A szaporodási ráta, a felesleges sebesség és megduplázza idő plutónium - nukleáris anyagok
Page 41 88
8,7 reprodukciós ráta, redundancia
A szaporodási ráta és megduplázza idő
Egy egyedülálló tulajdonsága nukleáris tüzelőanyag, nukleáris energia előállítására hasadási vagy szintézissel, az a képessége, hogy ismételhetőség vagy kiterjesztett reprodukció, ahol az üzemanyag előállítása meghaladó mennyiségben a fogyasztás. Ezáltal javított nukleáris tüzelőanyag, azaz (U, Pu) O2. (U, Pu) C, (U, Pu) N vagy (U, Pu) (CN), felhasználásra LMFBR képes több másodlagos nukleáris tüzelőanyag, mint a villamos energiát a reaktorban.
Egy elméleti vizsgálata A tenyésztési folyamat különösen érdekes a tenyésztési arány (HF) és megduplázza a T2 periódusban. reprodukciós faktor (EF) meghatározása a következő:
(8,12)
ahol HF nagyobb, mint egy. Egy ciklus egy vegyes urán-plutónium üzemanyag vagy újrahasznosított plutónium üzemanyag arány a hasadó nuklidok képződött (239 Pu), hogy az összeget a égett a hasadó nuklidok, (235 U vagy 239 Pu) általában nagyobb, mint egy, a gyors tenyésztő reaktor típusa LMFBR. A nyersanyagnak a tüzelőanyag ciklust általában kimerült túllépése 238 U. tenyésztési aránya az egység, azaz túl sok a hasadó nuklidok, amelyeket felhalmozódott egy égett az úgynevezett túlzott reprodukciós együttható (SCR):
ICV = KV-1. (8,13)
Minél magasabb a konverziós arány, annál nagyobb a felesleges reprodukciós ráta. A legegyszerűbb formában a duplájára periódust úgy határozhatjuk meg, mint a szükséges időt a gyors reaktor üzemanyag előállítására fölös mennyiségű M, szükséges a kezdeti reaktortöltet. Hagyja a rec A gyors reaktor átlagos teljesítmény P vízszint az üzemanyag-fogyasztás, vagy az arány a kiégés egy megawattos hőteljesítmény [MW (t).] Naponta W Ezután a reaktor fogyaszt hasadó üzemanyag átlagsebességgel WP gramm naponta (reaktorokban UW 235 körülbelül egy gramm per megawattos per nap, vagy 1 g / [MW (t.) d]. Amennyiben W g kiégési tüzelőanyag csak Wj (\ + a) osztódásnak,
és ahol - az arány a parazita neutronbefogási a hasadóanyag (oc / Of). Ezért a lineáris megkettőződési ideje T2 szükséges túlzott termelését M g hasadóanyag a reaktorban:
(8,14)
Amikor a kívánt mértékű atomenergia rövid a duplikációs idejük a felesleges üzemanyag lehet előállítani, nagy a HF és az SCR, és a nagy fajlagos teljesítményű, üzemanyag-F / M (teljesítmény egységnyi tömegű nukleáris hasadóanyag a reaktorban mag). HF és az SCR értékét korlátozza elsősorban a hasadó nuklidok, és sűrűsége a magszerkezet a kiválasztott tüzelőanyag-típus. Megnövelt üzemanyag teljesítménysűrűség P / M csökkenti a hasadóanyag a tüzelőanyag ciklusban.
Ezért, ha az atomenergia urán-plutónium üzemanyag ciklus vagy a ciklus újrahasznosított Pu megteremti előfeltételei az energiatermelés és a másodlagos üzemanyag.
- Optimization duplájára időt karbid LMFBR üzemanyag és a nátrium-réteget. A cél a fejlett üzemanyag LMFBR alapuló (U, Pu) O2. (U, Pu) C, (U, Pu) N, és (U, Pu) (CN) van:
- fejlesztése kettős hasznosítású energetikai reaktor tenyésztő rendszereket;
- eléréséhez szükséges szintet reprodukciós ráta, rövid megduplázását idő és a magas kiégési üzemanyag.
Tájékozódás fejlett üzemanyagcella projekt a kevert oxid urán-plutónium üzemanyag teremt előfeltétele a gyors telepítés LMFBR a nukleáris energiát. Az átmenet a következő generációs LMFBR tömörített karbid (U, Pu) C és nitrid (U, Pu) N üzemanyag lényegesen javítja a teljesítményt a tenyésztés a legjobb nukleáris, termikus és sugárzási tulajdonságait e tüzelőanyagok, mint a kevert oxid fűtőanyag.
Egy javított karbidok és nitridek üzemanyagok kereskedelmi folyékony fém gyorsreaktorok egy gazdaságos forrását a nukleáris energia és a nagy reprodukciós sebességet (vagy a túlzott reprodukciós ráta) a gyártási hasadóanyag olyan mennyiségben, hogy a szükséges növekedési üteme atomenergia. Jelentős mennyiségű elméleti és kísérleti munka koncentrálódik a vegyes karbid üzemanyag.
