Коэффициент воспроизводства топлива

Принцип работы ядерного реактора. Основные элементы конструкции ядерного реактора.

Ядерная энергия, выделяемая в реакторной установке (РУ) за счет деления топлива, преобразуется в тепловую, для чего через реактор при помощи главного циркуляционного насоса (ГЦН) прокачивается теплоноситель (вода). Теплоноситель из реактора поступает в парогенератор (ПГ), где передает тепловую энергию рабочему телу (пар). Пар из парогенератора поступает в турбогенератор (ТГ), где происходит преобразование тепловой энергии в электрическую. Далее пар конденсируется в конденсаторе (К) и рабочее тело (вода) конденсатным (КН) и питательным (ПН) насосом через систему регенераторов низкого (РНД) и высокого (РВД) давления подается в парогенератор.

Основные ядреные реакции внутри активной зоны

В большинстве реакторов на тепловых нейтронах топливом служит ²³⁵U.

²³⁵U + n ® f ® E = 200 МэВ/дел

® ²³⁶U (в значительно меньшей степени)

²³⁸U + n ® ²³⁹U -b® ²³⁹Np -b® ²³⁹Pu

²³⁹Pu + n ® f (E_Pu > E_U)

® ²⁴⁰Pu (в значительно меньшей степени).

Т. е. в реакторе кроме деления с образованием продуктов деления и выделения энергии происходит изменение изотопного состава топлива (накопление Pu).

При определенных условиях Pu может получиться больше, чем делится U. После переработки ²³⁹Pu может быть использован в качестве топлива.

Эффективное получение Pu производится в реакторах, работающих на быстрых нейтронах.

Основные энергетические показатели реактора

Коэффициент воспроизводства топлива

где: M_загр и M_выгр – массы загружаемого и выгружаемого топлива в реактор.

Для реакторов, работающих на тепловых нейтронах (ВВЭР, РБМК) КВ» 0,5

Для реакторов на быстрых нейтрона КВ до 2.

Перспективными являются станции реакторами БРЕСТ (быстрый реактор со свинцовым теплоносителем). КВ = 1. Но станция включает химическое производство, что позволяет внутри станции перерабатывать и повторно использовать наработанное топливо.

Широкое использование Th в качестве топлива позволяет не только увеличить энергоресурсы, но ториевые реакторы позволяют получить КВ = 1 даже на тепловых нейтронах.