20.05.2019
ФЭИ: моделирование реакторов будущего
Специальный репортаж Антона Подковенко
Критический стенд БФС-2 предназначен для исследования нейтронно-физических характеристик моделей быстрых реакторов большой мощности.
За время работы критических стендов БФС накоплен большой опыт по их эксплуатации и проведению экспериментов. Коэффициент использования стендов составляет примерно 0,80.
На критических стендах БФС-1, БФС-2 проведены в рамках международного сотрудничества экспериментальные программы с Францией, США, Китаем, Республикой Корея, Японией, Индией и другими странами. С целью отработки методик была реализована скоординированная программа экспериментов на критических стендах БФС, MASURKA (Франция), FCA (Япония).
Техническое описание
Критический стенд БФС-2 в настоящее время является самым большим действующим критическим стендом в мире. Размеры стенда позволяют осуществить полномасштабное моделирование активных зон и экранов быстрых реакторов мощностью до 3000 МВт (эл.), а также внутрикорпусных защит и внутриреакторных хранилищ с различными видами топлива, воспроизводящих материалов, теплоносителя (Na, Pb, Pb-Bi и др).
Критический стенд БФС-2 конструктивно аналогичен стенду БФС-1, но имеет большие размеры, что позволяет собирать на нем модели быстрых реакторов большой мощности. Диаметр бака 5 м, высота 3,3 м, количество труб (топливных стержней) в баке около 10000.
На стенде БФС-2 может быть задействовано 8 органов аварийной защиты, 9 компенсаторов реактивности, состоящих из шести труб, 3 регулирующих органа.
Критический стенд БФС-2 оснащен различными экспериментальными устройствами, позволяющими быстро и удобно проводить исследования, в частности, с использованием координатного манипулятора, осуществляющего перестановку труб в баке критсборки, перемещение образцов и детекторов по объему критической сборки в автоматизированном режиме управления, работу в режиме осциллятора.
В качестве ядерного топлива используется композиция блочков металлического плутония, и/или урана, и/или диоксида урана (обогащение по 235U 36 % или 90 %) с блочками воспроизводящих или сырьевых материалов – металлического тория, урана и/или диоксида обеднённого урана.
Основные технические характеристики
| Мощность | 1 кВт |
| Замедлитель при моделировании легководных реакторов |
Дистиллят, раствор борной кислоты, полиэтилен, графит |
| Моделируемый теплоноситель | Na, Pb, Pb-Bi, вода, газ |
| Отражатель | U, UO2, Pb, Pb-Bi, сталь и др. |
| Плотность потока быстрых нейтронов, макс. | до 109 см–2·с–1 |
| Охлаждение активной зоны | Естественная конвекция или принудительное воздушное охлаждение |
Основные результаты и достижения
Критический стенд БФС-2 был введен в эксплуатацию в 1971 году.
Основное направление экспериментальных работ представляет собой изучение нейтронно-физических характеристик проектируемых реакторов большой мощности. Проводилось полномасштабное моделирование активных зон и внутренних зон воспроизводства, том числе перспективных реакторов нового поколения типа БН-800. Исследовались композиции с урановым, плутониевым и смешанным топливом как с гомогенной, так и с гетерогенной композициями активных зон. Эти работы позволили обосновать важнейшие проектные характеристики реакторов.
Наряду с этим проводились и так называемые интегральные эксперименты, которые важны для выявления модельных погрешностей.
Планируемые эксперименты
В рамках Федеральной целевой программы «Ядерные энерготехнологии нового поколения» проведено техническое перевооружение критического стенда БФС, он открыт для международного сотрудничества.