1

Тема: Атомные Реакторы на Расплавленных Солях Тория

Наверняка многие из уважаемых коллег имеют (имели) то, или иное, отношение к Атомной Энергетике и более-менее знакомы с принципами работы атомногого реактора разных типов. Если говорить на уровне 5-го класса СШ, не вдаваясь в подробности, то самыми, на сегодняшний день, распространенными типами реакторов. являются Boiling Water Reactors, or BWR и Pressurized Water Reactors, or PWR. Вода в котлах обоих типов используетя одновременно, как замедлитель нейтронов, и как средство теплообмена.
http://en.wikipedia.org/wiki/Boiling_water_reactor
В других (Pressurized Water Reactors, or PWR) Котел с водой перегретой до суперкритической температуры в 345 граусов, сжатой до 315 Атмосфер, направляется в парогенератор второго контура и т.д..
http://en.wikipedia.org/wiki/Pressurized_water_reactor
Основной ВОДОРАЗДЕЛ ( ICQ/ad;)  LOL! ) между ними - состоит в том, КАК эта вода используется.

В BWR вода обращается в пар прямо в зоне реактора, а в PWR, вода в зоне реактора пребывает в жидкой сверхкритической форме, вследствие чрезвычайно высокого давления. Пар для вращения турбин производится в "парогенераторе", где вода первого контура нагревает воду второго..
Я работал на американских АЭС и того и другого типа. и был убежден, до недавних пор, что боязнь атомной энергетики - малообоснована. Что Три Майл Айленд, Чернобыль и Фукусима являются трагическими исключениями на фоне десятков лет безопасной и надежной эксплуатации АЭС по всему миру. И, в целом, продолжаю так считать и сегодня.

Пару месяцев назад познакомился в самолете с одним инженером с восточного побережья. Полет был долгий, шесть часов, а собеседник - до крайности интересный.

Он работал на НАСА, но несколько лет назад случайно наткнулся на книгу, изданную в 60-х годах, описывающую подробно принцип атомного реактора, в чьей рабочей зоне используется не малоэкономичная, малоэффективная и чрезвычайно опасная с точки зрения нераспространения ОМП, смесь 99% U238 (fertile fuel) + 1%U235 (fissionable fuel), а малорадиоактивный изотоп Тория, или Th232 (fertile fuel) + U233..
Радикальное отличие подобного дизайна от традиционного состоит в том, что в Активной Зоне Реактора топливо находится НЕ в виде т.н. топливных сборок (трубки со спрессованным в виде таблеток, оксидом смеси двух изотопов Урана), а в форме кристаллических Фторида Тория и Фторида Урана 233.
Реакция начинается при нагревании смеси солей до расплавленного сотояния, когда CROSSECTION реакции позволяет захват нейтрона и самоподдержание раеакции.

Парня, с которым я летел, звали Кирк Соренсен. Он ушел из НАСА и основал свою фирму FLIBE Energy, разрабатывающую концепцию новых Электростанций на Солях тория.
Он сказал, в числе прочего, что, вследствие чрезвычайно высокой температуры реации (расплавленные соли, температура до 950 градусов С) - процесс проходит практически, при АТМОСФЕРНОМ давлении, что исключает необходимость строительство саркофага вокруг этого типа реактора (Containment Building). Containment Building строят не для того, чтобы предотвратить поражение реактора ракетой или бомбой, а для защиты окружающей среды при аварии чернобыльского или фукусимского типа) внутри обычного реактора, когда перегретый пар, освобожденный от чудовищного давления - расширяется и происходит взрыв.

Вот его презентация (только на англ. языке, к сожалению)2013 года, в Университете штата Огайо:
https://www.youtube.com/watch?v=97GtL98kmPA

Вторым, в числе многих других, преимуществ, является то, что реакторы на расплавленных солях НЕ МОГУТ использоваться для наработки оружейных Урана-235 и Плутония-239, так как би-продуктом в цепи деления U233 является безобидный U232. Который, в свою очередь, является ЯДОМ для Бомбы. Химически два этих изотопа настолько близки, что их ХИМИЧЕСКОЕ разделение - не по силам даже традиционным, могущеественным ядерным державам, не говоря уже о других, название которых всем известно.

