Международная конференция FR22 по быстрым реакторам и связанным с ними
топливным циклам прошла в штаб-квартире МАГАТЭ в Вене с 19 по 22 апреля
2022 года.
С докладом о текущем состоянии работ по европейскому проекту быстрого
реактора ALFRED с теплоносителем свинец выступил Марко Карамелло
(консорциум FALCON).
Доклад был подготовлен большой группой авторов из Италии и Румынии. В
числе авторов - Алессандро Алемберти.
История проекта
Проект ALFRED
(Advanced Lead-cooled Fast Reactor European Demonstrator)
призван заполнить пробел между НИОКР и коммерческим применением в
области ТЖМТ-реакторов в Евросоюзе.
Своим появлением ALFRED обязан европейскому проекту LEADER (2010-2013
годы). После его завершения для продолжения работ был создан консорциум
FALCON во главе с итальянской компанией "Ansaldo Nucleare". Местом, где в
пока неопределённом будущем может быть построен ALFRED, была выбрана
Румыния.
Одним из направлений деятельности консорциума стал анализ так называемого
замороженного проекта свинцового реактора, то есть конечного результата
работ в рамках проекта LEADER.
Были определены три области, вызывающих определённые сомнения, а именно:
• тепловое расслоение (стратификация) в верхней части реакторного
бассейна, где свинцовый теплоноситель практически застаивается, не участвуя
в проточном тракте первого контура ни в принудительной, ни в естественной
циркуляции;
• унос газа в случае разрыва трубы парогенератора (ПГ) и прямой перенос
пустот через активную зону, потенциально вызывающий положительный ввод
реактивности;
• замерзание свинца в условиях длительных аварий, когда логика систем
управления не может быть использована для регулирования мощности,
отводимой пассивными системами отвода остаточного энерговыделения
(Decay Heat Removal, DHR).
"Замороженный" проект LEADER и его три проблемы.
Щёлкните левой
клавишей мыши для просмотра.
Изменения в конструкции
Далее докладчик кратко остановился на некоторых изменениях, внесённых в
"замороженный" проект LEADER.
Так, для устранения стратификации свинца было предложено добавить в корпус
внутреннюю конструкцию
(internal structure, IS), усложняющую маршрут
движения свинца.
Если в LEADER холодный свинец после парогенератора опускался в нижнюю
часть корпуса реактора и попадал на вход активной зоны, то теперь он сначала
доходит до нижней части внутренней конструкции, после чего поднимается
вверх и вновь опускается в пространстве между стенками внутренней
конструкции и корпуса реактора, только после чего попадает на вход активной
зоны.
Расчёты показали, что в таком варианте весь свинец пребывает в движении, не
образуются застойные зоны и не возникает стратификация по температурам.
Одновременно решается указанная выше проблема уноса газов (паров) при
разрыве трубок парогенераторов - газы (пары) теперь не попадают в активную
зону.
К недостаткам решения автор отнёс некоторое увеличение диаметра корпуса,
однако разработчики сочли его допустимым.
Исходный (слева) и модифицированный маршруты движения свинца в
реакторе.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.
Температурные поля в свинце для новой компоновки.
Щёлкните левой
клавишей мыши для просмотра.
Докладчик отметил также предложение по использованию неконденсирующихся
газов в пассивной системе отвода остаточного энерговыделения и новую
компоновку реакторной установки (показаны на иллюстрациях ниж).
Щёлкните левой клавишей для просмотра
Поэтапный подход
В заключительной части выступления Марко Карамелло остановился на
стратегии поэтапного ввода в эксплуатацию реактора ALFRED, когда (и если) он
будет построен.
Предусмотрены четыре этапа - от нулевого до третьего, отличающиеся главным
образом тепловой мощностью аппарата и температурами свинцового
теплоносителя.
На нулевом этапе тепловая мощность реактора равна нулю (конечно, не совсем
точно ноль; возможно это будут ватты или киловатты; фактически на нулевом
этапе ALFRED будет представлять собой свинцовую критсборку нулевой
мощности). Входная (и выходная) температура свинца будет равна 390°C.
На последнем, третьем этапе тепловую мощность реактора поднимут до 300
МВт(т), входная и выходная температуры свинца составят 400°C и
520°C, соответственно.
По мере освоения мощностных диапазонов планируется также внедрение
инновационных конструкционных материалов, призванных заменить исходные
316L и 15-15Ti.
Этапы ввода в эксплуатацию
| Этап | | Мощ
ность, МВт(т) | | Твх,
°C | | Твых,
°C |
| 0 | | 0
td> | | 390 | | 390 |
| 1 | | 100 |
| 390 | | 430 |
| 2 | | 200 |
| 400 | | 480 |
| 3 | | 300 |
| 400 | | 520 |
Говоря о развитии экспериментальной базы для нужд ALFRED, докладчик
напомнил о планах по строительству в Румынии стенда ATHENA.
Стенд будет использоваться для испытаний макетов оборудования ALFRED и
проведения экспериментов в обоснование безопасности. Проект стенда готов,
на площадке ведутся подготовительные работы, пуск стенда намечен на конец
2023 года.
Щёлкните левой клавишей для просмотра
