GUINEVERE - шаг к MYRRHA
Стенд GUINEVERE со свинцовым теплоносителем вошёл в январе в строй в бельгийском центре ядерных исследований. Стенд мощностью 1 кВт выступает предшественником гибридной системы MYRRHA мощностью 57 МВт.
Бельгийское продолжение
Работы по проекту GUINEVERE ведутся совместно французскими и бельгийскими специалистами. Задача, которая ставится перед ними - попытаться освоить на практике технологию комбинированных систем, включающих в себя подкритический реактор и управляющий ускоритель.
Логика комбинированных систем, известных также как ADS-системы, проста. Входящий в них реактор находится в подкритичном состоянии, что исключает на нём в принципе реактивностную аварию.
Выход на критику производится за счёт внешнего источника, в роли которого выступает ускоритель. При отклонениях от пределов нормальной эксплуатации ускоритель может быть так или иначе отключён, и реактор сразу же вернётся в подкритичное состояние.
Мотивациями работ по GUINEVERE называют желание расширить и дополнить эксперименты MUSE, проводившиеся в Кадараше на исследовательском реакторе MASURCA в 2000-2004 годах по мониторингу реактивности в подкритических системах.
Временное закрытие MASURCA - реактор остановлен, как минимум, до 2013 года - вызвало необходимость найти новый исследовательский аппарат, на котором было бы возможно продолжать работы в обоснование комбинированных систем. Первым кандидатом на замену стала сборка VENUS в бельгийском центре SCK-CEN, на основе которой и был реализован проект GUINEVERE.
Наконец, ещё одной важнейшей мотивацией стала необходимость иметь в Западной Европе работающую установку для освоения технологий реакторов четвёртого поколения.
Название проекта GUINEVERE расшифровывается как "Generator of Uninterrupted Intense NEutron at the lead VEnus REactor". Впервые на уровне документов о нём заговорили в 2006 году, а в декабре того же года его одобрили участники интегрированного европейского проекта EUROTRANS (FP6).
Среди конкретных задач, которые должен был решать новый стенд, разработчики выделили следующие направления:
- квалификация методик и систем мониторинга реактивности в подкритичном состоянии;
- подтверждение расчётных моделей для взаимоотношения мощности системы и интенсивности внешнего источника;
- изучение и освоение процедур пуска и останова комбинированной системы, валидация аппаратуры и методик КИПиА;
- интерпретация и валидация экспериментальных данных, валидация с их помощью расчётных кодов;
- эксперименты в обоснование безопасности и лицензирования отдельных составляющих комбинированных систем.
Морской реактор и французский ускоритель
Стенд GUINEVERE в первом приближении можно назвать объединением источника нейтронов GENEPI-3C и подкритической сборки VENUS-F.
Ионы дейтерия подаются на ускоритель, разгоняются и попадают после поворота на тритий-титановую мишень. В мишени происходит реакция T(D,n)4He с испусканием 14-МэВных нейтронов - внешнего источника для подкритической сборки с kэфф=0,97. Такая технология была освоена в ходе упоминавшихся выше французских экспериментов MUSE.
Измерение интенсивности нейтронного пучка может производиться по измерению количества альфа-частиц, приобретающих при своём образовании энергию 2,56 МэВ. Стоит добавить, что, кроме реакции "тритий-дейтерий", в мишени происходит также реакция "дейтерий-дейтерий" с получением протона и трития. Она становится возможной вследствие постоянной имплантации в материал мишени налетающих ускоренных частиц дейтерия.
Принципиальная схема GUINEVERE.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.
Для реализации проекта бельгийцы выделили в Моле критсборку VENUS. Это старая заслуженная сборка, впервые вышедшая на критику в 1964 году.
