Миниреактор на гидриде урана

Венчурная фирма Hyperion Power Generation планирует изготовить и испытать в будущем году опытный образец компактного ядерного реактора. Его конструкция была предложена группой физиков из Лос-Аламосской Национальной лаборатории, возглавляемой Отисом Питерсоном. Сам Питерсон два года назад уволился из Лос-Аламоса и теперь работает в фирме Hyperion в качестве руководителя исследовательского отдела.

Новый реактор в качестве топлива использует уран-238, обогащенный ураном-235. Необходимая степень обогащения составляет 10% – вдвое выше, чем в большинстве промышленных реакторов. При этом используется не чистый металлический уран, а его соединение с водородом – гидрид урана. Это кристаллическое вещество, молекула которого содержит три водородных атома и один атом урана.

Стоит отметить, что еще в 40-е годы прошлого века гидрид урана изучался в Лос-Аламосе в качестве возможного материала для атомной бомбы. Предполагалось, что атомы водорода будут замедлять нейтроны и тем самым повышать вероятность их захвата ядрами урана-235. Однако на практике эта схема не сработала, и после проведенных в 1953 году неудачных полигонных испытаний была оставлена.

Питерсон и его единомышленники предлагают использовать гидрид урана уже не для начинки ядерных бомб, а как реакторное топливо. Проведенные ими расчеты показывают, что этом случае водород будет очень хорошо работать в качестве замедлителя нейтронов, обеспечивая самоподдерживающуюся цепную реакцию.

Схема нового реактора очень проста. Это герметизированный стальной контейнер поперечником всего в полтора метра, загруженный гидридом урана. Тепло из активной зоны отводится через систему труб, по которым циркулирует жидкий металл. А дальше работает стандартная схема: металл передает тепло парогенератору, пар вращает турбину, а она приводит в действие генератор электричества. Размеры генератора- вот что важно – таковы, что генератор фирмы Hyperion Power Generation может быть перевезен на автомобиле, поезде, небольшом корабле туда, где возникла необходимость в дополнительной электроэнергии, и установлен в подходящем месте.

Готовящийся к испытаниям реакторный модуль должен генерировать 70 тысяч киловатт тепловой энергии, которая обеспечит получение электрической мощности в 25 тысяч киловатт. Таким образом, расчетный коэффициент полезного действия установки составляет 35% – очень неплохой показатель. Фирма утверждает, что при полной загрузке ядерного топлива реактор будет работать не менее пяти лет. Потом его потребуется отправить на завод для извлечения ядерных отходов и новой заправки.

Реактор Питерсона – и это очень важно – сам поддерживает безопасный режим своей работы. Дело в том, что гидрид урана при температурах свыше 432 градусов Цельсия распадается на уран и водород. Поэтому реактор Питерсона в принципе не может пойти вразнос.

Если по каким-либо причинам скорость ядерных реакций увеличится выше расчетных показателей, активная зона нагреется выше критической температуры, и свободный водород начнет уходить из реактора в совмещенный с ним накопитель. В отсутствие водорода ядра урана-235 начнут поглощать нейтроны с меньшей интенсивностью, и темпы тепловыделения тут же уменьшатся. В результате начинка реактора охладится, атомы урана вновь соединятся с водородом, и реактор заработает в штатном режиме. Девиз фирмы Hyperion для нового поколения ядерных реакторов – экологически чистый, безопасный, недорогой, энергия доступна 24 часа в сутки 7 дней в неделю.

Во всяком случае, такова теория. Если она подтвердится в ходе испытаний прототипа реактора, фирма сможет приступить к производству серийных реакторных модулей, на которые уже имеются заказчики (правда, пока не в США, а в Европе). Руководство корпорации Hyperion надеется начать эти поставки летом 2013 года.


Источник: NanoNewsNet

2008-11-28

© 2010 Официальный сайт ОНУ имени И. И. Мечникова
При использовании материалов ссылка на сайт обязательна