МИРРА
Проект ядерного реактора, сопряженного с ускорителем протонов

Корпус реактора MYRRHA и его внутренние части
Корпус реактора MYRRHA, вид в разрезе

MYRRHA ( Multi-purpose hYbrid Research Reactor for High-tech Applications ) — это проект ядерного реактора, соединенного с ускорителем протонов . Это делает его системой, управляемой ускорителем (ADS). MYRRHA будет быстрым реактором с охлаждением свинцом-висмутом с двумя возможными конфигурациями: подкритической или критической. [1]

Проект управляется SCK CEN , Бельгийским центром ядерных исследований. Его конструкция будет адаптирована в зависимости от опыта, полученного в ходе первого исследовательского проекта с небольшим протонным ускорителем и эвтектической мишенью из свинца и висмута : GUINEVERE. [2]

Ожидается, что MYRRHA будет построен в 2036 году, а первая фаза ( ускоритель линейного акселератора на 100 МэВ) будет завершена в 2026 году, если будет успешно продемонстрирована. [3]

Концепция

В традиционном ядерном реакторе , вырабатывающем энергию , ядерное топливо устроено таким образом, что два или три нейтрона, высвобождаемые в результате деления, будут побуждать один другой атом в топливе к делению. Это известно как критичность . Для поддержания этого точного баланса используется ряд систем управления, таких как стержни управления и нейтронные яды . В большинстве таких конструкций потеря управления может привести к неконтролируемой реакции, нагревающей топливо до тех пор, пока оно не расплавится. Различные системы обратной связи и активные элементы управления предотвращают это.

Концепция ряда усовершенствованных конструкций реакторов заключается в том, чтобы расположить топливо так, чтобы оно всегда находилось ниже критического уровня. В нормальных условиях это привело бы к его быстрому «выключению», поскольку количество нейтронов продолжало бы падать. Для того чтобы производить энергию, необходимо обеспечить какой-то другой источник нейтронов. В большинстве конструкций они поставляются из второго гораздо меньшего реактора, работающего на топливе с высоким содержанием нейтронов, например, на высокообогащенном уране. Это основа для быстрого реактора-размножителя и подобных конструкций. Для того чтобы это работало, реактор обычно должен использовать теплоноситель с низким поперечным сечением нейтронов, вода слишком сильно замедлит нейтроны . Типичными теплоносителями для быстрых реакторов являются натрий или свинец-висмут.

В реакторе с ускорителем эти дополнительные нейтроны вместо этого поставляются ускорителем частиц . Они производят протоны, которые выстреливаются в мишень, обычно из тяжелого металла. Энергия протонов заставляет нейтроны выбиваться из атомов в мишени, процесс, известный как нейтронное расщепление. Затем эти нейтроны подаются в реактор, составляя количество, необходимое для возвращения реактора к критичности. Конструкция MYRRHA использует свинцово-висмутовое охлаждающее топливо в качестве мишени, выстреливая протонами непосредственно в активную зону реактора.

Компоненты

MYRRHA — это проект исследовательского реактора, который в настоящее время находится в стадии разработки , направленный на демонстрацию осуществимости концепций ADS и быстрого реактора со свинцовым охлаждением , с различными исследовательскими приложениями от облучения отработанного топлива до испытаний облучения материалов. [4] Разрабатывается линейный ускоритель, который должен обеспечить пучок быстрых протонов, который попадает в мишень расщепления , производя нейтроны. Эти нейтроны необходимы для поддержания работы ядерного реактора при работе в подкритическом режиме, но для повышения его универсальности реактор также спроектирован для работы в критическом режиме с зонами быстрых нейтронов и тепловых нейтронов.

Ускоритель

Ускоритель будет разгонять протоны до энергии 600 МэВ с током пучка до 4 мА. В субкритическом режиме, если ускоритель останавливается, мощность реактора немедленно падает. Чтобы избежать тепловых циклов, ускоритель должен быть чрезвычайно надежным. MYRRHA стремится к тому, чтобы не было более 10 отключений дольше трех секунд за 100 дней. [5] Первая стадия прототипа ускорителя была запущена в 2020 году. [6]

Ускоритель и две мишени называются «Минерва», а их строительство началось в 2024 году. [7]

ИЗОЛ@МИРРА

Высокая надежность и интенсивный ток пучка, необходимые для работы такой машины, делают протонный ускоритель потенциально интересным для онлайн- разделения изотопов . Фаза I проекта поэтому также включает проектирование и технико-экономическое обоснование ISOL@MYRRHA для исследования экзотических изотопов. [8]

Мишень для расщепления

Протоны сталкиваются с жидкой эвтектикой свинца и висмута . Высокий атомный номер мишени приводит к образованию большого количества нейтронов посредством расщепления . [9]

Реактор

Реактор бассейнового типа, или петлевого типа, будет охлаждаться эвтектикой свинец-висмут. Разделенный на зону быстрых нейтронов и зону тепловых нейтронов, реактор планируется использовать смешанный оксид урана и плутония (с 35 мас. % PuO
2). [10]

Предусмотрены два режима работы: критический и субкритический.

В докритическом режиме реактор планируется запустить с критичностью ниже 0,95: в среднем реакция деления вызовет менее одной дополнительной реакции деления, реактор не имеет достаточного количества делящегося материала для поддержания цепной реакции самостоятельно и полагается на нейтроны из мишени расщепления. В качестве дополнительной функции безопасности реактор может пассивно охлаждаться, когда ускоритель выключен. [9]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Мюллер, Алекс К. (2013). «Трансмутация ядерных отходов и будущий демонстратор MYRRHA». Журнал физики: Серия конференций . 420 (1): 012059. arXiv : 1210.4297 . Bibcode : 2013JPhCS.420a2059M. doi : 10.1088/1742-6596/420/1/012059 .
  2. ^ "Гибридный реактор-ускоритель успешно прошел испытания". 12 января 2012 г.
  3. ^ "Myrrha planning". Архивировано из оригинала 17 апреля 2019 года . Получено 17 апреля 2019 года .
  4. ^ "Сайт МАГАТЭ, "MYRRHA, инновационная и уникальная исследовательская установка по облучению"" (PDF) .
  5. ^ «Краткое изложение итогового отчета — MAX (MYRRHA Accelerator eXperiment, программа исследований и разработок)».
  6. ^ "Протоны Мирры ускорены впервые". 20 июля 2020 г. Получено 14 июня 2021 г.
  7. ^ «Работы начинаются на первой фазе Мирры». World Nuclear News. 28 июня 2024 г.
  8. ^ "ISOL@MYRRHA: Фундаментальная физика в MYRRHA" . Получено 14 июня 2021 г.
  9. ^ ab "MYRRHA Reactor" . Получено 14 июня 2021 г. .
  10. ^ "MYRRHA: Многоцелевая система с ускорителем для исследований и разработок" (PDF) . Получено 14 июня 2021 г.
  • МИРРА официальный сайт
  • Isol@MYRRHA официальный сайт
  • Официальный сайт SCK CEN
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=MYRRHA&oldid=1232045553"