В первые годы службы сборка работала на военных, для нужд проектирования реакторов подводных лодок. Затем на ней собирались активные зоны, моделирующие легководные реакторы, как с давлением, так и кипящие. Многим расчётчикам памятен бенчмарк VENUS-2 MOX, который на стыке веков активно использовался для валидации кодов расчёта легководных реакторов с MOX-топливом.
В новой жизни VENUS превратился в быструю подкритическую сборку. Бельгийские атомщики полностью модифицировали установку. Вместо лёгкой воды, теплоносителем в сборке отныне является свинец.
Французский центр CNRS/IN2P3 отвечал за проектирование и строительство в Моле нейтронного источника GENEPI-3C. А комиссариат по атомной энергии Франции предоставил для стенда GUINEVERE топливо и свинцовые стержни.
Над помещением, в котором находится VENUS, был надстроен дополнительный этаж. В нём теперь располагается ускоритель и система магнитов, поворачивающая ускоренный поток ионов дейтерия на 90° вниз, к мишени и подкритической сборке.
Строительство второго этажа началось 1 сентября 2008 года и завершилось 24 апреля 2009 года. После этого, бельгийцы и французы приступили к монтажу оборудования и технологических систем - вентиляции, электрокабелей и многого другого.
Расположение ускорителя и подкритической сборки.
Красной пунктирной линией обведен надстроенный этаж для ускорителя.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.
Слева - внешний вид здания GUINEVERE.
Справа - внутри второго (ускорительного) этажа до начала монтажа систем и оборудования.
В полу видно отверстие для прохода пучка ионов.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.
VENUS-F - свинцовая сборка
VENUS-F, или модифицированная версия VENUS, вызовет большой интерес не только у тех, кто непосредственно вовлечён в проект GUINEVERE, но и у остальных специалистов, работающих в быстрых программах.
Это не должно вызывать удивления. Ведь VENUS-F - критсборка со свинцовым теплоносителем!
Схема VENUS-F.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.
Конечно, VENUS-F - не совсем то, что требуется для быстрых свинцовых реакторов, которые могут появиться в будущем.
Прежде всего, так как мощность сборки практически нулевая (1 кВт), свинец в ней можно называть теплоносителем лишь условно. Свинец в сборке твёрдый, не расплавленный. Кассеты собираются из топливных и свинцовых стержней, как показано на рисунке ниже.
Кассета VENUS-F.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.
Кассета VENUS-F состоит из девяти топливных стержней, обложенных свинцовыми стержнями. Топливо - металлический уран 30% обогащения. Диаметр топливного стержня - 1,27 см.
Длина активной части кассеты составляет 60 см. Сверху и снизу в кассете имеются свинцовые отражатели толщиной до 40 см. Добавим, что примерно такая же толщина у радиального свинцового отражателя.
Диаметр активной зоны приблизительно равен 1 метру. Несмотря на то, что сборка VENUS-F называется подкритической, она может существовать и в критическом состоянии.
В этом случае, она собирается из 88 кассет. Её оценочные характеристики таковы. Время генерации Λ=0,39 μs. Значение βэфф=748 pcm.
Критическая конфигурация VENUS-F
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.
При работе в составе GUINEVERE, четыре центральных кассеты сборки извлекаются. Вместо них устанавливается тритий-титановая мишень, на которую сверху падает поток ускоренных ионов дейтерия.
В базовой конфигурации на сборке обеспечивается подкритичность kэфф=0,97.
Однако проектанты предусмотрели и другие подкритичные конфигурации для сборки, в том числе, за счёт варьирования характеристиками отражателей. В итоге на VENUS-F можно будет создавать подкритические состояния с kэфф от 0,85 до 0,99.
Базовая подкритическая конфигурация VENUS-F.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.
GENEPI-3C
Название нейтронного источника GENEPI расшифровывается как "GEnerateur de NEutrons Pulse Intense". Первая установка из серии GENEPI была построена французскими атомщиками для экспериментов MUSE.