Третьим преимуществом, о котором он говорил очень долго, является абсолютная болваноустойчисвость реактора и отсутствие необходимости в АКТИВНОМ контроле безопасности.
Ее Королевское Величество, Глубокая Отрицательная Обратная Связь работает так:

Расплавленное топливо (соли тория и урана) продолжает делиться и выделять тепло до тех пор, пока:
1. Температура в зоне не повысится слишком и не увеличит Crossection, тем самым ПОНИЗИВ реактивность в зоне реакции, или
2. Температура в зоне не понзится настолько и не увеличит Crossection, тем самым.... ну.., вы понимаете...

Реактор соединен трубой с подземным аварийным коллектором топлива. Часть этой трубы - постоянно охлаждается холодным воздухом. Соответственно, соли в этом участке трубы находтся в твердом состоянии. При аварии (катастрофически быстрая потеря Собственных Нужд, Аварийный перегрев Зоны, и т.д... , этот участок трубы нагревается, расплавляя, тем самым, искусственный клапан из твердых солей, и активная зона реактора стекает в коллектор, где она быстро затвердевает, прекращая реакцию без участия, вернее при МИНИМАЛЬНОМ участии человека).

Четвертым преимуществом является то, что разведанных запасов Тория на нашей Планете - примерно в четыре раза больше, чем Урана. А главное то, что вместо доли процента топлива загруженного в традиционный реактор, в MSR (Molten Salt Reactor) используется львиная доля Тория.
Эфеективность и Экономичность, при этом, возрастают не просто в разы, а в масштабе целых порядков.

Преимущество номер Пять - в том, что останавливать реактор на перезагрузку топлива понадобится не каждые полтора-два года, а много реже. И на ГОРАЗДО более короткий срок..

Реактор подобного типа был испытан еще в начале 60-х годов, в Оак-Риджской Национальной Лаборатории, шт. Южная Каролина (по-моему). Операторы говорили, что работа на этом реакторе была до крайности скучной.
Можно было уйти домой, оставив его наедине с самим собой. Экспериментальный реактор проработал около трех лет и затем финансирование было прекращено.
Отцом реактора является Алвин Вайнберг. И причина, по которой этот реактор был отвергнут в пользу тех, с которыми мы все знакомы - носят военный и/или политический характер.. Еще раз, в реакторах на расплавленных солях тория - практически не возможно "поджарить" оружейный Уран или Плутоний..

В заключение могу сказать (со слов Кирка Соренсена), что MSR сможет обеспечит Человечество дешевой и безопасной Энергией не просто на сатни, а на тысячи лет вперед. Он добавил, что реакции управляемого Термояда мы будем ждать еще долго, и это будет страшно дорого, тогда как технология, позволящая Человечеству вылезти за пределы колючей проволоки Угля, Нефти и Газа - уже была испытана, и что она практически готова к воплощению уже сегодня.

Экспериментальные реакторы строятся в Китае и в Индии. Есть информация, что Россия также, заинтересована в этой технологии.

Еще один нюанс. Эта технология позволяет строить миниатюрные станции размером не более 50Mwt..

Мне бы хотелось услышать мнение коллег.

Спасибо!

p.s. Было бы очень хорошо, если вопросы политического характера - в этой теме не были затронуты.

Наказанием за гражданскую пассивность является власть злодеев /ПЛАТОН/

2 (2015-05-10 14:19:57 отредактировано senior)

Re: Атомные Реакторы на Расплавленных Солях Тория

Саша, наверное специалистов-ядерщиков не так много на форуме, но кажется Россия в ядерных технологиях ушла далеко вперед среди всех стран мира. Многие страны Запада пытаются закрывать свои АЭС (какая-то из Прибалтийских стран это сделала для вступления в ЕС, при этом теряет миллионы если не миллиарды евро на электроэнергии). А у России есть даже плавучие ядерные станции! И она развивает эти технологии! Сейчас многие страны Варшавского договора просят помощи России для модернизации своих АЭС, а Россия с радостью зарабатывает на этом деньги. Тема атомных станций больше политическая, чем практическая.

