Главная / Новое поколение ядерных реакторов (MSR реакторы)

Новое поколение ядерных реакторов (MSR реакторы)

Опубликовано Мир науки и техники в 28 Июнь, 2011 - 20:01.

новое поколение ядерных реакторов

Как мы все знаем ядерная энергия - самая эффективная из доступных человечеству энергий с наименьшей эмиссией. Но как сделать ее безопасной? Для этого в США запустили два новых проекта ядерных реакторов.

После аварии в марте на АЭС в Фукусиме, интерес к постройке новых атомных электростанций спал. Все ядерные страны начали переоценивать безопасность своих электростанций. Но процент ядерной энергии настолько велик, что никакой альтернативы ей нет. Один реактор построенный на одном квадратном километре эквивалентен 20 кв. км. солнечных батарей, 1200 ветрякам, или всей дамбе Гувера. Если мир хочет снизить использование энергии на основе углерода, то у него нету другого выхода, кроме как использовать больше атомных электростанций. Вопрос состоит лишь в том, как сделать их более безопасными?

За последние 30 лет инженеры разработали конструкции новых ядерных реакторов, которые повысили уровень безопасности во много раз. Новейшие проекты названы третей генерацией, и они только начали строиться в конце 90-их.

В отличие от предшественников у реакторов третьего поколения есть элементы пассивной безопасности, разработанных чтобы предотвратить расплавление, даже в случае потери мощности. Возведение первых реакторов нового поколения идет полным ходом в Европе и Китае, кстати, Китай уже начал строительство около 30 новых электростанций. В США компания Southern начала строительство нового поколения на ядерной электростанции Vogtle около Огасты, Джорджия. Первый из двух реакторов будет сдан в 2016. На этой электростанции будут использоваться реакторы AP1000. Легко-водный реактор использует уран 235 в цепной реакции, которая отбрасывает высокоэнергетические нейтроны. Частицы нагревают воду выделяя пар, который поворачивает турбину и генерируется электричество.

Самая большая проблема в ядерном реакторе – это опасность расплавления, твердое реакторное топливо перегревает, расплавляет и разрывает свою защитную оболочку, выпуская радиоактивное топливо. Как большинство реакторов, AP1000 охлаждается водными насосами и вентиляторами, но у него также есть пассивная система безопасности, которая использует естественные силы, такие как сила тяжести, конденсация и испарение, чтобы охладить реактор во время перебоя в питании.

новое поколение ядерных реакторов

Центральный элемент этой системы – водяной бак объемом более 3000 куб. метров, расположен он непосредственно над оболочкой. Клапаны резервуара закрыты во время подачи электроэнергии, но когда питание пропадает, клапаны открываются, вода под действием силы тяжести стекает вниз к оболочке и охлаждает ее.

В зависимости от типа чрезвычайной ситуации дополнительный резервуар может быть открыт вручную, чтобы затопить реактор. Поскольку вода испаряется, она уплотняет сверху конструкции, тем самым выделяться конденсат, который стекает вниз и охлаждает реактор повторно. В отличие от сегодняшних реакторов, у большинства которых есть локальное резервное питание, которое может автономно функционировать на протяжении 4-8 часов, AP1000 может безопасно работать в течение, минимум трех дней без питания или человеческого вмешательства.

Даже с такими мерами повышенной безопасности никто не дает 100% гарантии что оболочка не расплавиться. Некоторые специалисты призывают к развитию ядерной отрасли и разработке новых реакторов четвертого поколения. Одним из примеров таких новых реакторов может бить реактор на расплавах солей (MSR) в качестве топлива который использует торий. Охлаждающей жидкостью в нем будет смесь расплавленных солей. В MSR жидкий торий заменил бы твердое топливо урана, используемое на сегодняшних заводах, изменение, которое сделает расплавления почти невозможными.

В Ок-Ридже, штат Теннесси даже был спроектирован и сконструирован опытный образец MSR реактора. Из всех известных на сегодняшний день типов ядерных реакторов нового поколения только MSR был опробован вне компьютерных моделей.

У MSR реакторов есть два больших преимущества:

  1. Его жидкое топливо остается в намного более низком давлении, чем твердое топливо легководного реактора. Эта особенность значительно уменьшает вероятность водородного взрыва, который произошол недавно в Фукусиме.
  2. В случае перебоя питания и аварийной ситуации, когда не работают регулирующие графитовые стержни, жидкое топливо начинает пассивно стекать в резервуар, заполненный холодным раствором соли, где происходит его затвердение и приостанавливается реакция распада.

схема MSR реактора

Также бесспорным плюсом использования MSR реактора есть тот факт, что запасы тория в четыре раза превышают запасы урана. Также торий менее радиоактивный, его легче перерабатывать и в реакторах на жидких солях сгорает 99 процентов тория. С одной тонны тория можно получить около 1000 мегаватт энергии.

История MSR реакторов начинается еще с далеких 1940-х годов, но в 1950-1960 интерес к ним остыл, так как торий не мог использоваться как ядерное оружие.

Сегодняшние атомные станции производят около 1000 мегаватт электроэнергии, MSR энергоблок, питаемый торием может производить всего 50. Но меньшая мощность может быть даже большим плюсом, ведь можно построить больше электростанций и экономить на доставки энергии, которая может достигать 30 процентов. Такими электростанциями даже заинтересовался Google, эта компания хотела бы иметь реакторы мощностью 70-80 мегаватт, стоящие рядом с их информационными центрами.

К сожалению переход на новые технологии строительства реакторов будет медленный, ведь в мире построено очень много легководных реакторов и переход на MSR реакторы не целесообразен. Но Китайская Академия наук одобрила развитие реакторов на расплавах солей с относительно краткосрочным развертыванием – возможно даже в течении 10 лет.

Теги: ,

Читайте нас тут


Наш RSS В Контакте [info]

Фото обзоры

Рейтинг@Mail.ru