EDN: CKTWLK
Авторы
Верещагина Т.Н., Логинов Н.И.
Организация
Акционерное общество «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
Верещагина Т.Н. – главный научный сотрудник, доктор технических наук. Контакты: 249033, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко, д. 1. Тел.: (484) 399-83-60; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Логинов Н.И. – главный научный сотрудник, доктор технических наук.
Аннотация
В связи с климатическими изменениями сегодня наблюдается тенденция перехода мировой энергетики на безуглеродные технологии, в том числе атомные. Особое беспокойство вызывает огромное количество дизельных и угольных станций в удаленных от централизованного энергоснабжения поселениях, в том числе в наиболее экологически уязвимом Арктическом регионе. Для большей части таких объектов необходимы мощности порядка 100 МВт и менее, поэтому в развитых странах активно ведутся разработки проектов атомных станций малой мощности (АСММ). Однако с уменьшением мощности возрастает удельная стоимость станции и ее обслуживания, и соответственно, возрастает цена электроэнергии. Чтобы сделать АСММ экономически приемлемой, необходимо снижать удельные массогабаритные характеристики и затраты энергии на собственные нужды. Для этого нужны принципиально новые технические решения. Одно из таких решений – это теплотрубные реакторы, в которых циркуляция теплоносителя происходит без насосов и вмешательства человека. Рост интереса к использованию тепловых труб в атомной энергетике демонстрирует тот факт, что за последние пять лет количество научно-технических публикаций в этой области выросло в три раза, а количество патентных документов удвоилось. Цель статьи – показать место и роль тепловых труб в современной атомной энергетике. В работе приведен обзор научно-технических и патентных публикаций за 2019–2023 гг., показаны преимущества использования тепловых труб. Приведены принципиально новые технические решения, появившиеся в последние годы в области ядерных микрореакторов с тепловыми трубами. Приведены примеры разрабатываемых проектов и результаты испытаний первого в мире теплотрубного ядерного микрореактора.
Ключевые слова
ядерные энергетические установки, атомные станции малой мощности, микрореакторы, тепловые трубы, патентный поиск, технические решения
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Кондратьева В. Арктика стала зоной противостояния России и США. Доступно на: (дата обращения 14.05.2024).
- Журавлев И.Б., Крупнова А.П., Птицын П.Б. Технологические и экономические аспекты проектов атомных станций малой мощности (АСММ). Аналитический отчет. М.: ЦАИР, ЧУ «Наука и инновации», 2020. 124 с.
- Small Modular Reactors: Challenges and Opportunities. NEA No. 7560, OECD 2021. 56 p.
- Current Status, Technical Feasibility and Economics of Small Nuclear Reactors. Paris: OECD Publ., 2011. Доступно на: https://www.oecd-nea.org/ndd/reports/2011/current-status-small-reactors.pdf (дата обращения 27.07.2024).
- Верещагина Т.Н., Логинов Н.И. Тепловые трубы в атомной энергетике. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2021, вып. 4, с. 213–233. DOI: 10.55176/2414-1038-2021-4-213-233.
- Логинов Н.И., Михеев А.В., Верещагина Т.Н. О разработке тепловых труб для ЯЭУ. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2021, вып. 3, с. 158–166. DOI: 10.55176/2414-1038-2021-3-158-166.
- Логинов Н.И., Пышко А.П., Михеев А.С., Денежкин И.А. Ядерный реактор с прямым преобразованием энергии за пределами активной зоны. Патент РФ № 2650885, 2018.
- Денежкин И.А., Кротов А.Д., Кухарчук О.Ф. и др. Автономные ядерные энергоисточники субмегаваттного класса. Избранные труды АО «ГНЦ РФ – ФЭИ». Обнинск, 2021, с.70–92.
- Логинов Н.И., Кротов А.Д., Михеев А.С. Активная зона ядерного реактора. Патент РФ № 2660942, 2018.
- Логинов Н.И., Литвинов В.В., Кротов А.Д. Активная зона ядерного реактора. Патент РФ № 2680250, 2019.
- Логинов Н.И., Михеев А.С., Кротов А.Д. Активная зона ядерного реактора. Патент РФ № 2687288, 2018.
- Chai Xiaoming, Zang Hongiliang at al. Multipurpose heat pipe reactor system based on thermophotovoltaic power generation. Патент CN111128413, 2022.
- He Mingjian, Qi Hong. Multi-effect space power supply device and method combined with near-field thermophotovoltaic system. Патент CN115163436, 2023.
