Физические основы обезвреживания долгоживущих радиоактивных отходов стр.48

Таким образом, для безопасности быстрого реактора-выжига-теля МА, нужно, во-первых, чтобы он имел весьма малые размеры и, во-вторых, содержание МА в топливе должно быть ограничен ным. Последнее необходимо для сохранения достаточно большой эффективной доли запаздывающих нейтронов. Исследования показали, что этим требованиям можно удовлетворить, если в таком реакторе доля делений на МА не превысит 30-40%, а размеры активной зоны будут соответствовать мощности в несколько сотен МВт.

Иными словами, нейтронно-физические свойства МА не позволяют осуществить безопасное их сжигание в критическом быстром реакторе, содержащем только МА в качестве топливной загрузки. Во избежание неблагоприятного влияния нейтронно-физических свойств МА на безопасность быстрого реактора в настоящее время рассматривается подкритический режим сжигания МА.

П.2.5. Подкритические системы для сжигания МА

В качестве таких систем могут выступать ЭЛЯУ, в подкритиче-ском бланкете которых размещаются МА, или термоядерные установки также с подкритическим бланкетом. Общим для этих систем является следующее: во-первых, подкритический бланкет с МА, ни при каких условиях не достигающий критичности, и, во-вторых, мощный источник нейтронов для поддержания цепной реакции.

В настоящее время считается, что слабоподкритический бланкет, характеризующийся величиной эффективного коэффициента размножения Кэф = 0,95, достаточно безопасен с точки зрения реактив-ностных аварий. Наиболее продвинутым направлением в исследованиях является ЭЛЯУ со слабоподкритическим бланкетом, подпитываемым нейтронами, рождающимися в мишени в результате каскадного процесса при бомбардировке ее ускоренными протонами.

Оценим мощность протонного ускорителя, необходимую для поддержания цепной реакции в таком бланкете. Для этого запишем в квазикритическом приближении интегральный баланс процессов в таком бланкете:

где Ь - утечка нейтронов из бланкета; • Ф - У - поглощение нейтронов благодаря захвату и делению; V^ -Е^ -Ф-У - рождение нейтронов в объеме бланкета; Ф - средняя плотность потока ней-троновв бланкете.

Так как бланкет подкритический, то делением на Кэф < 1 источника нейтронов деления в этом уравнении обеспечивается стационарное поддержание цепной реакции. Представим член источника нейтронов в виде двух слагаемых:

Первые три слагаемых - это скорости реальных процессов, происходящих в бланкете, а последнее слагаемое в левой части уравнения имеет смысл тех дополнительных нейтронов, которые обеспечивают поддержание стационарного баланса процессов в под-критическом бланкете. То есть - это слагаемое в определенном смысле и определяет источник нейтронов (./ист), поступающих в бланкет из мишени:

Величина (Еу-Ф-Р) является скоростью делений в бланкете, что пропорционально мощности бланкета. Поэтому соотношение между интенсивностью источника нейтронов в мишени и скоростью делений в бланкете выглядит следующим образом:

Зная выход нейтронов из мишени в расчете на один ускоренный протон Сп , нетрудно получить оценку соотношения между мощностью пучка ускорителя Иуск. и мощностью, выделяющейся в блан-кете Жбл.:


⇐ вернуться назад | | далее ⇒