Источник GENEPI-3C, который будет работать в составе проекта GUINEVERE, обладает улучшенными характеристиками по сравнению со своими предшественниками. Интенсивность нейтронного пучка в нём варьируется от 2×109 до 1011 н/с.
Характеристики GENEPI-3C.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.
Схема канала GENEPI-3C.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.
Заключение
Пуск стенда GUINEVERE со свинцовым теплоносителем можно смело вносить в список успехов сотрудничества французских и бельгийских атомщиков.
Эксперименты на GUINEVERE позволят им набрать хороший опыт эксплуатации комбинированных систем "подкритический реактор и ускоритель", о перспективности (или, наоборот, тупиковости) которых за последние годы в атомном сообществе было сломано немало копий.
Несомненно, французы и бельгийцы постараются задействовать GUINEVERE при разработке своего следующего проекта - комбинированной системы MYRRHA, которая будет иметь достаточно большую мощность, до 57 МВт.
Наконец, GUINEVERE может помочь европейским атомщикам в деле освоения тяжёлометаллических теплоносителей для быстрых реакторов будущего.
P.S. Подробности по реактору MYRRHA можно посмотреть например здесь.
Убедительная просьба к Лектору - без цифр в комментариях к статье не мычать.
Комментарии
Состояние на данный момент ищют 1.5 млрд. http://myrrha.sckcen.be/en/News/20150109_myrrha_investment . Дадут? Кто знает.
Будем следить за новостями. Направление перспективное. Тут одно из двух - если Европа начнёт погружаться в пучину кризисных явлений то финансирование заморозят не только на этот проект но и на многие другие, включая социальные, либо пойдёт как проект двойного назначения под другим названием и без публикаций новостей.
Европа денег в итоге может и не даст. Это не первый зарубленный проект :(. Германия отказывается. Может Китай согласится? Им возможно имеет смысл подумать над мобильной версией. Если взлетит будет как чудо. Но чудеса случаются.
а что тут двойного назначения ? наработка плутония? так у них более удобные варианты есть.
То есть идет термо-ядерная реакция без никаких токомаков? Да, это очень интересно.
Кстати - такой подход ведь можно развернуть в направлении термо-ядерного двигателя для космических применений?
Стагнация в области ядерных технологий обусловленна именно тем, что под предлогом борьбы с ядерным оружием исследования в данной области полностью замонополизированны государством и госудрственными чиновнико-"учеными", а для прогресса должна быть СВОБОДНАЯ конкуренция - когда новые проекты оценивают "академики" с точки зрения "лженауки" странно ожидать какого-то выхода за рамки уже существующих научных представлений.
Только на военных надежда - во-первых они не ограничены условием не разрабатывать оружие :-) Во-вторых, под завесой секретности они могут укрыться от недреманного ока про-Банкстерских (ZOG-овских) "ученых", которые больше думают о том, как затормозить прогресс, чтобы их хозяева, не дай бог не потеряли украденный у человечества капитал и положение.
+++
Вопрос не в том, идет ли "термо-ядерная реакция без никаких токомаков", а в том, сколько энергии жрёт ускоритель, и сколько энергии даёт реактор. Обычно баланс не сходится, и существенно.
Все цифры же есть
Это я вижу. Меня интересует, сколько энергии съест ускоритель, что б создать ток протонов в 3,5 мА при указанной разности потенциалов. Обычно у ADS установок, именно КПД ускорителя - самая загадочная вещь. Всё остальное то понятно.
Если б баланс сходился бы, эти реакторы, подкритические, ещё б в 50-е годы внедрили б везде...
Ну, и не нужно забывать, что в статье сказано, как одна из задач: "подтверждение расчётных моделей для взаимоотношения мощности системы и интенсивности внешнего источника"...
Было б всё просто, деньги б им уже дали.
Чего там загадочного? Просто от многих параметров зависит. Непрерывный или импульсный, и т.д. В данном случае если тёплый линейный, то процентов 20, если сверхпроводящий линейный, то может быть и в районе до 60 процентов. На обратной волне тёплый (от Богомолова) УЛОВ-CW заявляется КПД под 40 процентов.
