Coeficientul de reproducere, factorul redundant și timpul dublării plutoniului - materialele nucleare

Pagina 41 din 88

8.7 FACTOR DE REPRODUCERE, EXCES
COEFICIENTUL DE REPRODUCERE ȘI TIMPUL DE ZI

O proprietate unică a combustibilului nuclear, care produce energie nucleară în fisiune sau sinteză, este reproductibilitatea sau capacitatea sa de a extinde reproducerea, în care combustibilul este produs într-o cantitate care depășește consumul său. Astfel, combustibilul nuclear îmbunătățit, adică (U, Pu) 02. (U, Pu) C, (U, Pu) N sau (U, Pu) (CN), atunci când este utilizat în LMFBR, poate produce mai mult combustibil secundar decât este consumat în reactor.






În studiul teoretic al procesului de reproducere, coeficientul de reproducere (KV) și perioada de dublare a T2 prezintă un interes deosebit. Coeficientul de reproducere (CV) se determină după cum urmează:
(8.12)
unde KB este mai mult decât unul. Într-un ciclu cu un combustibil mixt uraniu-plutoniu sau raportul de combustibil plutoniu reciclat de nuclizi fisionabili formate (239 Pu) la cantitatea de nuclizi fisionabile arse (235 U sau 239 Pu), în general, mai mare decât una într-un ameliorator rapid tip reactor LMFBR. Materia primă din ciclul combustibilului este de obicei scăzută de 238 U. Depășind raportul de reproducere deasupra unității, i. E. numărul excesiv de nuclide fisionabile produse pe ardere se numește raportul de reproducere a excedentului (SCR):
SCR = KB-1. (8.13)
Cu cât este mai mare raportul de reproducere, cu atât este mai mare rata de reproducere excesivă. În cea mai simplă formă perioada de dublare este definită ca fiind timpul necesar pentru combustibilul reactorului rapid în producția de cantități în exces de M, este necesar pentru încărcarea inițială a reactorului. Să rec reactorul rapid la un nivel de putere consum mediu P combustibil sau rata de epuizare într-un megawatt putere termică [MW (t).] Pe zi este W Apoi, reactorul consumă combustibil fisionabil la o viteză medie de WP grame pe zi (în reactoare UW 235 este de aproximativ un gram pe megawatt pe zi sau 1 g / [MW (t.) d]. Când combustibil W g burnup numai Wj (\ + a) suferă divizare,

unde a este fracțiunea de captare a neutronilor paraziți în materialul fisionabil (oc / Of). Prin urmare, timpul de dublare liniară T2 necesar pentru producția în exces de material fisionabil Mg în reactor este:
(8.14)
Când măsura dorită de energie nucleară ori dublare scurt exces de combustibil pot fi obținute la HF ridicată și SCR și specific ridicat F combustibil densitate de putere / M (cu putere pe unitatea de masă de material fisionabil nuclear din miezul reactorului). Valoarea SC și SCR este limitată în principal de densitatea nucleilor fisionabile și de proiectarea miezului pentru combustibilul selectat. Creșterea intensității energetice a combustibilului R / M face posibilă reducerea cantității de material fisionabil din ciclul combustibilului.
Astfel, utilizarea ciclului sau a ciclului de combustibil uraniu-plutoniu cu pu reciclat în industria energiei nucleare creează premisele pentru producerea de energie și combustibil nuclear secundar.

1. Optimizarea timpului de dublare a LMFBR cu combustibil carbidic și substrat de sodiu. Scopul dezvoltării combustibilului avansat pentru LMFBR bazat pe (U, Pu) O2. (U, Pu) C, (U, Pu) N și (U, Pu) (CN) constă din:
2. dezvoltarea sistemelor de creștere a reactorului de putere cu dublă utilizare;
3. atingerea nivelului necesar al ratei de reproducere, a timpului de dublare scurt și a nivelului ridicat de ardere a combustibilului.

Direcționarea modelelor avansate de celule de combustibil la combustibilul combinat cu uraniu-plutoniu creează premisele pentru introducerea rapidă a LMFBR în energia nucleară. Trecerea la următoarea generație carbura LMFBR densificat (U, Pu) C și nitrură (U, Pu) N combustibil va îmbunătăți în mod substanțial performanța de reproducere a celor mai bune caracteristici nucleare, termice și de radiație a acestor combustibili, în comparație cu combustibilul oxid mixt.






