Вчені з Техаського університету розробили нове покоління реакторів, які будуть безпечніше від існуючих і не допустять повторення таких катастроф, як на Фукусімі. Про це пише журнал Nuclear Technology.
Доктор Жан Рагузу і доктор Мауріціо Едуардо Тано Ретамалес з Департаменту ядерної інженерії в Техаському Університеті провели повноцінний аналіз безпеки нового, четвертого покоління реакторів. У таких реакторах з гальковим шаром використовуються сферичні паливні елементи, що нагадують гальку, і рідкий теплоносій (зазвичай газ).
«Можна уявити реактор як велике відро з 40 000 тенісних м’ячів всередині», – відмічає Рагузу.
Під час аварії, коли газ в активній зоні реактора починає нагріватися, холодне повітря починає підніматися, цей процес відомий як охолодження внаслідок природної конвекції. Крім того, паливні кульки зроблені з піролітичного вуглецю і трьохструктурно-ізотропних частинок, що робить їх стійкими до температур до 1 600 градусів Цельсія. Як дуже високотемпературний реактор (VHTR), реактори з гальковим шаром можуть охолоджуватися внаслідок пасивної природної циркуляції, що робить теоретично неможливим виникнення аварії, подібної до Фукусімі.
Однак при нормальній роботі галька охолоджується високошвидкісним потоком. Цей потік створює рух навколо камінчиків палива і між ними, подібно до того, як порив вітру змінює траєкторію руху тенісного м’яча. Розробники вивчили процес тертя між камінчиками та вплив цього тертя в процесі охолодження.
«Ми визначили місцезнаходження цих” тенісних м’ячів “за допомогою методу дискретних елементів, в якому ми враховуємо рух і тертя між усіма тенісними м’ячами, викликані потоком, – сказав Тано. – «Пов’язана модель потім перевіряється на відповідність тепловим вимірам в експерименті SANA».
Експеримент SANA проводився на початку 1990-х і вимірював, як механізми в реакторі міняються місцями при передачі тепла від центру циліндра до зовнішньої частини. Цей експеримент дозволив Тано і Рагузе отримати стандарт, за яким вони могли б перевіряти свої моделі.
В результаті команди розробили об’єднану модель обчислювальної гідродинаміки та методів дискретних елементів для вивчення перебігу над шаром гальки. Ця модель тепер може бути застосована до всіх високотемпературних реакторів з гальковим шаром і є першою обчислювальною моделлю такого роду, яка робить це. Подібні інструменти дуже високої точності дозволяють постачальникам розробляти більш досконалі реактори.
Натхнення: hightech.fm