Modulær heliumreaktor

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 2. oktober 2017; checks kræver 2 redigeringer .

Gasturbine, modulær heliumreaktor (GT-MHR, GT-MHR) er et internationalt projekt for at skabe et atomkraftværk, der opfylder det 21. århundredes krav til sikkerhed, baseret på en højtemperatur gaskølet reaktor med heliumkølemiddel opererer i en direkte gasturbinecyklus. Engelsk navn "Gas Turbine - Modular Helium Reactor (GT-MHR)". Oprettelsen af to reaktorer af denne type, sammen med de hurtige neutronreaktorer BN-600 og BN-800, er inkluderet i det russisk-amerikanske program for bortskaffelse af våbenkvalitetsplutonium , hvilket ikke er nødvendigt til forsvarsformål. Projektet er finansieret på paritetsbasis af Rosatom (RF) og Department of Energy og NNSA (USA).

OKBM Afrikantov , RNTs KI , VNIINM , General Atomics (USA), Framatome (Frankrig), Fuji Electric (Japan) deltager i projektet .

Mål for GT-MHR-projektet

At skabe et anlæg, der opfylder kravene til det 21. århundredes teknologi med hensyn til sikkerhed, konkurrenceevne og minimering af miljøpåvirkning.
Idriftsættelse af den første GT-MGR-enhed senest i 2023 med minimering af R&D ved at bruge den akkumulerede verdenserfaring inden for HTGR- teknologi .
Brug af de første og flere efterfølgende enheder til at brænde overskydende plutonium af våbenkvalitet .
Oprettelse af en base for den efterfølgende kommercielle anvendelse af denne teknologi til produktion af elektricitet og varme til husholdnings- og industribehov, herunder produktion af brint .

Designfunktioner

GT-MGR er en grafit-gasreaktor samlet i to moduler: en højtemperaturreaktorenhed og en energikonverteringsenhed (PCU). Den første indeholder kernen og reaktorkontrol- og beskyttelsessystemet (CPS), og den anden inkluderer: en gasturbine med en generator , en rekuperator , køleskabe. Energikonvertering er en lukket en- sløjfe Brayton-cyklus .

Brændselselementer er mikrosfærer af plutoniumoxid , uranoxid eller nitrid med en diameter på 0,2-0,5 mm i en flerlagsskal af pyrolytisk kulstof og siliciumcarbid . I overensstemmelse med designberegninger er et sådant mikrobrændstofelement i stand til effektivt at tilbageholde fissionsfragmenter både under normale driftsforhold (1250°C) og under nødforhold (1600°C).

Begge reaktoranlæggets moduler er placeret i lodrette jernbetonskakter under jordoverfladen.

Vigtigste tekniske egenskaber

Installationseffekt: termisk, MW elektrisk, MW	600 285
kølevæske	helium
Kølevæskecirkulation 1 kreds	tvunget
layout type	integral
Effektområde	15 - 100 %

Parametre for genereret elektricitet spænding ved generatorens klemmer, kV aktuelle frekvens, Hz	20 50
Parametre for kølevæske 1-kredsløbet tryk, MPa temperatur ved indløbet til reaktoren, С temperatur ved reaktorens udløb, С	7,24 490 850
Elforbrug til eget behov, MW	7.5
Levetid, år	60
Seismisk modstand af udstyr	8 point (64 MSK)

Fordele

Høj effektivitet;
Forenkling af designet af atomkraftværker på grund af reaktorens modulære design;
Brugen af brændstof i form af mikropartikler med en flerlags keramisk belægning gør det muligt effektivt at tilbageholde fissionsprodukter ved høje forbrændingshastigheder (op til 640 MW dag/kg) og temperaturer (op til 1600 °C);
Brugen af en ringformet kerne med lav effekttæthed gør det muligt at udføre fjernelse af restvarme fra reaktoren ved hjælp af naturlige luftcirkulationsmetoder;
Multipel redundans af kontrol- og beskyttelsessystemer;
Brugen af helium som kølemiddel , et stof, der er kemisk inert og ikke påvirker neutronbalancen ;
Projektet giver også mulighed for at bortskaffe plutonium af våbenkvalitet . En GT-MGR-enhed, der består af fire reaktorer, er i stand til at behandle 34 tons af dette stof under driften. I overensstemmelse med designdokumentationen kan sådant bestrålet brændstof bortskaffes uden yderligere behandling.

Ulemper

Lav strøm. For at udskifte én VVER-1000- enhed kræves der fire GT-MGR-enheder. Denne ulempe skyldes på den ene side brugen af et gaskølemiddel , som har en lav varmekapacitet sammenlignet med vand eller natrium , og på den anden side af kernens lave energiintensitet som følge af mødet øgede reaktorsikkerhedskrav. Denne funktion sår tvivl om argumenterne om at forenkle designet af NPP'er med GT-MHR;
Dannelsen af en stor mængde langlivet β-aktivt kulstof 14 C i grafitmoderatoren , som ikke har nogen acceptable metoder til bortskaffelse, og de reserver, der er akkumuleret under driften af RBMK-reaktorer , er allerede ret store. Når det frigives til miljøet, har 14 C tendens til at akkumulere i levende organismer;
Mangel på en acceptabel ordning for oparbejdning og bortskaffelse af brugt brændsel. Forarbejdning af stoffer, der indeholder silicium , er meget vanskelig for kemisk teknologi. Når brændstof kommer ind i reaktoren, vil det således blive permanent fjernet fra det nukleare brændselskredsløb.
I øjeblikket er der ingen dokumenteret industriel teknologi til produktion af brændselselementer fra plutonium , som er forbundet med dens ekstremt komplekse kemi. Etablering af en sådan produktion kræver kapitalinvesteringer, der kan sammenlignes med eller endda overstiger investeringer i uranbearbejdning i hele den nukleare industris historie. Derfor ser udsagnet om brugen af GT-MHR til bortskaffelse af våbenkvalitetsplutonium ret tvivlsomt ud. Samtidig skal det også tages i betragtning, at der kun er ophobet omkring 400 tons plutonium i verden, det vil sige, at det kan være nok til livscyklussen på kun 10 kraftenheder (4 reaktorer hver).
Brugen af helium som kølemiddel , da i tilfælde af en ulykke forbundet med trykaflastning af reaktoren, vil hele kølevæsken uundgåeligt blive erstattet af tungere luft.

Milepæle

1995-1997 - koncept design.
2000-2002 - foreløbig design.
2003-2005 - teknisk projekt.
2005-2008 — idriftsættelse af brændstofproduktion til prototypemodulet.
2009-2010 — Idriftsættelse af GT-MGR prototypemodulet.
2007-2011 — idriftsættelse af brændstofproduktion til 4-moduls motorenheden AS GT-MGR.
2012-2015 — idriftsættelse af en 4-moduls strømenhed AS GT-MG

I øjeblikket er der mere detaljerede udviklinger af projektet.

Projektudsigter

Fra et professionelt synspunkt er projektet ret interessant, men på grund af de anførte mangler virker dets industrielle implementering tvivlsom og i øvrigt utopisk.