Канальный ядерный реактор

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Кана́льный я́дерный реа́ктор — ядерный реактор, активная зона которого представляет собой набор т. н. технологических каналов, расположенных в массе замедлителя[1]. Каждый канал представляет собой герметичную конструкцию, в которой заключено либо ядерное топливо, либо системы управления и защиты, а также каналы для прокачки теплоносителя. Технологические каналы не зависят друг от друга и допускают замену топлива без остановки реактора.

Описание

Первая в мире Обнинская АЭС была оснащена канальным реактором[2].

В настоящее время в России находятся в эксплуатации канальные кипящие энергетические реакторы марки РБМК и 4 компактных маломощных блока типа ЭГП-6 на Билибинской АЭС. Канада имеет опыт применения и экспорта реакторов типа CANDU. Канальная структура также свойственна промышленным реакторам для наработки плутония.[]

Преимущества

  • Отсутствие общего герметичного корпуса высокого давления, и, как следствие, менее жёсткие ограничения на размер активной зоны и мощность реактора.
  • Перезагрузка топлива и обслуживание сборок и датчиков без остановки реактора.
  • Относительная простота доработок вследствие модульности структуры и оперативной доступности элементов.

Недостатки

  • Присутствие в активной зоне большого количества конструкционных материалов, поглощающих нейтроны и теряющих, вследствие этого, эксплуатационные свойства.
    • Следствием становится, в том числе, и продольное растрескивание сборок с прогибом проложенного внутри них топливного канала.[3] Актуально для реакторов с графитовыми сборками и большой длиной технологических каналов; пример — РБМК.
  • Теоретически: необходимость использования ядерного топлива с высоким обогащением. На практике, в связи со спецификой используемых замедлителей, корпусные ВВЭР требуют бо́льшего обогащения, чем канальные РБМК. Реакторы CANDU могут использовать топливо без обогащения, т.е. природный уран.
  • Положительный температурный коэффициент реактивности, который, при неправильной эксплуатации, может привести к неконтролируемому увеличению мощности. Данный недостаток стал одной из причин аварии на Чернобыльской АЭС.
  • Постоянный фреттинговый износ сборок в процессе термической и накопленной ионизационной деформации[4], не несущий эксплуатационной опасности сам по себе, но допускающий повреждение сборок при попадании в теплообменную среду крупнодисперсной фракции[5] (вследствие чего возникают возможность разгерметизации ТВЭЛов и, в дальнейшем, сложность извлечения значительно повреждённых сборок).

В современном мире проблемой также являются малая распространённость и накопленный высокий износ находящихся в длительной эксплуатации канальных реакторов.[]

Из недостатков непосредственных реализаций РБМК И ЭГП-6 — единственный общий контур циркуляции теплоносителя, не разделённый на контуры реактора и турбины с парогенератором между ними; В то же время одноконтурная система достаточно распространена и в связке с корпусными реакторами (как пример — реакторы BWR). АЭС на основе канальных реакторов CANDU имеют два контура циркуляции.[]

См. также

Примечания

  1. ↑ Доллежаль, Н. А. Канальный ядерный энергетический реактор : [арх. 9 ноября 2018] / Н. А. Доллежаль, И. Я. Емельянов. — М. : Атомиздат, 1980. — С. 48—54. — 208 с. — 2550 экз. — ББК 621.039.
  2. ↑ Пуск первой в мире атомной электростанции : 27 июня 1954 : [арх. 16 февраля 2020] // Президентская библиотека им. Б. Н. Ельцина : [сайт].
  3. ↑ Расчетный прогноз прогибов каналов РБМК-1000 на стадии растрескивания графита / А. А. Тутнов, А. С. Киселев, Е. С. Крутько, Е. В. Бурлаков, В. В. Ткачев, А. М. Федосов // Девятая международная научно-техническая конференция «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики» : материалы. — 2014. — 21 мая. — С. 4.
  4. ↑ Сухих, А.В. Топливо канальных кипящих реакторов большой мощности : проблемы и решения : [арх. 21 октября 2020] / А.В. Сухих, С.С. Сагалов, С.В. Павлов. — Димитровград : АО «ГНЦ НИИАР», 2016. — С. 47, 124. — 185 с.
  5. ↑ Сухих и др., 2016, с. 51.