Универсальный испытательный реактор - Versatile Test Reactor

Трехмерное изображение универсального испытательного реактора

В Универсальный испытательный реактор (VTR) - проект, который в настоящее время разрабатывается в США. Департамент энергетики построить реактор на быстрых нейтронах к 2026 г.

История

После Испытательная установка Fast Flux и Экспериментальный реактор-размножитель-II (EBR-II) были выведены из эксплуатации в 1992 и 1994 годах, соответственно, Соединенные Штаты остались без реактора на быстрых нейтронах в их парке. Исследования на быстрых нейтронах были ограничены несколькими ограниченными реакторами, расположенными в России, включая Бор-60.[1] Для решения этой проблемы Закон о возможностях инноваций в ядерной энергии от 2017 года включал положение, предписывающее Министерству энергетики приступить к планированию источника быстрых нейтронов.[2] Конгресс включил в бюджет 35 миллионов долларов в 2018 году и 65 миллионов долларов в 2019 году. В феврале 2019 года VTR утвердил Критическое решение 0, продемонстрировав необходимость выполнения миссии, требующей инвестиций, что стало первым в серии утвержденных проектов. В то время, Министр энергетики Рик Перри объявила о начале проекта универсального испытательного реактора.[3] В ноябре 2019 г. Battelle Energy Alliance, организация, которая управляет Национальная лаборатория Айдахо, объявила о выражении заинтересованности (EOI) в поиске отраслевого партнера для проектирования и строительства видеомагнитофона.[4] В январе 2020 года сотрудничество между GE Hitachi Nuclear Energy (GEH) и TerraPower при поддержке Энергия Северо-Запад было объявлено.[5]

Потенциальными площадками для строительства VTR, которые рассматриваются, являются Национальная лаборатория Ок-Ридж и Национальная лаборатория Айдахо.[6] Ожидается, что после завершения окончательного проектирования решение о строительстве видеомагнитофона будет принято в 2022 году.[7]

Исполнительный директор Универсального испытательного реактора - доктор Кемаль Пасамехметоглу.[8]

Концептуальный дизайн

Четыре национальные лаборатории, Национальная лаборатория Айдахо, Аргоннская национальная лаборатория, Национальная лаборатория Лос-Аламоса, и Национальная лаборатория Окриджа работал с университетами и коммерческими предприятиями, чтобы разработать концептуальные проекты, сметы затрат и сроков, а также поддержку.[9][10]

Вероятный дизайн будет с натриевым охлаждением Реактор мощностью 300 мегаватт на базе GE-Hitachi С ПРИЗМА реактор. В предлагаемом первом топливе будет использоваться топливо из уран-плутоний-циркониевого сплава. Такое легированное топливо ранее было испытано в реакторе EBR-II. Позднее реакторное топливо могло состоять из других смесей и различного обогащения урана и плутония и могло использовать другие легирующие металлы вместо циркония.[11] Энергетических объектов для ВТР не планируется. [12]

GE Hitachi и TerraPower, базирующаяся в штате Вашингтон ядерная компания, соучредителем которой является Билл Гейтс, недавно объединились, чтобы продолжить государственно-частное партнерство по строительству универсального испытательного реактора для Министерства энергетики США в Национальной лаборатории Айдахо.[13]

Планируемые возможности

В отчете Управления ядерной энергии (NE) Министерства энергетики США (NEAC) Консультативного комитета по ядерной энергии (NEAC) «Оценка задач и требований к новому испытательному реактору в США» рекомендуется наличие в США возможностей для проведения испытаний на быстрых нейтронах внутри страны. Соображения по поводу такой возможности включают:[14]

  • Среда интенсивного нейтронного облучения с прототипным спектром для определения устойчивости к облучению и химической совместимости с другими материалами реактора, особенно с теплоносителем.
  • Тестирование, обеспечивающее фундаментальное понимание характеристик материалов, валидацию моделей для более быстрой разработки в будущем и валидацию характеристик материалов в инженерном масштабе в поддержку усилий по лицензированию.
  • Универсальные возможности тестирования для решения различных технологических возможностей, а также устойчивые и адаптируемые среды тестирования.
  • Сфокусированное облучение, долгосрочное или краткосрочное, с экспериментальными приборами с большим набором инструментов, а также возможность проводить измерения на месте и быстрое извлечение образцов.
  • Ускоренный график для восстановления и поддержания технологического лидерства США и обеспечения конкурентоспособности промышленных предприятий США на рынках передовых реакторов. Это может быть достигнуто за счет использования зрелых технологий для конструкции реактора (например, натриевого теплоносителя в быстром реакторе бассейнового типа с топливом из металлических сплавов) при одновременном обеспечении инновационных экспериментов.

Эти запланированные возможности примерно аналогичны возможностям испытательного реактора на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем мощностью 400 МВт. Испытательная установка Fast Flux, расположенный в Хэнфорд сайт в состоянии Вашингтон, который был списан в 1992 году.

