VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В настоящее время в мире существует пять типов ядерных реакторов и у каждого из них есть особенности конструкции, отличающие одни от других. Целью моей работы является сравнение реактора на расплаве солей с традиционными типами ядерных реакторов, а также акцентировать внимание на безопасность и влияние на экологию.

Реактор на расплавах солей (ЖСР, MSR) – это реактор деления, в котором основой охлаждающей жидкости является смесь расплавленных солей, которая может работать при высоких температурах (600÷700) °C, оставаясь при этом при низком давлении и превышая точку кипения расплава солей. Именно поэтому в реакторе давление немного выше 1 кг/см², что дает возможность не использовать тяжёлый и дорогостоящий корпус. Еще одним преимуществом MSR-реактора является небольшая активная зона, что требует меньше материалов для защиты. В таблице 1 представлено сравнение основных параметров ЖСР и наиболее распространённых типов реакторов как РБМК-1000 и ВВЭР-1000.

Безопасность. В плане безопасности отличительной чертой жидко-солевых реакторов является его отрицательная реактивность в рабочей зоне (при повышении температуры) и отсутствие в ней высокого давления. В случае аварий при разрушении рабочей зоны растекшийся расплав солей фторидов остекловывается и поэтому не вызывает опасности, что не отмечается для любых других ядерных реакторов. Дополнительная безопасность осуществляется за счет исключения замерзания трубопроводов промежуточного контура при работе реактора за счет состава солей фторидов этого контура, находящихся всегда в жидком состоянии. Также стоит отметить, что продукты жизнедеятельности таких типов реакторов невозможно использовать для создания оружия массового поражения.

Именно благодаря таким особенностям реактора даже при намеренном разрушающем воздействии на ЖСР военными средствами невозможно вызвать катастрофу подобную Чернобыльской. Можно получить только досрочное и достаточно надежное захоронение разрушенного реактора. А в картриджах надежно химически связаны все летучие компоненты, поэтому выбросы летучих нуклидов практически равны нулю [1].

Таблица 1

Сравнительная таблица основных параметров реакторов

Параметры сравнения	ВВЭР-1000	РБМК-1000	ЖСР
Тепловыделитель	4,5 %-й обогащенный уран	2,8 %-й обогащенный уран	смесь фторидов тория-232 и урана-233
Замедлитель	Легкая вода	Графит	Графит
Особенности активной зоны	Тесное расположение тепловыделяющих элементов, необходимость повышенного обогащения урана	редкое расположение тепловыделяющих элементов, возможность использования отработанного топлива	Небольшая активная зона, возможность использования отработанного топлива
Количество контуров	Два	Один	Два
Теплоноситель	Легкая вода	Легкая вода	Смесь расплава солей
Регулирование	Регулирующие стержни из бороциркониевого сплава
Перегрузки топлива	1 раз в (4÷6) месяцев, с полной остановкой реактора и вскрытием корпуса	Без остановки реактора	Без остановки реактора
Наружный отражатель	Наружный металлический корпус	Графитовая кладка толщиной 65 см	Наружный металлический корпус
Срок действиябез модернизации	(25÷30) лет	30 лет	Не менее 50 лет
КПД реактора	(33÷35) %	31,3 %	40 %
Радиоактивные отходы в год	25 тонн отработанного топлива	177 тонн	Около 1 тонны

Влияние на экологию. Помимо того, что ЖСР не оказывает отрицательного воздействия на экологию, он как ни странно, может стать решением такой глобальной проблемы как окисление океана. Доктор Алекс Каннары предлагает тепло, вырабатываемое ЖСР использовать на получение карбонатов, которые будут сбрасываться в океан. Это позволит нейтрализовать кислоту, восстанавливая процесс кальцификации водных организмов. Кроме этого, Каннара подчеркивает, что ЖСР можно достаточно успешно использовать для улавливания углекислого газа посредством специальных установок, которые в итоге позволят получить из него синтетические углеводороды. Поэтому есть возможность не только очистить океан, но и еще «подкопит» углеводородов, которые при необходимости можно тоже использовать в качестве источника энергии [2].

Заключение.

Подводя итоги, можно выделить некоторые положительные свойства представленных атомных жидкосолевых реакторов, а также ряд отрицательных, которые представлены в таблице 2.

Таблица 2

Реактор ЖСР: сильные и слабые стороны

Реактор	Сильные стороны	Слабые стороны
ЖСР	простота и высокая надежность за счет отсутствия сложных тепловыделяющих элементов	необходимость организовывать переработку топлива на АЭС
	топливная композиция не выходит из реакторов для передачи тепла, что значительно уменьшает количество загружаемого топлива и улучшает баланс нейтронов	высокая коррозия от расплава солей
	нет циркуляционных насосов: передача тепла соли-теплоносителю осуществляется естественной конвенцией	более высокие дозовые затраты при проведении ремонта 1-го контура по сравнению с ВВЭР
	отрицательные температурные коэффициенты реактивности	низкий коэффициент воспроизводства (КВ ~ 1,06 для MSBR-1000) по сравнению с жидкометаллическими реакторами с натриевым теплоносителем (КВ ~ 1,6 для БН-600, БН-800)
	замкнутый ядерный топливный цикл	значительно большие (в 2—3 раза) по сравнению с водо-водяными реакторами выбросы трития
	периодическая перегрузка топливных композиций за счет их переработки без остановки реакторов	отсутствие конструкционных материалов [4]
	реакторы не имеют отработанного ядерного топлива [3]

Тема жидкосолевого реактора в настоящее время очень актуальна и решает многие экологические и энергетические проблемы. На предстоящей выставке «Экспо-2017», которая пройдет под лозунгом «Энергия будущего», будет освещаться одна из самых актуальных тем, волнующих мировое сообщество - альтернативные источники энергии и «зеленая энергетика», где вопрос о строительстве, изучении и исследовании реакторов на расплаве соли не останется в стороне.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Безопасность ядерной реакторной установки с топливом-теплоносителем в виде расплавов солей фторидов // Российский Пагуошский Комитет URL: http://www.pugwash.ru

2 Жидкосолевые ядерные реакторы как потенциальное спасение от окисления океана // Атомная энергия URL: http://www.atomflot.com

3 Атомный жидкосолевой энергетический реактор // PRoAtom URL: http://www.proatom.ru

4 Реактор на расплавах солей // Wikipedia URL: https://ru.wikipedia.org

Код для цитирования: Скопировать