19 марта 2021

Представлена информация по текущему состоянию проекта европейского быстрого реактора ESFR

AtomInfo.ru

Один из докладов, сделанных на форуме "SNETP Forum 2021" в феврале 2021 года, был посвящён текущему состоянию проекта ESFR-SMART. Автор доклада - Константин Микитюк из института Пауля Шерера (Швейцария).

В 90-ые годы разрабатывался проект европейского быстрого натриевого реактора EFR. Затем на смену ему пришёл проект CP ESFR, а начиная с 2017 года в Евросоюзе ведётся проект ESFR-SMART. В проекте ESFR-SMART рассматривается быстрый натриевый реактор ESFR большой мощности. Тепловая мощность - 3600 МВт(т), электрическая - 1500 МВт(э). Масса натрия в бассейне составляет порядка 2500 тонн. Входная температура натрия первого контура 395°C, выходная - 545°C. В проекте предусмотрено шесть теплообменников, три ГЦН и 36 парогенераторов.

Название проекта расшифровывается как European Sodium Fast Reactor SafetyMeasures Assessment and Research Tools.

Цели проекта - выбрать и оценить инновационные меры безопасности для европейского быстрого натриевого реактора, а также разработать новые исследовательские инструменты, связанные с безопасностью такого реактора. Под последнее понятие подпадают расчётные коды, экспериментальные данные и установки.

Бюджет проекта - 5 миллионов евро от "Евратома" и порядка 5 миллионов евро из собственных средств созданного для осуществления проекта консорциума. Сроки проекта - с 1 сентября 2017 года по 31 августа 2021 года.

В проекте принимают участие многочисленные организации и компании из Франции (в том числе, CEA, EDF, "Framatome" и IRSN), Швейцарии, Германии, Британии и других стран.

Интересные идеи были предложены для активной зоны ESFR, обладаюшей малым пустотным эффектом реактивности. Так, предложено отказаться от применения различных обогащений для свежего топлива. Обогащение по плутонию у всех свежих ТВС будет одинаковым (примерно 18%). Выравнивание энерговыделения по радиусу обеспечивается различной высотой топливного столба в сборках внутренней и внешней частей активной зоны (в нашем понимании это были бы ЗМО и ЗБО, но здесь эти термины не имеют смысла, так как обогащение одинаково). В верхней части кассет располагается натриевый объём. В жидком состоянии он играет роль отражателя, при вскипании или утечки натрия этот объём освобождает для нейтронов проход к расположенному ещё выше по кассете поглотителю.

Внутренняя часть активной зоны состоит из 216 кассет (отличаются коротким топливным столбом и увеличенным нижним бланкетом). Внешняя часть - из 288 кассет (наоборот, топливный столб удлинён, нижний бланкет сокращён). Между кассетами отражателя и биологической защиты предусмотрены два ряда, играюшие роль внутреннего хранилища отработавших ТВС. В эти два ряда возможно переставить половину ТВС активной зоны.

Удерживать стержни аварийной защиты в верхнем положении предлагается при помощи электромагнитных приводов (принцип их действия объяснён на иллюстрации ниже). Сброс стержней возможен в двух случаях - если в удерживающей катушке пропадает ток и если температура теплоносителя возрастёт выше точки Кюри сплава никель-кобальт-железо (на иллюстрации ниже показан красным цветом). Соответственно, это произойдёт либо по прохождению сигнала на сброс АЗ, либо автоматически при возникновении ненормальных условий в активной зоне.

В заключительной части выступления докладчик кратко остановился на экспериментальных и расчётных исследованиях, проводимых в рамках проекта ESFR-SMART. Исследования ведутся по четырём направлениям:

  • нормальные условия эксплуатации;
  • кипение натрия;
  • управление тяжёлыми авариями;
  • ликвидация последствий тяжёлых аварий.