19 февраля 2009

МАГАТЭ опубликовало обзорный доклад по ЖСР

МАГАТЭ опубликовало обзорный доклад по текущему состоянию проектов жидкосолевых реакторов (ЖСР), предназначающихся для наработки 99Mo и других радиоизотопов.

Доклад выпущен под номером IAEA-TECDOC-1601. Условия приобретения твёрдой копии издания приведены на сайте МАГАТЭ. Текущая цена составляет 15 евро. Доступ к бесплатной электронной версии издания можно получить по этой ссылке. Язык публикации - английский.

Концепция компактного гомогенного растворного реактора, работающего на солевых растворах урана и использующегося для производства 99Mo, 131I и других важных радиоизотопов, рассматривалась на ряде международных конференций, состоявшихся в 2000-ые годы. К этой тематике имеется и определённый интерес со стороны деловых кругов, говорится во введении.

Расчёты и предварительные экспериментальные исследования показывают, что растворные реакторы могут иметь преимущество перед традиционными системами с точки зрения наработки радиоизотопов. Поэтому возникла необходимость в подготовке экспертного доклада, суммирующего все плюсы и минусы жидкосолевых технологий и формулирующего основные нерешённые проблемы.

Всего в мире было построено порядка 30 ЖСР, большинство из которых в настоящее время выведены из эксплуатации. Интерес к этим технологиям возобновился в 90-ые годы, прежде всего, в таких странах, как Китай, Россия и США.

Основные преимущества ЖСР как наработчиков радиоизотопов могут быть сформулированы следующим образом:

  • гибкость при изменении реакторных параметров, выборе топлива и геометрии;
  • внутренне присущая безопасность;
  • эффективное использование нейтронов при производстве изотопов;
  • отсутствие такого конструктивного элемента, как мишени, что позволяет сократить объёмы урановых отходов при наработке изотопов;
  • возможность эффективной наработки таких изотопов как 133Xe, 89Sr, 90Y и 131I;
  • меньшие капитальные затраты на строительство и меньшие эксплуатационные расходы.

По каждому из перечисленных преимуществ в докладе приводится подробная расшифровка. Так, под гибкостью варьирования реакторных параметров авторы имеют в виду возможность создания ЖСР с различной мощностью от 50 до 300 кВт(тепловых), использование различных видов топлива - UO2SO4, UO2(NO3)2 и так далее - а также большую степень свободы при выборе геометрии активной зоны, допускаемую ненапряжёнными термодинамическими параметрами (низкие давление и температуры).

В то же время, в докладе перечислены основные проблемы, которые ещё только предстоит решить проектантам и экспериментаторам на этапе разработки концепций ЖСР. В их число входят следующие:

  • необходимо создать эффективную технологию сепарации изотопов, конкурентоспособную с традиционными системами, в том числе, определиться с выбором топлива, оптимизировать химические параметры реактора и изучить влияние накопления осколков деления на выход интересующих радиоизотопов;
  • справиться с трудностями, которые могут возникнуть при создании ЖСР с удельными мощностями, превосходящими достигнутые на практике значения; в этом случае могут возникнуть следующие ограничения:
  • увеличению удельной мощности проекта могут воспрепятствовать нестабильности, которые будут возникать при эксплуатации реактора;
  • для компенсации выгорания может требоваться добавка урана, при этом исходные состояния по концентрации уранового раствора и его химическим параметрам должны строго выдерживаться;
  • необходимо решить проблему обращения с газообразными продуктами деления и радиолиза, образующимися в первом контуре ЖСР;
  • следует изучить влияние эффектов коррозии при длительной эксплуатации ЖСР;
  • требуется также убедиться в отсутствии угрозы выхода радиоактивных материалов в условиях отсутствия одного из традиционных барьеров безопасности - оболочки твэлов;
  • наконец, необходимо пройти сложные процедуры лицензирования ЖСР, что будет особенно трудно сделать из-за отсутствия прецедентов; большинство регулирующих органов не могут даже конкретизировать свои требования к ЖСР.

В текст доклада МАГАТЭ включены также статьи, подготовленные экспертами из нескольких государств.

Китайские специалисты представили три работы, касающуюся описания текущего состояния и оптимизации проекта реактора MIPR мощностью 200 кВт(тепловых), а также технологии по извлечению 99Mo, который будет накапливаться в данном аппарате.

Из Франции в доклад включено две статьи, в которых кратко излагается опыт комиссариата по атомной энергии (CEA) по использованию ЖСР и по проведенным в этой стране экспериментам по изучению возможных критических инцидентов на растворных реакторах.

В состав доклада входят также статьи российских специалистов с описанием предлагаемых в нашей стране жидкосолевых систем, и работы экспертов из других стран.