Предварительные требования, отвечающие этим соображениям, включают:

  • Обеспечить высокий пиковый поток нейтронов (энергия нейтронов более 0,1 МэВ) с помощью прототипа энергетического спектра нейтронов на быстрых нейтронах; целевой поток 4 × 1015 нейтронов на квадратный сантиметр в секунду (нейтронов / см2-сек) или больше.
  • Обеспечение высокой мощности дозы нейтронов для испытаний материалов [количественно измеряется смещением на атом]; цель - 30 перемещений на атом в год или больше.
  • Обеспечьте длину облучения, подходящую для испытаний топлива быстрых реакторов; цель - от 0,6 до 1 метра.
  • Обеспечьте большой объем облучения в центральной области; цель - 7 литров.
  • Обеспечьте инновационные возможности тестирования за счет гибкости конфигурации тестирования и среды тестирования (охлаждающих жидкостей) в замкнутых контурах.
  • Предоставьте возможность тестировать передовые датчики и контрольно-измерительные приборы для основных и тестовых позиций.
  • Ускорение жизненного цикла эксперимента за счет легкого доступа к вспомогательным средствам для изготовления экспериментов и пострадиационных исследований.
  • Обеспечение управления жизненным циклом (хранение отработавшего ядерного топлива в ожидании окончательного захоронения) топлива для привода реактора (топливо, необходимое для работы реактора) при минимизации затрат и воздействия на график.
  • Сделайте объект доступным для тестирования как можно скорее, используя проверенные технологии с высоким уровнем технологической готовности.

Использует

Создание среды для испытаний на быстрых нейтронах имеет важное значение для разработки следующего поколения ядерных технологий и конструкций реакторов, многие из которых полагаются на быстрые нейтроны для создания устойчивой цепной реакции, которая генерирует тепло.

Видеомагнитофон будет использоваться при испытании перспективного ядерного топлива, материалов, приборов и датчиков. Это также позволит Министерству энергетики модернизировать свою основную инфраструктуру исследований и разработок в области ядерной энергетики и провести испытания важнейших передовых технологий и материалов, необходимых для оживления ядерной энергетики США.[15]

Оппозиция

Эдвин Лайман, старший научный сотрудник и и.о. директора Проекта ядерной безопасности некоммерческой организации Союз неравнодушных ученых, поставил под сомнение необходимость в реакторе на быстрых нейтронах, заявив, что существующие установки могут быть использованы для производства быстрых нейтронов.[16]

В заводчик конструкция реактора производит больше расщепляющегося материала в форме плутония, что вызывает опасения распространения. «В этих реакторах нет ничего хорошего», - сказал он. «Я думаю, что в отделе [энергетики] есть любовь к плутонию, которая является иррациональной».[17]

использованная литература

  1. ^ «ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ - УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ РЕАКТОР».
  2. ^ «Закон о возможностях инноваций в ядерной энергии 2017 года».
  3. ^ "Секретарь Перри запускает проект универсального испытательного реактора для модернизации инфраструктуры ядерных исследований и разработок". Министерство энергетики.
  4. ^ «Battelle Energy Alliance объявляет о возможностях партнерства для установки на быстрых нейтронах». Получено 7 мая 2020.
  5. ^ «GEH и Terrapower будут сотрудничать в разработке VTR в США». Nuclear Engineering International.
  6. ^ Джон, Хутари. «Испытательный реактор может быть построен в Ок-Ридже, штат Айдахо». Ок-Ридж сегодня.
  7. ^ «УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ РЕАКТОР (ВТР)». Национальная лаборатория Айдахо.
  8. ^ «Обзор универсального испытательного реактора» (PDF).
  9. ^ «НАЦИОНАЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ ПРЕМИЯ IDAHO ВЫДАЕТ ФИНАНСИРОВАНИЕ УНИВЕРСИТЕТАМ ЗА РАЗНООБРАЗНЫЕ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ РЕАКТОРОВ». Национальная лаборатория Айдахо.
  10. ^ «Национальная лаборатория Айдахо выделяет средства на проекты под руководством университетов». Energy.gov.
  11. ^ «Уведомление о намерении подготовить заявление о воздействии на окружающую среду для универсального испытательного реактора». Федеральный регистр.
  12. ^ Адриан, Чо. «Министерство энергетики продвигается вперед со спорным испытательным реактором». Наука.
  13. ^ Патель, Сонал (23 января 2020 г.). «Интерес к универсальному испытательному реактору Министерства энергетики возрастает». Журнал Power.
  14. ^ «Уведомление о намерении подготовить заявление о воздействии на окружающую среду для универсального испытательного реактора». Федеральный регистр.
  15. ^ «Универсальный испытательный реактор (ВТР)».
  16. ^ Лайман, Эдвин. «Существуют более быстрые, дешевые, безопасные и надежные альтернативы предложенному Министерством энергетики США испытательному реактору за несколько миллиардов долларов».
  17. ^ «Министерство энергетики США хочет построить ядерный испытательный« быстрый »реактор». Мировая энергия.