3

Re: Атомные Реакторы на Расплавленных Солях Тория

senior пишет:

Саша, наверное специалистов-ядерщиков не так много на форуме, но кажется Россия в ядерных технологиях ушла далеко вперед среди всех стан мира. Многие страны Запада пытаются закрывать свои АЭС (какая-то из Прибалтийских стран это сделала для вступления в ЕС, при этом теряет миллионы если не миллиарды евро на электроэнергии). А у России есть даже плавучие ядерные станции! И она развивает эти технологии! Сейчас многие страны Варшавского договора просят помощи России для модернизации своих АЭС, а Россия с радостью зарабатывает на этом деньги. Тема атомных станций больше политическая, чем практическая.

Уважаемый Senior, в своем посте я просил, при возможности, возержаться от комментариев политического характера, но к сожалению, атомная энергетика - действительно - до крайности политизирована по целому ряду причин, о природе которых -  У КАЖДОГО - из нас есть свое мнение. И обсуждение которых, может,  неизбежно, выйти за рамки заявленной мною темы и начать нежелательный, в профессиональном форуме, холивар.

Мне просто хотелось узнать мнение коллег о ЧИСТО ТЕХНИЧЕСКОМ аспекте реакторов на расплавленных солях тория. И ссылка на видео Кирка Соренсена, на мой взгдяд, чрезвычайно интересна - пожалуйста, посмотрите ее, при возможности..
Я постараюсь найти ресурсы и на русском языке, они должны быть в сети.

p.s ЕС, действительно, потребовал закрытия Ингалинской АЭС в Литве, в связи с тем, что установленные там реакторы советского производства РБМК-1500 были прямой аналогией чернобыльским РБМК-1000.
     Ингалинская станция не имела защитного саркофага над реакторами, что противоречило Европейским стандартам и, именно это, стало главной причиной ее декомисии.
     Закрытие этой станции привело Литву к непропорционально большой зависимости от экспорта электроэнергии.
     На месте разобранной Ингалинской АЭС запланировано строительство Визагинской АЭС с реакторами на кипящей воде нового поколения, мощностью в 3.4 GwE,  производства GE-Hitachi Nuclear Energy Co.
     http://en.wikipedia.org/wiki/Visaginas_ … ower_Plant

Наказанием за гражданскую пассивность является власть злодеев /ПЛАТОН/

4

Re: Атомные Реакторы на Расплавленных Солях Тория

Ну что тут можно сказать  - на первый взгляд выглядит как панацея от существующих угроз атомной энергетики.
Особенно впечатляет перечень достоинств данного типа реакторов (приведенный вот здесь https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%E5%E0 … %EB%E5%E9)

Достоинства
1. Низкое давление в корпусе реактора (1 атм) — позволяет использовать очень дешёвый корпус, при этом исключается целый класс аварий с разрывом корпуса и трубопроводов 1-го контура.
2. Высокие температуры 1-го контура — выше 700 °C, (а в реакторах сверхвысокой температуры выше 1400) и, как следствие, высокий термодинамический КПД (до 44 % для MSBR-1000), что позволяет использовать обычные турбины от тепловых электростанций.
3. Возможно организовать непрерывную замену горючего, без остановки реактора — вывод продуктов деления из 1-го контура и его подпитку свежим топливом.
4. Меньший радиоактивный износ материалов конструкции по сравнению с водо-водяными реакторами.
5. Высокая топливная эффективность.
6. Возможность построить реактор-размножитель или конвертер.
7. Возможность использования ториевых топливных циклов, что значительно расширяет и удешевляет топливный цикл.
8. Фториды металлов, в отличие от жидкого натрия, практически не взаимодействуют с водой и не горят, что исключает целый класс аварий, возможных для жидкометалических реакторов с натриевым теплоносителем.
9. Возможность вывода ксенона (для исключения отравления реактора) простой продувкой теплоносителя гелием в ГЦН. Как следствие — возможность работать в режимах с постоянным изменением мощности.

