Energetyka jądrowa

Reaktor prędki powielający FBR

Reaktor Super Phenix w elektrowni Creys-Malville we Francji
fot. Reaktor Super Phenix w elektrowni Creys-Malville we
Francji
Najbardziej zaawansowanym w rozwoju spośród reaktorów prędkich powielających jest reaktor chłodzony ciekłym sodem LMFBR. Reaktory sodowe mają trzy obiegi chłodzenia: pierwotny - zawierający sód radioaktywny, pośredni - zawierający sód nieaktywny, i wtórny (roboczy) obieg parowo-wodny. W obu obiegach sodowych panuje niskie ciśnienie co zmniejsza wyraźnie prawdopodobieństwo uszkodzenia się wymiennika sód-sód i przedostania się radioaktywnego sodu do obiegu pośredniego. Ze względu na temperaturę topnienia sodu 98°C, urządzenia obu obiegów sodowych muszą być podgrzewane (także przy wyłączonym reaktorze), aby nie dopuścić do zestalenia się sodu.

Reaktory sodowe są wykonywane w dwóch odmianach konstrukcyjnych: basenowej i pętlowej. W układzie basenowym cały obieg pierwotny (z wymiennikami sód-sód i pompami obiegowymi) jest umieszczony w dużym zbiorniku (basenie) wypełnionym sodem. Wypływa z niego do wytwornicy pary sód obiegu pośredniego, po czym wraca z powrotem. W układzie pętlowym elementy obiegu pierwotnego są wyodrębnione i umieszczone w osobnych zbiornikach (jak w reaktorach PWR).

Reaktor prędki powielający

Prace nad reaktorami prędkimi są prowadzone od ponad 30 lat i doprowadziły do zbudowania wielu reaktorów prototypowych, z których największy BN-600 o mocy elektrycznej 600 MW uruchomiono w Biełojarsku (ZSRR) w 1982 roku. Pierwszy w pełnej skali komercjalny reaktor prędki Super Phenix o mocy elektrycznej 1200 MW został uruchomiony w 1985 r. w elektrowni Creys-Malville we Francji. Obydwa wymienione reaktory są typu basenowego.

Wszystkie elementy obiegu pierwotnego reaktora Super Phenix, tj. rdzeń o mocy cieplnej 3000 MW, cztery główne pompy obiegowe sodowe i osiem wymienników sód-sód, są umieszczone w cylindrycznym zbiorniku o średnicy 21 m, wykonanym ze stali austenitycznej. Obieg pośredni stanowią cztery pętle sodowe. Para przegrzana o parametrach 17,7 MPa i 487°C, wytwarzana w czterech wytwornicach o wydajności po 340 kg/s napędza dwie turbiny o mocy 600 MW każda.

W centralnej części rdzenia są umieszczone zestawy paliwowe zawierające 15 - 18% plutonu. Otacza je płaszcz utworzony z zestawów materiału paliworodnego (zubożony UO2). Podobnie w każdym pręcie paliwowym strefa centralna jest wypełniona pastylkami (UO2 + PuO2), a strefy górna i dolna - pastylkami ze zubożonego UO2. W ten sposób paliwo w rdzeniu jest ze wszystkich stron otoczone warstwą materiału paliworodnego. Współczynnik powielania w reaktorze Super Phenix wynosi 1,18 maksymalne wypalenie 70 MWd/kg (6,08 TJ/kg), a sprawność ogólna elektrowni 40%.