Если всё так, то где сурьёзные прототипы? Ведь в этой технологии ничего невозможного нет, да и придумана она, в тех или иных вариантах, давно.
Ну, сами посудите, если КПД ускорителя 20%, то для создания луча в 2.1 МВт, нужно 10.5 МВт электроэнергии. И если тепловая мощность реактора 50 МВт, то получаемая с него электроэнергия составит 16.6 МВт. Из них часть уйдёт на создание луча, и в профите мы имеем 16.6 - 10.5 = 6.1 МВт чистого дохода в виде электроэнергии... там ещё часть уйдёт на собственные нужды, которые мы не учли.
В итоге имеем, при самых консервативных оценках параметров, положительный энерговыход с внутренним ЕРОИ установки больше 2.5. Отсюда вопрос, почему в 50-ые годы это ещё не построили и не запустили?
Я в заговоры не верю (типа нефтяного лобби, или рептилойдов с масонами), но чёрт возьми как?
Может ответ в том, что реальные параметры - ниже тех самых консервативных, что здесь учтены при расчёте???
Кстати, те самые 40%, что вы указываете для ускорителя на обратной волне - вообще бы спасли отца русской демократии... И где это всё?
В официальных документах Росатого, до которых я смог дотянутся, электроядерные установки указаны только в виде дожигателей минорных актиноидов, и со сроком создания коммерческих версий к 2040 году... И ещё что-то там про подкритический ЖАСМИН...
Так вот, тому, что имеем по Росатому нынче, и тому, что сие не создано ещё в середине прошлого века - есть какая-то причина...
Вот и грустно мне из-за этого. Идея красивая, но что-то там не так.
В идее всё так, и она нормальна, только она так же примитивна, как и кипятильник на распаде.
Да... Но, маемо шо маемо.
Термоядерная реакция - это когда легкие элементы превращаются в более тяжелые с выходом энергии.
В статье ничего похожего нет.
Да, это именно термоядерная реакция - ускоренные ионы дейтерия попадают на мишень из титана со связанными атомами трития.
Самое удиветельное - работы в данном направлении велись еще в 1950 году! http://www.jstor.org/discover/10.2307/98735?uid=2&uid=4&sid=21106807088413
Вот целая диссертация на тему этой реакции - начиная со стр.4 подробоно описано:
http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/20/062/20062428.pdf
Вот отечественная работа на смежную тему:
http://www.vniitf.ru/rig/konfer/8zst/plenar/got.pdf
Зачем так категорично утверждать по вопросам, в которых не компетентен?
Я не категорично. Просто нигде не нашел объяснения: какие элементы сливаются и в какие элементы они превращаются. :)
Это вы некомпетентны. Неотличаете мишень от реактора.
Токомак - это реактор синтеза. (термоядерный)
В статье описан реактор деления (ядерный) в котором как элемент источника нейтров используется термоядерная мишень. В функции мишени не входит генерация энергии, - она лишь конструктивный элемент управляемого источника нейтронов.
Конструктивно она может быть и из тяжелых элементов и работать на реакции распада. В принципе это неважно.
По аналогии- от того что в ДВС используется электрическая запальная свеча, ДВС электрическим нестановится.
В данном случае нет. Но мы с тобой люди разумные и с развитым воображением, поэтому сможем себе представить встречу двух пучков например того же гелия-3 в открытой ловушке или одного пучка с мишенью там же ::)
Гражданин vleo, которому я отвечал, не в состоянии отличить реактора от источника нейтронов. Да и статья исключительно о подкритичных ядерных реакторах.
Поэтому я и пишу только о том, о чем статья.
Мне нравится ваша статья и ваша позиция по отношению к Лектору, но давайте не будем путать общественность.