Особенно радуют  пункты 1-3 и 9, который близок моему сердцу режимщика. Это же мечта - получить регулируемый хотя бы на 50 %, да что там хотя бы на 30 % мощности блок 1000 МВт для АЭС.

Вместе с тем никуда не уйти  и от политической составляющей. Основными компонентами которой являются
1. Реализуемая в настоящее время программа замены блоков АЭС страны  на технологически обновленные, но в традиционном конструктивном исполнении. Да еще, вдобавок, идет активная поставка подобных блоков на экспорт.
2. Отсутствие  в стране разведанных запасов тория. Смотрите документ по ссылке 
http://profbeckman.narod.ru/RH0.files/25_1.pdf 
однако же несомненным плюсом могут явится значительные запасы тория в странах БРИКС. Что может сыграть очень большую роль в развитии данного рода технологий. Так как одновременно указанные страны испытывают значительные дефициты электроэнергии.
Мой прогноз - если данные технологии и получат развитие, то это будут Индия, Китай  и Бразилия при техническом участии России. 
Вот как -  то так.

5 (2015-05-10 20:36:19 отредактировано Александр США)

Re: Атомные Реакторы на Расплавленных Солях Тория

Windtalker315 пишет:

Ну что тут можно сказать  - на первый взгляд выглядит как панацея от существующих угроз атомной энергетики.
Особенно впечатляет перечень достоинств данного типа реакторов (приведенный вот здесь https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%E5%E0 … %EB%E5%E9)

Достоинства
1. Низкое давление в корпусе реактора (1 атм) — позволяет использовать очень дешёвый корпус, при этом исключается целый класс аварий с разрывом корпуса и трубопроводов 1-го контура.
2. Высокие температуры 1-го контура — выше 700 °C, (а в реакторах сверхвысокой температуры выше 1400) и, как следствие, высокий термодинамический КПД (до 44 % для MSBR-1000), что позволяет использовать обычные турбины от тепловых электростанций.
3. Возможно организовать непрерывную замену горючего, без остановки реактора — вывод продуктов деления из 1-го контура и его подпитку свежим топливом.
4. Меньший радиоактивный износ материалов конструкции по сравнению с водо-водяными реакторами.
5. Высокая топливная эффективность.
6. Возможность построить реактор-размножитель или конвертер.
7. Возможность использования ториевых топливных циклов, что значительно расширяет и удешевляет топливный цикл.
8. Фториды металлов, в отличие от жидкого натрия, практически не взаимодействуют с водой и не горят, что исключает целый класс аварий, возможных для жидкометалических реакторов с натриевым теплоносителем.
9. Возможность вывода ксенона (для исключения отравления реактора) простой продувкой теплоносителя гелием в ГЦН. Как следствие — возможность работать в режимах с постоянным изменением мощности.

Особенно радуют  пункты 1-3 и 9, который близок моему сердцу режимщика. Это же мечта - получить регулируемый хотя бы на 50 %, да что там хотя бы на 30 % мощности блок 1000 МВт для АЭС.

Вместе с тем никуда не уйти  и от политической составляющей. Основными компонентами которой являются
1. Реализуемая в настоящее время программа замены блоков АЭС страны  на технологически обновленные, но в традиционном конструктивном исполнении. Да еще, вдобавок, идет активная поставка подобных блоков на экспорт.
2. Отсутствие  в стране разведанных запасов тория. Смотрите документ по ссылке 
http://profbeckman.narod.ru/RH0.files/25_1.pdf 
однако же несомненным плюсом могут явится значительные запасы тория в странах БРИКС. Что может сыграть очень большую роль в развитии данного рода технологий. Так как одновременно указанные страны испытывают значительные дефициты электроэнергии.
Мой прогноз - если данные технологии и получат развитие, то это будут Индия, Китай  и Бразилия при техническом участии России. 
Вот как -  то так.