A kiválasztott karbid fűtőelemek megkettőződési ideje nagymértékben függ a fajlagos teljesítményű P / M, ami viszont meghatározza a térfogathányada fűtőelemek vagy üzemanyag rudak átmérője, a maximális lineáris teljesítmény alréteg kép stb Tekintsük az optimalizálás a duplájára idő LMFBR hőkapacitása 5000 MW keményfém üzemanyag nátrium-réteget.
Ábra. 8.15. A függőség a megkettőződési ideje a rendszer a kötet frakciót LMFBR üzemanyag-kapacitása 5000 MW (. T) (karbid tüzelőanyag nátrium alsó réteg): O - 820Vt / cm; # 9633 - 984 W / cm; D- 1148Vt / cm
Ábra. 8.16. Dependence megkettőződési idő üzemanyagrendszer az átmérője, és a maximális lineáris teljesítmény LMFBR üzemanyag 5000 MW (t). (Carbide tüzelőanyag nátrium alsó réteg):
A design a tüzelőanyag-cella, és lehűlés az elrendezés a fűtőelem-egészében vizsgálták abból a szempontból egyre bridingovyh LMFBR jellemzőit. A besugárzási idő az üzemanyag rudak a reaktorban feltételezték, hogy 600 nap hatékony [29].
Az eredmények azt mutatják, hogy az optimális T2 tartományban 8-9 év. Az optimális tüzelőanyag arányát tartományban van 33-36%, az átmérő az üzemanyag rudak, 0,884, 0,915 és 1,016 cm-es, illetve a maximális lineáris teljesítmény 820, 984 és 1148 W / cm. Ábra. 8.15 ábra a számított függését megkettőződési ideje a rendszer a kötet frakciót LMFBR üzemanyag-kapacitása 5000 MW (t.) A tüzelőanyag egy kevert mono nátrium-karbid alréteg. Ábra. 8,16 mutatja a megkettőződési ideje a rendszer az üzemanyag rudak és az átmérője az említett lineáris teljesítmény reaktorba.
Deformáció szuppresszió üzemanyagcellák ígéretes LMFBR, miatt bekövetkező duzzadása a tabletta besugárzás alatt (a bambusz, és egy bordaszerű deformáció), különböző távtartó megállapodások vizsgálták: az aknarács térköz, huzal spirális tekercselő és vékony távtartó csövet. Kiválasztási módszer deformáció elszigetelés tüzelőanyag nagymértékben meghatározza a szerkezet a fűtőelemköteg és a mag struktúra egészére. Sőt, a tervezés az üzemanyag-kazetták van egy jelentős különbség miatt a választott módszer távolság. Ha figyelembe vesszük LMFBR szerkezetek térfogathányada karbid tüzelőanyag távtartó eszközök 0,5-0,25%, ha a rácsállandó és 0,69-0,35%, amikor a huzal térköz.
Ábra. 8.17. Függése megkettőződési ideje lineáris teljesítmény LMFBR üzemanyag-kapacitása 3800 MW (t). (Carbide tüzelőanyag hélium alréteg):
1-591 W / cm; 2-755 W / cm; 3-984 W / cm; tüzelőanyag sűrűsége 78% az elméleti sűrűség; Illesztőprogram vastagsága 91,44 cm; maximális energiasűrűség gyors neutronok 3,6-10 23 neutronokat. / cm2
Ábra. 8.18. Függése megkettőződési ideje a rendszer az átlagos fajlagos teljesítményű, 3800 MW LMFBR (t.) A-karbid fűtőelemek hélium alsó réteg:
7-591 W / cm; 2-755 W / cm; 3-984 W / cm. Háttér-információk, mint látható. 8,17
Következésképpen, a különböző átmérőjű rudak, a lineáris teljesítmény és a design a tüzelőanyag szerelvény lehet meghatározni, feltéve, hogy a térfogata frakció a távtartó eszköz belül az előre meghatározott határok. kilátásai ebben az irányban úgy mutattuk ki, tanulmányozza a lehetőségét, hogy perforált vékony távtartó csövek.
- Optimalizálása duplájára LMBFR keményfém tüzelőanyag előállítása nem felületről. Optimalizálása a duplázó időben a rendszer is végezzük LMFBR kapacitása 3800 MW-karbid fűtőelemek és a hélium-réteget. Rendszer megkettőződési idő kiszámítottuk a termohidraulikai jellemzőit szerelvények tvelnoy szerkezete [30]. Ábra. 8.17 ábra egy grafikon, amely az megkettőződési ideje a rendszer az üzemanyag rúd átmérője és lineáris teljesítmény LMFBR keményfém üzemanyag a fűtőelemek gázzal alréteg. Ábra. 8,18 mutatja függését T2 átlagos fajlagos teljesítményű, a reaktorból. Ábra. 8.17 azt mutatja, hogy az optimális megkettőződési idő 12-14 év a tüzelőanyag rúd átmérője 8-9,5 mm. Ábra. 8,18 optimális T2 jelentése 12-13 éves átlagos teljesítménysűrűség 80 120 kW / kg (U-Pu) és lineáris teljesítmény rudak 591, 755. 984 W / cm, ill. Látható, hogy a nagy teljesítmény-sűrűség és a fajlagos teljesítmény vonalon T2 csökken, miközben a mag szerkezetét.