Она и так уже на протяженнии всего того времени что я здесь, не в состоянии уяснить себе идеи Острецова, которые и повторены в описываемой в статье конструкции.
Вот интересно, в острецова плюют, а здесь - хвалят. Хотя описанное, - лишь жалкое подобие предлагаемого Острецовым, в том числе и по теоретически достижимому КПД и ЕРОИ.
Не выдумывайте:
1. Никакого термояда.
Там же четко написано и картинки показаны, - Ядерный реактор и ядерные реакции - т.е. деление тяжелых элементов (уран и проч.), а не синтез легких.
На самом деле это как раз тот реактор, который у нас предлагает оплевываемый здесь уважаемый Острецов. Но местные поцреоты плюють только в соотечественников, а когда тоже самое (только хуже) делают на западе, то оне писапются от восторгов.
2. Свободная конкуренция исключена, потому что во первых эта сфера целиком находится под грифом и договорами о нераспространениии, Во вторых все делается за казенный кошт, и ни одна частная контора за свои деньги и за свои риски такое направление непотянет.
А это что такое T(D,n)4He в мишени у нас происходит с испусканием 14-МэВных нейтронов? Альфа-частицы не видим? Они как раз результат синтеза.
За стаью спасибо.
Я прально понимаю, ято стоит подсветить другим источником нейтронов сбоку и у нас уже посткритическая реакция получицца. Нейтроны далеко могут пробегать, от них трудно защититься.
лучше бы научились кормить крокодила мясом с руки.
Как и любую активную зону любого ядерного реактора...
каким таким "другим"?
Не скрывайте своих тайных знаний, поделитесь, а то земляне корчатся в энергетических тисках как раз из-за того, что у них до сих пор нету простого, малогабаритного, легкого, дешевого и главное энергоэффективного (КПД>=50%) китайского "фонарика" нейтронов.
Был бы такой "фонарик", добыть энергию из любого элемента тяжелее железа не представляло бы никакого труда.
Так что "посвечивать сбоку" пока попросту нечем, можео небеспокоиться.
представляете какоойнить ландон, напичканный такими реакторами. взрываем простую нейтронную бомбу - наслаждаемся
Даже если представить себе такой более чем странный "фонарик", есть куча моментов способствющих безопасности данной конструкции: Первое, - для работы Активной Зоны подкритичного реактора нужны не любые нейтроны, а с конкретным диапазоном энергий. Не знаю, выдает ли бомба внужном количестве и на нужную дальность нужные нейтроны. Второе, - любой реактор старается экономить нейтроны, и поэтому окружается всякими отражателями, которые отражают не только внутренние нейтроны вовнутрь, но и соответсвенно наружные - наружу. В третьих, в момент взрыва ускоритель будет выведен из строя, и реактор станет еще более подкритичным, что затруднит активацию АЗ нейтронным излучение бомбы.
Ну и последнее, если эти три аргумента несработают, то классический, реактор рванет с большей вероятностью чем этот.
Найдите (мне щас сильно лень) один из наших рарабатывавшихся способов борьбы с АПЛ противника.
Просто самолёт с пульсирующим источником быстрых нейтрнов. :) Вы удивитесь.
Там даже задача пучка была эффективно решена - защита экипажа отсутствовала за ненадобностью.
Назовите мне три причины, по которым я не должен послать Вас вместе с вашей ленью на... ну к примеру в Тамбов?
Одной достаточно - любознательность.
Зачем хамить?
Вынужденная мера. Способ обратить ваше внимание на то как вы начали разговор с нормальным, незнакомым человеком. С моей точки зрения крайне невежливо.
PS По существу вопроса, - я немного в курсе о том, о чем вы мне предлагали поискать. Неспециалист естественно, просто самые общие понятия из открытых источников.
интересно..
> не мычать.
И зачем это? Такие комментарии портят статью.
Просто симметричный ответ на некомпетентность и дурные манеры одного автора.