Как жаль, что эта технология, известная с сороковых годов прошлого века и воплощенная в реальность на протяжении пяти лет экспериментальной эксплуатации в штатах и, вполне возможно, в других странах - была задвинута политиками и инженерами в погонах - на задний план!
Газовое. нефтяное, угольное, урановое, гидроэлектро, ветряное, трубопроводное, железнодорожное, солнечное... Разумеется - военно-индустриальное!. Это лишь неполный список лоббирующих отраслей, которые кровно заинтересованы в продолжении существующего статус-кво..  И они будут бороться. Надежда лишь на ту "невидимую руку", о которой много лет назад, во времена Пушкина, писал глубоко почитаемый Евгением Онегиным, Адам Смит.

Запасы тория велики и вовсе не ограничены странами BRICs.
Примерно в 300 милях от моего дома в шт. Айдахо расположено самое крупное, на сегодняшний день, в мире месторождение ториевых руд. Оно называется Lemhi Pass и находится на границе Айдахо и Монтаны.
Вот ссылка на сюжет местного телеканала KTVB-7. рассказывающего, в частности о том. что запасов тория в этом месторождении хватит на тысячи лет электроснабжения США.

http://www.ktvb.com/story/news/local/20 … /12174569/

Если месторождения подобного рода есть в США. то в России, с ее несметными природными богатствами, его должно быть еще больше!

Наказанием за гражданскую пассивность является власть злодеев /ПЛАТОН/

6

Re: Атомные Реакторы на Расплавленных Солях Тория

Я думаю Вы не хуже меня понимаете, что между экспериментальным реактором малой мощности и промышленным 1000 МВт ником лежит технологическая пропасть, которую не факт, что  можно перепрыгнуть.
Например  с лету просматривается такая техническая сложность - для описанного вами эффекта обратной связи критически важным является равномерность распределения температуры по теплоносителю, иначе, скорее всего, реакция будет неустойчивой. И если эта особенность могла не влиять на  работу установок малой мощности, то для блока современной АЭС она может оказаться фатальным препятствием.

7

Re: Атомные Реакторы на Расплавленных Солях Тория

Вы упомянули важный пункт.
Но реакторы подобного типа практически не ограничены в размере минимально, и разумно, возможной электрической/термической мощности.
Несколько лет назад Министерство Энергетики США заключило договор с Китаем на поддержку их (китайцев) инициативы по строительству двух реакторов размерами в районе +/- 100Mw.
В 2006 США посетил сын бывшего Китайского Премьера Цзян Цзиминя, Цзян Майхенг, занимающийся курированием атомной энергетики в этой стране. Делегация Китая с ним во главе, посетила Оак Риджскую лабораторию. Цзян Майхенг отлично говорит по английски и в интернете есть его презентации на тему ториего будущего не только Китая, но всего мира.
http://fortune.com/2015/02/02/doe-china … r-reactor/

Наказанием за гражданскую пассивность является власть злодеев /ПЛАТОН/

8

Re: Атомные Реакторы на Расплавленных Солях Тория

Кроме того, если проблема термической гомогенности не является особым  препятствием для современных твердотельных реакторов, то термическая гомогенность реакторов на жидком топливе (с топливом бурлящим под действием конвекции, но не кипящим) будет (по моему мнению человека, не раз кипятившего молоко и неоднократно варившего в кастрюльке кашу своим детям) - еще выше. )))

Наказанием за гражданскую пассивность является власть злодеев /ПЛАТОН/

9

Re: Атомные Реакторы на Расплавленных Солях Тория

Вот еще немножко интересного по теме
http://profbeckman.narod.ru/RH0.files/20_4.pdf
http://www.atomic-energy.ru/Thorium
http://antimatrix.org/Convert/Books/Lev … ation.html
http://oko-planet.su/science/scienceday … ossii.html

10

Re: Атомные Реакторы на Расплавленных Солях Тория

Настораживает однако: а что это вдруг китайцев нужно привлечь? Для отработки/проверки технологии подальше от континента "Северная Америка"?

