Китай - реакторы CLEAR

Китайский институт технологии безопасности ядерной энергетики (INEST, входит в состав академии наук КНР) ведёт разработку серии реакторов CLEAR с теплоносителями, основанными на свинце. Специалисты института представили свои разработки на двух конференциях, проходивших в России в октябре 2018 года - на МНТК НИКИЭТ-2018 в Москве и на ТЖМТ-2018 в Обнинске. Проекты CLEAR представляют собой целое семейство реакторных проектов различного назначения. В них используются в качестве теплоносителя свинец и свинец-висмут, на будущее рассматривается также свинец-литий. Китайские специалисты работают по различным направлениям. Они рассматривают проекты как критических реакторов, так и ADS-систем. В качестве финального результата работ по каждому направлению они видят реакторы-тысячники, однако стартовать в железе они планируют с реакторов мощностью не более 10 МВт(т). Критсборка нулевой мощности CLEAR-0 Критсборка нулевой мощности CLEAR-0 - первый в серии ТЖМТ-аппаратов, к сооружению которого в институте INEST уже приступили. Первый этап строительства сборки был завершён в конце 2017 года. Задача сборки CLEAR-0 - выступить в качестве экспериментальной платформы для отработки технологий будущих ТЖМТ-аппаратов и для валидации их проектов. Топливо - диоксид урана обогащением 19,75%. Теплоноситель моделируется твёрдым свинцом-висмутом. Активная зона может собираться в двух режимах - критическом и подкритическом. В последнем случае для выхода на критику используется технология ADS (дополнительные нейтроны генерируются ускорителем). Результатом первого этапа строительства сборки CLEAR-0 стало создание сборки CLEAR-0A. Она отличается тем, что в ней используется топливо из природного урана. Сборка может функционировать только за счёт нейтронов, получаемых с помощью нейтронного генератора HINEG (high intensity fusion neutron generator). В 2018 году на сборке CLEAR-0A прошли эксперименты по измерению выхода нейтронов из ускорителя. До конца года должны быть измерены скорости деления и поток нейтронов в активной зоне. Далее на сборке начнутся эксперименты по валидации нейтронных данных и используемых в расчётах ТЖМТ-реакторов кодов. Теплогидравлический стенд CLEAR-S Мощность теплогидравлического стенда CLEAR-S составит 2,5 МВт. Достигаемые температуры - до 550°C. Загрузка по свинцу-висмуту - 240 тонн, расход - до 100 м³/ч. На стенде предполагаются эксперименты по изучению циркуляции СВТ в бассейновом аппарате, по верификации кодов (STH, RELAP и другие), по изучению взаимодействия тяжёлометаллического теплоносителя с водой. Также предполагаются работы по валидации реакторного оборудования и систем - насосы, теплообменники, перегрузочные машины, привода СУЗ, технология теплоносителя (контроль за содержанием кислорода). Некоторые эксперименты на CLEAR-S уже проведены - в частности, это эксперименты с насосами. Институт INEST предлагает МАГАТЭ создать на базе стенда международный бенчмарк в рамках CRP-проекта. Теплогидравлический стенд CLEAR-S.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра. Сравнение CLEAR-S с другими стендами.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра. ADS-реактор CLEAR-A По направлению ускорительно-управляемых систем в институте INEST разрабатывают проект многофункционального подкритического реактора CLEAR-A - точнее говоря, линейку реакторов разной мощности под общим названием CLEAR-A. Появление первых аппаратов из этой серии ожидается в 30-ые годы. Отличительной особенностью проекта CLEAR-A является то, что в нём использован принцип свечи, наподобие японской концепции CANDLE. Активная зона CLEAR-A состоит из трёх областей (снизу вверх): выгоревшая, выгорающая, размножающая. Перед началом работы реактора выгоревшей области, естественно, ещё нет, а выгорающая область является запальной. Источник нейтронов, управляемый ускорителем, помещается в центре активной зоны по радиусу, а по высоте он находится на уровне выгорающей области. Без источника реактор глубоко подкритичен (k_эфф порядка 0,97). Первый проект в линейке CLEAR-A - исследовательский реактор CLEAR-A10 тепловой мощностью 10 МВт(т). Топливом в нём будет диоксид урана, теплоносителем - СВТ, конструкционными материалами - сталь 316L. Для более мощных проектов под условными названиями CLEAR-A100 и CLEAR-A1000 (электрические мощности 100 и 1000 МВт(э), соответственно) планируется переход на металлическое топливо, свинцовый теплоноситель и конструкционные материалы HT-9 и CLAM. Реактор CLEAR-A может работать как в открытом, так и замкнутом топливном цикле. В условиях ЗЯТЦ подпитка будет осуществляться обеднённым ураном и/или торием, возвращаются в цикл уран, плутоний и миноры. Даже при работе в открытом цикле CLEAR-A будет в состоянии утилизировать до 20% загружаемых тяжёлых металлов (уран, торий). В замкнутом цикле степень их утилизации возрастёт до 90%. Как известно, принципиальной проблемой для коммерческих ADS-систем является создание мощного ускорителя, работающего стабильно на протяжении длительного периода времени. Разработке ускорительной части CLEAR-A китайские специалисты уделяют большое внимание. Они намерены разработать протонный ускоритель на 900 МэВ с током до 10 мА. Такой ускоритель в одиночку сможет обслуживать реакторы CLEAR-A100, а вот для тысячника потребуется иметь в активной зоне не одну, а семь мишеней-источников нейтронов. Реактор CLEAR-M Проект коммерческого ТЖМТ-реактора, который, по мнению специалистов INEST, может быть реализован первым - это проект CLEAR-M. В коммерческом варианте проект носит название CLEAR-M10d. Это малый модульный реактор электрической мощностью 10 МВт(э), или тепловой мощностью 25 МВт(т). В качестве теплоносителя предлагается использовать не СВТ, а свинец, чтобы избежать обоснований по полонию. Температура свинца на выходе из активной зоны - 500°C. Тип реактора - бассейновый, двухстеночный. Время между перегрузками - до 10 лет. Топливо - UO₂. Начальный запас реактивности достаточно высокий (k_эфф порядка 1,08). Активная зона собирается из урана трёх обогащений - от 16,5% до 19,75%. Парогенератор со спиральными трубками (spiral tube). Рабочее тело второго контура - H₂O, температура пара на выходе из парогенератора - 480°C. Парогенератор CLEAR-M10d.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра. В проекте предусмотрены две системы расхолаживания активной зоны при нештатных ситуациях - пассивная система воздушного охлаждения корпуса реактора и система заливки водой шахты реактора. Уровень проработки проекта CLEAR-M10d достаточно высок. Однако, как сказал в интервью для AtomInfo.Ru представитель китайского института Мин Цзинь, первым всё-таки планируется к строительству исследовательский реактор CLEAR-M10a, то есть упрощённый вариант реактора CLEAR-M10.