Podkritický reaktorový systém (blanket)
Použití urychlovače k pohánění (řízení) reaktorových systémů určených pro "jaderné
spalování" radioaktivních odpadů (štěpných produktů) i pro výrobu elektrické energie
(spalovaním aktinidů) umožňuje jaderné reaktory provozovat s podkritickým množstvím
jaderného paliva. Systém pracuje jako násobící soustava s vnějším zdrojem neutronů.
Obávaná havárie typu nekontrolovatelného nadkritického stavu by tak byla vyloučena.
Tepelný výkon podkritického systému může být poměrně snadno ovládán např.
nastavováním výkonu svazku protonů, resp. jiných urychlovaných částic. Ovšem ani použití
klasických reaktorových řídících systémů není předem vyloučeno.
Vlastní podkritický reaktor (blanket) může být považován za druhou oblast
intenzivního výzkumu. I zde se představy poměrně rychle vyvíjejí a krystalizují. Jedním z
nejperspektivnějších řešení je ze současného hlediska toto atypické uspořádání: pevný grafit
jako moderátor a tekuté palivo (tvořené především aktinidy a štěpnými produkty) na bázi
fluoridů. Zřejmě však ještě důležitější, než vlastní blanket (včetně řízení jeho výkonu) bude
podrobné studium fyzikálních předpokladů a podmínek transmutačních procesů a možného
vlivu vysokých hustot toku neutronů na konstrukční materiály.
Z hlediska reaktorové fyziky lze problematiku systému ADTT věcně členit na tři
základní problémové oblasti (dílčí problémy):
- Teoretické i experimentální studium problematiky aplikace vnějšího zdroje neutronů
pro řízení podkritického systému (jaderného transmutoru).
- Neutronika (statika) speciálního uspořádání jaderného paliva na bázi fluoridových
solí v heterogenní mříži blanketu jaderného transmutoru.
- Časové chování (kinetika) systému neutronový zdroj (proměnné intenzity) -
podkritický systém a vývoj automatizovaného řídícího systému.
Řěšení problematiky spojeného systému podkritický reaktor-neutronový zdroj např.
iniciovaný urychlovačem je vázané na znalost jaderných dat a interakcí. V případě, že
zdrojem neutronů jsou tříštivé reakce iniciované vysoce energetickými protony (1 až 2
GeV), pohybuje se energie neutronů v intervalu od několika set MeV až po tepelnou oblast
se střední energií 0,025 eV. V současné době je hlavním problémem doplnit data pro
energie vyšší než 20 MeV, neboť tato oblast leží za hranicí intervalu energií přicházejících
do úvahy v současných reaktorových systémech.
Nový typ reaktorového systému (tj. podkritický násobící systém s externím
neutronovým zdrojem) vyžaduje i nové systémy kontroly a měření jeho hlavních
charakteristik. Základní veličinou je stupeň podkritičnosti, který se dosud tradičně zjišťoval
na základě měření prostorového rozložení neutronových toků (indukovaných aktivit,
tepelných výkonů, apod.) v dostatečně velkých (tzv. asymptotických) oblastech. Tento
způsob není realizovatelný v relativně malých nebo silně heterogenních systémech. Na
druhé straně, zesílení neutronů zdroje závisí na stupni podkritičnosti a porovnáním různě
silných zdrojů v jednom místě, nebo pohybem zdroje uvnitř násobícího systému a měřením
dynamiky rozběhu a poklesu v jednom místě by mělo být možné nalézt násobící
charakteristiky systému (v analýze musí být zahrnuty zpožděné neutrony). Tradičně
používaný koeficient násobení kef má dobrý smysl pouze v oblasti, kdy kef . 1, což při silné
podkritičnosti není splněno a k popisu je v takovém případě nutno nalézt jiné (dynamické)
charakteristiky než jsou statická vlastní čísla.
Podkritický reaktor
Zpět na
úvodní stránku