- Liu Chengmin, Yang Hongrun, Chai Xiaoming. Heat pipe reactor system based on thermoacoustoelectricity. Патент CN111128409, 2022.
- Advances in Small Modular Reactor Technology Developments. 2022 Edition. Vienna: IAEA, 2022. Доступно на: https://aris.iaea.org/Publications/SMR_Book_2020.pdf (дата обращения 27.07.2024).
- Advances in Small Modular Reactor Technology Developments, A supplement to: IAEA Advances Reactors Information System (ARIS). 2020 Edition. Vienna: IAEA, 2020. Доступно на: https://aris.iaea.org/Publications/SMR_Book_2020.pdf (дата обращения 27.07.2024).
- Interim Report on Multi-unit/Multi-module Aspects Specific to SMRs. Vienna: IAEA, 2019. Доступно на: https://www.iaea.org/sites/default/files/19/12/smr_rf_dsa_interim_report.pdf (дата обращения 27.07.2024).
- Advances in Small Modular Reactor Technology Developments, A supplement to: IAEA Advances Reactors Information System (ARIS). 2018 Edition. Vienna: IAEA, 2018. Доступно на: https://aris.iaea.org/Publications/SMR-Book_2018.pdf (дата обращения 27.07.2024).
- Applicability of IAEA safety standards to non-water cooled reactors and small modular reactors. Safety Reports Series No. 123. Vienna: IAEA, 2023. 292 р.
- Yasir Arafat. eVinci™ Micro Reactor. Nuclear Plant Journal, March-April 2019, рp. 34–37.
- Król K., Witkowska A. and Ruszel M. Mobile Nuclear-Hydrogen Synergy in NATO Operations. Energies, 2021, vol. 14, p. 7955. DOI: https://doi.org/10.3390/en14237955.
- Mcclure P.R., Poston D.I., Dasari V.R., Reid R.S. Design of Megawatt Power Level Heat Pipe Reactors. Los Alamos: Los Alamos National Lab, 2015.
- Guanghui Jiao et al. Thermal-hydraulic and load following performance analysis of a heat pipe cooled reactor. Nuclear Engineering and Technology, (article in press). DOI: https://doi.org/10.1016/ j.net.2023.12.024.
- Yunqin Wu, Youqi Zheng, Qichang Chen, at all. Conceptual design of a MW heat pipe reactor. Nuclear Engineering and Technology, 2024, vol. 56, pp. 1116–1123. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.net.2024.02.009.
- Umair Aziz, Zafar U. Koreshi, Hamda Khan, Shakil R. Non-uniform fuel distribution and thermo-mechanical analysis of a 1 MW thermal power micronuclear heat pipe reactor. Heliyon, 2024, vol. 10, e25343.
- Wenwen Zhang, Kaichao Sun. Preliminary design and assessment of a heat pipe residual heat removal system for the reactor driven subcritical facility. Nuclear Engineering and Technology, 2021, vol. 53, p. 3879.
- Sung Hoon Choi, Sung Nam Lee, Chang Keun Jo, Chan Soo Kim. Conceptual core design and neutronics analysis for a space heat pipe reactor using a low enriched uranium fuel. Nuclear Engineering and Design, 2022, vol. 387, p. 111603.
- Gibson M., Poston D., Mcclure P.R., Godfroy T., Sanzi J., Briggis M.H. The Kilopower Reactor Using Stirling TechnologY (KRUSTY) Nuclear Ground Test Results and Lessons Learned. Proc. 2018 International Energy Conversion Engineering Conference. Cincinnati, USA, 2018. AIAA 2018-4973.
- David I. Poston, Marc A. Gibson, Thomas Godfroy, Patrick R. McClure. KRUSTY Reactor Design. Nuclear Technology, 2020, vol. 206:sup1, pp. 13–30.
- Patrick R. McClure, David I. Poston, Steven D. KRUSTY Experiment: Reactivity Insertion Accident Analysis. Nuclear Technology, 2020, vol. 206,·pp. S43–S55.
- Poston D.I., Gibson M.A., Rene G. Sanchez, Patrick R. McClure. Results of the KRUSTY Nuclear System Test. Nuclear Technology, 2020, vol. 206:sup1, pp. 89–117.
- Poston D.I., Gibson M.A., Patrick R. McClure & Rene G. Sanchez (2020) Results of the KRUSTY Warm Critical Experiments. Nuclear Technology, 2020, vol. 206:sup1, pp. 78–88.
УДК 621.039.52.034.6
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2024, № 3, c. 238-256