Un carbid și azotură de combustibili imbunatatite pentru reactoarele rapide din metal lichid comercial va oferi o sursă economică de energie nucleară și o rată ridicată de reproducere (sau rată excesivă de reproducere) pentru producerea de material fisionabil într-o cantitate care să asigure rata necesară de creștere a energiei nucleare. O cantitate semnificativă de lucrări teoretice și experimentale este concentrată pe combustibil mixt de carbură.
Pentru combustibilul carbura selectat timpul de dublare depinde în mare măsură de densitatea de putere specifică P / M, care la rândul ei este determinată de fracția de volum a elementelor de combustibil sau de bare cu diametrul de combustibil, lineari imagini maxime de putere subnivel etc. Luați în considerare optimizarea duratei de dublare a LMFBR cu o putere termică de 5000 MW cu carbură de carbură cu substrat de sodiu.

Structura celulei de combustie, răcirea acesteia și dispunerea ansamblului de combustibil au fost în general studiate în ceea ce privește creșterea caracteristicilor de reproducere a LMFBR. Timpul de iradiere a elementelor combustibile din reactor a fost considerat egal cu 600 de zile efective [29].
Se arată că T2 optim este în intervalul de 8-9 ani. Proporția optimă a combustibilului este în intervalul 33-36%, diametrul barelor de combustibil, 0,884, 0,915 și 1.016 cm, respectiv pentru puterea maximă liniară 820, 984 și 1148 W / cm. În Fig. 8.15 prezintă dependența calculată a timpului de dublare a sistemului pe fracțiunea de volum în capacitatea de combustibil LMFBR 5000 MW (t.), Cu combustibil dintr-o carbură de subnivel mono sodiu amestecat. În Fig. 8.16 arată dependența timpului de dublare a sistemului pe diametrul elementelor combustibile și puterea liniară a reactorului menționat.
Celulele de combustie supresia deformație promitatoare LMFBR, care apar din cauza umflarea tabletelor sub iradiere (bambus și o deformare nervuri), au fost investigate diferite aranjamente de spațiere: spațierea răzuirea, bobinarea elicoidale sârmă și tub subțire de distanțare. Alegerea unei metode de limitare a deformării tijelor de combustibil determină în mare măsură proiectarea ansamblului de combustibil, precum și proiectarea miezului în ansamblu. Într-adevăr, în proiectarea ansamblurilor de combustibil există o diferență semnificativă datorită alegerii metodei distanței. Atunci când se analizează structurile LMFBR cu fracția de volum a dispozitivelor de distanțare de combustibil din carbură este 0.5-.25% când spațierea zăbrele și 0,69-0,35% atunci când distanța de sârmă.

Prin urmare, gama de diametre de tije, puterea liniară și proiectarea ansamblului de combustibil poate fi determinată, cu condiția ca fracțiunea de volum a dispozitivului spațierea este în limitele prestabilite. La studierea posibilității de a utiliza tuburi de distanțare perforate cu pereți subțiri, sa arătat perspectiva acestei direcții.

1. Optimizarea duratei de dublare a LMBFR cu combustibil carbidic cu un substrat He. Optimizarea timpului de dublare a sistemului a fost de asemenea realizată pentru LMFBR cu o capacitate de 3800 MW cu combustibil carbidic și un substrat de heliu. Timpul de dublare a sistemului a fost calculat ținând cont de caracteristicile termohydraulice ale ansamblurilor cu structură de combustibil [30]. În Fig. 8.17 arată dependența timpului de dublare a sistemului pe diametrul tijei de combustibil și puterea liniară pentru LMFBR cu combustibil de carbură în elementele combustibile cu un substrat de gaz. În Fig. 8.18 arată dependența T2 de intensitatea medie medie a energiei reactorului menționat. Din fig. 8.17 se poate observa că timpul optim de dublare este de 12-14 ani pentru diametrele tijei de carburant de 8-9,5 mm. În Fig. 8,18, tensiunea optimă T2 este de 12-13 ani pentru o densitate medie de energie de 80,120 kW / kg (U-Pu) și o capacitate liniară a tijei de carburant de 591, 755, respectiv 984 W / cm. Se poate observa că pentru o intensitate energetică mare și o putere liniară, T2 scade odată cu conservarea designului de bază.

Articole similare

• Rata de reproducere a traducerilor excesive din rusă în engleză, traducere rusă la

Trimiteți-le prietenilor: