка), но проигрывает (и тоже существенно) в темпе потери реактивности, связанной с выгоранием топлива. Для уменьшения темпа потери реактивности реактора МАСТЕР-ЖМ возможно придется увеличить загрузку делящихся нуклидов и (или) повысить температуру активной зоны.

Общие теплогидравлические характеристики двух реакторов приведены в таблице 2. Вопросы теплогидравлики группируются в два раздела:

  • Генерация тепла в ядерном реакторе (ЯР) и теплоотдача к теплоносителю;
  • Организация естественной циркуляции теплоносителя и воды потребителя.

В зависимости от конструктивной схемы реактора эти вопросы решаются по-разному, см. Таблицу 2.

Как следует из приведенных данных, при заданной мощности реакторов 300 кВт не просматриваются какие-либо преимущества в рассматриваемых реакторах друг перед другом. Однако при повышении мощности скажутся преимущества реактора МАСТЕР-ЖМ.


Таблица 2. Принципы теплогидравлики ЯЭУ МАСТЕР-ИАТЭ и МАСТЕР-ЖМ

Принципы и организации теплогидравлики
Тип реактора
«Однотвэльный» тепловой реактор с высокопроводной активной зоной и теплосъемом с наружной поверхности
Многотвэльный быстрый реактор с жидкометаллическим теплоносителем и контуром естественной циркуляции (ЕЦ)
1
Прототип
«Ромашка» ИАТЭ
«БУК» ФЭИ
2
Топливо
UBe13
U с добавкой Mo
3
Замедлитель
Be
Нет
4
Теплоноситель внутри реактора
Нет
NaK
5
Отражатель
Be
Be
6
Органы управления
Центральный стержень для пуска и останова
Поглощающие поворотные барабаны в отражателе
7
Лимитирующий перепад температуры на топливе Т=Т max-Tmin есть функция тепловой мощности ЯР Q.
Tmax фиксирована из соображений работоспособности топлива,
Tmin определяется условиями теплосъема
Tmax фиксирована из соображений работоспособности топлива,
Tmin определяется условиями теплосъема
8
Промежуточный теплоноситель с развитой наружной поверхностью теплоотдачи
Насыщенная кипящая вода в термосифоне, окружающем реактор при низком давлении
Контур ЕЦ NaK с тяговым участком и теплопередачей наружу через медное оребрение корпуса
9
Теплоноситель потребителя
Горячая вода при атмосферном давлении (80° С)
Горячая вода при атмосферном давлении (80° С)
10
Прокачка теплоносителя в контуре теплообменника
Контур ЕЦ с теплообменником. Отбор тепла в верхней части установки
Контур ЕЦ с теплообменником. Отбор тепла в верхней части установки
11
Расход ЕЦ зависит от высоты тягового участка и мощности ЯР
Движущийся напор равен гидравлическим потерям
Для воды контура теплообменника и для контура NaK
движущийся напор равен гидравлическим потерям
12
Подогрев теплоносителя в контуре ЕЦ
для воды контура теплообменника:

для воды контура тепло-
обменника и для контура Na-K:

13
Лимитирующие факторы
Температура UBe13 и Be
Температура U
Высоко теплопроводные контактные слои в замедлителе
Высоко теплопроводный контактный слой между топливом и оболочкой
Давление и температура в кипящей воде термосифона
Расход и подогрев NaK в контуре ЕЦ
Высокая теплопроводность оребрения корпуса
Критический тепловой поток к воде
Критический тепловой поток к воде
Герметичность корпуса реактора и корпуса термосифона
Герметичность контура NaK
Расход ЕЦ и подогрев воды контура теплообменника
Расход ЕЦ и подогрев воды контура теплообменника
Габариты и масса установки
Габариты и масса установки


 
© 2001-2019 ЭНИМЦ Моделирующие Системы