11

Re: Атомные Реакторы на Расплавленных Солях Тория

Настораживает однако: а что это вдруг китайцев нужно привлечь? Для отработки/проверки технологии подальше от континента "Северная Америка"?
ЗЫ:

Александр США пишет:

не раз кипятившего молоко

Крайне неудачная аналогия, просто вынужден отметить: для любого котельщика разница в кипении воды в барабане котла и в чайнике на кухне - очевидна. Взять бы хотя бы эффект "набухания" котловой воды...

12

Re: Атомные Реакторы на Расплавленных Солях Тория

GRadFar пишет:

Настораживает однако: а что это вдруг китайцев нужно привлечь? Для отработки/проверки технологии подальше от континента "Северная Америка"?
ЗЫ:

Крайне неудачная аналогия, просто вынужден отметить: для любого котельщика разница в кипении воды в барабане котла и в чайнике на кухне - очевидна. Взять бы хотя бы эффект "набухания" котловой воды...

Начну с ЗЫ:
Аналогия, действительно, неудачная, и я был уверен, что кто-нибудь укажет мне на это. )))
Соренсен сказал мне лично, и на многих конференциях было повторено им, и другими физиками из разных стран, включая Индию, Китай, Россию, что смесь фторидов Лития, Урана233 и Тория232 имеет отличные характеристики в части коэффициентов теплопроводности и термического расширения. Что, в свою очередь, было доказано практически: реактор подобного типа был испытан практически и не вызывал у физиков и инженеров, наблюдавших за ним - ничего, кроме зевоты: ООС работала безотказно на протяжении ПЯТИ лет. Расчёты параметров реактора, экстраполированные на бОльшую мощность и размеры - не предсказывают заметных изменений.

Что касается причин в ВЫСШЕЙ СТЕПЕНИ ПОДОЗРИТЕЛЬНОГО ICQ/ad;) сотрудничества китайцев и коварных (по-определению ICQ/ad;)  ), американцев, то причина этому гораздо прозаичнее и носит, разумеется, политический характер.

Во-первых, здесь огромную силу имеют тупоголовые "зеленые", у которых происходит одновременно, фибрилляция сердечной мышцы и приступ поноса - только при одном упоминании  слова "nuclear".. Связываться с ними никто не хочет (а нужно бы!).
Во-вторых, влияние угольного, уранового, гидро-, газового и нефтяного лобби (не говоря уже, про ветродувов и коротышек из Солнечного Города) на Конгресс  - также, неоспоримо. И они не спят.
Добавлю, что ЛЬВИНАЯ доля затрат на новую АЭС - приходится на урегулирование бюрократических рогаток.

В-третьих, китайцы САМИ приехали и напросились посетить Оак Риджскую национальную лабораторию, в которой им показали как сам реактор, так и все чертежи и спецификации..
Китай выделил 5 Миллиардов американских музумб на развитие и воплощение Реакторов на жидких солях Тория..

Но, я умываю руки, поскольку теория хитрых пиндосов, вертящих всех вокруг пальца - звучит, по нашим временам,  гораздо вкуснее..

Наказанием за гражданскую пассивность является власть злодеев /ПЛАТОН/

13

Re: Атомные Реакторы на Расплавленных Солях Тория

Александр США пишет:

теория хитрых пиндосов

Не я это сказал... ICQ/ab:)

14

Re: Атомные Реакторы на Расплавленных Солях Тория

Александр США пишет:

теория хитрых пиндосов

Не я это сказал... ICQ/ab:)

15 (2015-05-12 04:02:32 отредактировано Александр США)

Re: Атомные Реакторы на Расплавленных Солях Тория

GRadFar пишет:

Не я это сказал... ICQ/ab:)

Ok ICQ/ab:)

Наказанием за гражданскую пассивность является власть злодеев /ПЛАТОН/