Ядерные реакторы

Великобритания - реактор Магнокс

Первыми двумя реакторами в ядерном центре в г. Селлафильде (Великобритания) были реакторы «Виндскейл Пейл», представляющие собой реактор с графитовым замедлителем и воздушным теплоносителем. Эти реакторы использовались для наработки оружейного плутония. Они имели горизонтальные топливные каналы (в отличие от советского РБМК, в котором каналы были вертикальными). Эти реакторы имели 3444 топливных канала, 977 изотопных каналов. Тепловыделяющие элементы были длиной 285 мм и диаметром 25 мм. Мощность одного реактора - 180 МВт. Средний показатель выгорания топлива составлял 300 МВт*сутки/тонн, что вело к резкому росту производства оружейного 239Pu. Эти два реактора производили 35 кг оружейного плутония ежегодно. Мощность одного реактора составляла 180 МВт. Оба реактора «Виндскейл Пайл» были в эксплуатации с 1950 по 1957, когда пожар в реакторе №1 привёл к радиоактивному заражению значительной территории. Эта авария продемонстрировала серьёзные недостатки в конструкции этих реакторов с воздушным охлаждением, как с точки зрения техники, так и с точки зрения безопасности. Сочетание воспламеняющегося графита в активной зоне ядерного реактора и воздуха как охладителя представляло собой своего рода зажигательную бомбу.

Вторым поколением британских реакторов (пуск первого - 1956) были четыре реактора в г.Колдер. Все они были реакторами типа «Магнокс» с газовым охлаждением двуокисью углерода. Активная зона реактора состояла из нескольких графитовых стрежней, внутри каждого из которых имелся канал охлаждения. Название «Магнокс» происходит от ядерного топлива, применявшегося в этих реакторах. В качестве топлива использовался природный металлический уран, который помещался в специальную оболочку из оксида магния.

Магноксовый реактор (Magnox reactor) - газоохлаждаемый реактор с графитовым замедлителем, в котором теплоносителем является углекислый газ, а в качестве ядерного топлива используется природный уран. Наименование "магноксовый" произошло от названия материала топливной оболочки - сплава магния.

Газ выводился снизу бака реактора через активную зону на вершину бака. Это нагревало воду во вторичном контуре и превращало её в пар, что в свою очередь приводило в действие генератор электричества. Давление во вторичном контуре (в котором находилась вода) было выше, чем в первичном (в котором находился газ). Затем в больших башнях-градирнях происходило охлаждение пара до состояния воды. Большинство реакторов типа «Магнокс» для уменьшения давления внутри реактора имели большие круглые реакторные баки. Бак встроен в бетонный кожух для защиты от радиации. Одним из недостатков этих реакторов является то, что они, подобно многим российским, не имеют вторичной внешней оболочки - контэйнмента. Реакторы строились для производства оружейного плутония, но именно реакторы этого типа стали первыми в мире реакторами, производящими и подающими потребителю электричество. Мощность АЭС с реактором «Магнокс» - всего 50 МВт(э). Магноксовые реакторы имеют низкую выработку электроэнергии на единицу объема активной зоны и большое число твэлов. При температуре газа, достигающей 400оС, производится пар с более низкими параметрами, чем на ТЭС на угле. Общий тепловой кпд составляет 30%.

Строительство первого реактора AGR (advanced gas-cooled reactor, усовершенствованный реактор с газовым охлаждением) началось в Виндскейле/Селлафильде в 1958, а в 1962 произошёл его запуск. Этот реактор представлял собой дальнейшее развитие реакторов типа «Магнокс». Но было отличие: оболочка ядерного топлива сделана из нержавеющей стали, а в качестве топлива использовался не металлический природный уран, а керамический, обогащённый на 2%. Следующие модели реакторов типа AGR достигли широкого распространения в 70-е - 80-е годах. По сравнению с реакторами типа «Магнокс» новое поколение имело большую производительность - до 600 МВт, а затем и 1000 МВт(э). В реакторах AGR температура газа на выходе достигает 650оС, а кпд - 40%. Использование металлического топлива «Магнокс» стало основной причиной экологических проблем, связанных с безопасностью. Металлический уран быстрее подвергается коррозии при взаимодействии с водой, чем керамическое топливо на основе окиси урана. При взаимодействии с водой металлический уран образует окись урана и гидрид урана, оба легковоспламенимые вещества. Это представляет дополнительную угрозу безопасности реактора. Сильно корродируют и отработанные ТВЭЛы при их промежуточном хранении в бассейнах при АЭС.

В конце 20-го века, в рамках борьбы с потеплением климата, британское правительство приняло решение о сокращении использования в промышленности углекислого газа и строительство подобного типа реакторов было прекращено.

Тем не менее, в настоящее время Великобритания остаётся единственной в мире страной, до сих пор использующей на АЭС реакторы с газовым охлаждением (26 из 27). Реакторы подобного типа есть в Италии и Японии.


На главную