1. РЕАКТОР С БЫСТРО-РЕЗОНАНСНЫМ СПЕКТРОМ НЕЙТРОНОВ

1.1. Схема охлаждения реактора

Предлагается использовать следующую схему охлаждения реактора, в соответствии с которой активная зона разделена по радиусу на центральную и периферийную зоны с примерно одинаковым числом ТВС (рис. 1).

Периферийная зона охлаждается при движении теплоносителя сверху вниз. Внизу активной зоны в камере смешения потоки теплоносителя из периферийных ТВС объединяются и поступают на вход в центральную, которая охлаждается при движении теплоносителя снизу вверх. Питательная вода охлаждает весь корпус реактора, подвод и отвод теплоносителя осуществляются по патрубкам типа ”труба в трубе”. Возможно и раздельное исполнение патрубков. По предлагаемой схеме теплоизолировать нужно только ”горячий” бокс для сбора пара перед выходом его из реактора, активная зона может быть доступна для перегрузок топлива.

Вода сверхкритического давления при нагреве не имеет фазовых переходов. Однако можно выделить псевдо-критическую точку при 385°С, около которой при изменении температуры воды на 15°С ее плотность изменяется в 2,5 раза. Потоки теплоносителя в опускном и подъемном участках предлагается разделить при ~ 395°С. В опускном участке теплоноситель будет нагреваться на 115°С, плотность изменяться в 3,5 раза. В подъемном участке подогрев теплоносителя составит 135°С, плотность изменится в 2,2 раза. Таким образом, спектр нейтронов по высоте изменяется незначительно, а будет изменяться по радиусу, и в этом случае не потребуется сложного профилирования обогащения топлива для выравнивания энерговыделения по объему активной зоны. Все конструкции ТВС будут работать при вдвое меньшем перепаде температуры.

Рис. 1. Схема охлаждения реактора

29

При делении активной зоны на два участка проходное сечение для теплоносителя уменьшается в 2 раза и в 2 раза увеличивается скорость теплоносителя, которая становится равной 1,6 м/с на входе в периферийную зону и ~ 15 м/с на выходе из активной зоны.

В связи с уменьшением расхода теплоносителя (примерно в 10 раз по сравнению с ВВЭР) его скорость получается небольшая, затраты на перекачку несущественные (потери на трение составят ~ 0,8 МПа, затраты на перекачку ~ 2500 кВт). При увеличении скорости теплоносителя в 2 раза повысится коэффициент теплоотдачи (в 1,7 раза), что приведет к снижению температуры оболочки твэла и улучшению его работоспособности.

При эффективной плотности смеси оксидов урана и плутония 9,3 г/см3 плотность оксида оружейного плутония составляет 0,7 г/см3 и одинаковая во всех ТВС.

В расчетной модели (рис. 2, 3) центральная и периферийная зоны по высоте разбивались на четыре подзоны с изменением средних параметров теплоносителя, температуры топлива и оболочки твэла, полученных из предварительных расчетов (таблица 1).

Рис. 2. Картограмма активной зоны

30