UHTREX

UHTREX

초고온 원자로 실험(UHTREX)은 1959년부터 1971년[1][2] 사이에 로스앨러모스 국립연구소에서 원자력 [3]발전 비용 절감 연구의 일환으로 가동된 실험용 가스 냉각 원자로이다.그 목적은 냉각 [4]루프의 오염 단점과 단순 연료 사용의 장점을 테스트하고 비교하는 것이었다.그것은 [5]1969년에 처음으로 완전한 권력을 얻었다.

이 실험은 이전 ROVER [1]프로젝트에서 개발한 기술을 기반으로 한 것입니다.

노심 설계

UHTREX 코어는 고체 흑연으로 구성된 수직 중공 회전 실린더(터렛)로 구성되었습니다.

UHTREX 노심 수직 단면 1

실린더는 70인치였다.OD x 23인치ID x 39 인치노심에는 312개의 연료 채널이 있어요채널은 각각 24개 채널의 13개 층에 배치된 15도 간격으로 코어 주위에 방사상으로 균등하게 배치되어 있었습니다.각 채널은 최대 4개의 연료 요소를 수용하고 실린더 내부까지 완전히 확장되었습니다.최대 [4]출력일 때 코어를 원격으로 재급유할 수 있습니다.연료 주입에는 교환이 필요한 요소가 포함된 채널로 코어를 회전시키고 새 요소를 밀어 넣는 작업이 포함되었습니다.사용된 원소는 중앙으로 밀려나와 수거할 원자로 바닥으로 떨어지게 된다.최대 출력에서 원자로는 연료 원소의 농축과 다공성에 따라 하루에 1~6개의 연료 원소를 사용했다.그것은 3MW의 열에너지를 생산했다.

이점

일반적인 원자로는 연료 펠릿을 피복하거나 연료봉 내부의 연료 펠릿을 밀봉하거나 별도의 배관을 통해 냉각수를 작동시킴으로써 냉각수가 연료 펠릿에 직접 접촉하는 것을 방지한다.이렇게 하면 냉각 매체의 오염을 방지할 수 있습니다.밀폐형 연료 어셈블리의 단점 중 하나는 연료 요소 내부에 핵분열 생성물이 축적되는 이다.이러한 제품 중 일부는 연료의 상당 부분이 소모되기 훨씬 전에 궁극적으로 낮은 효율로 이어지는 반응에 독을 가합니다.이 때 원자로는 재연료를 필요로 한다.연료와 냉각수를 분리하여 보관하는 것도 설계상의 큰 문제를 야기할 수 있습니다.예를 들어, 이를 위해 필요한 금속 배관은 일반적으로 연료 펠릿보다 훨씬 낮은 융점 이상의 온도에서 작동할 수 없습니다.이는 원자로의 이론상 최대 열효율을 낮춘다.

UHTREX는 긴 중공 실린더 모양의 [4]다공질 탄소 압출 연료 요소를 사용했습니다.연료 원소는 다공질 탄소 실린더에 질산우라닐 수용액을 진공 함침시킨 후 공기 건조하여 용해로에서 소성하여 최종적으로 다공질 흑연 [4]매트릭스에 단단히 고정된 산화우라늄 코팅을 생성함으로써 제조되었습니다.이 연료는 그 당시 다른 유형의 연료보다 제조 비용이 상당히 저렴할 것으로 예상되었다.이러한 유형의 연료의 주요 장점은 달성 가능한 높은 온도와 더불어 펠릿의 다공성으로 인해 핵분열 생성물에 의해 생성된 대부분의 독이 연료 밖으로 이동할 수 있다는 것이었다.그런 다음 냉각수 스트림에 의해 독이 운반되어 최종적으로 걸러지고 제거됩니다.이를 통해 펠릿 교체가 필요하기 전에 연료를 더 많이 연소할 수 있습니다([4]최대 50%).

단점들

다공질 원자로 연료의 주요 단점은 모든 펌프, 압축기열교환기를 포함한 전체 1차 냉각 루프가 핵분열 [4]생성물에 의해 고도로 오염된다는 것이다.오염된 냉각수 누출로 인한 오염은 작업자와 환경에 중대한 위험을 초래할 수 있습니다.오염도가 높기 때문에 최종 연료 공급을 위해 원자로 용기를 열 수 없다.따라서 원자로는 원격 온라인 주유용으로 설계되었다.

사양

UHTREX의 [4]사양은 다음과 같습니다.

  • 연료 - 고농축 우라늄
  • 정격 전원 - 3 MW (열)
  • 심재 - 흑연
  • 모델레이터 - 흑연
  • 원자로 용기 - 직경 1.75인치 탄소강 구체 13피트 2인치 두께.
  • 연료 채널 - 312 채널각각 1.1인치입니다.ID, 23.5인치 길이, 최대 4개의 연료 요소를 수용할 수 있습니다.
  • 연료 요소 - 1인치OD, 0.5인치ID 및 5.5인치(25.4mm x 12.7mm x 139.7mm).
  • 코어 전력 밀도 - 1.3 W/cc
  • 연료 사용률 - 최대 50%
  • 냉각수 - 500psi(3.45MPa)의 헬륨
  • 냉각수 온도 - 흡입구 1600°F, 배출구 2400°F(871°C 및 1316°C)
  • 냉각수 유량 - 시간당 10,250파운드(1.294kg/s)

여기서 ID와 OD는 각각 내경 및 외경입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b 1983년 봄 Los Alamos Science Winter/Spring Bradbury Years (로스 Alamos 국립연구소).
  2. ^ 1983년 봄/겨울 로스앨러모스 과학연구소(로스앨러모스 과학연구소)의 Agnew Years from Los Alamos Science Winter/봄.
  3. ^ ATOM 11권 51호(1974년 1월~2월)
  4. ^ a b c d e f g h 초고온 원자로 실험(UHTREX) 위험 보고서, Los Alamos 과학 문서 #LA-2689(1962)
  5. ^ 로스앨러모스 국립연구소 역사의 이정표, 로스앨러모스 과학문서 번호 21-1993.