Вопрос 11 Реакторы с шаровой засыпкой.

В газовых реакторах расплавление топлива невозможно: вместо урановых стержней топливо примет здесь форму кусочков урана, рассеяных среди графитной гальки. Активная зона таких реакторов представляет собой засыпку шаровых ТВЭЛов, внутри графитовой оболочки в которой равномерно вкраплено ядерное топливо. Шаровая засыпка ТВЭЛов расположена в графитовом цилиндрическом отражателе. В нижней части отражателя она опирается на графитовый под конической формы с отверстиями для выгрузки ТВЭЛов. Использование шаровых ТВЭЛов позволяет производить их непрерывную перегрузку в активной зоне реактора, то есть выводить из активной зоны отработавшие ТВЭЛы и заменять их новыми.

Из-за небольших размеров ТВЭЛов и большого их количества каждый новый элемент вносит незначительную избыточную реактивность. Поэтому такой способ перегрузки топлива является безопасным. Реакторы ВТГР используют энергию деления тяжелых ядер не только для производства электроэнергии, но и для получения теплоты (до 1000 оС) в технологических процессах (например, в производстве некоторых химических продуктов). Кроме того, гамма–излучение выводимого из реактора топлива используется для ряда радиационно-химических процессов (например, облучения полиэтилена).

Используемый в качестве теплоносителя инертный газ (гелий) обладает хорошей термической и радиационной стойкостью, химической стабильностью, минимально поглощает и выделяет нейтроны. К тому же газовые реакторы продуктивнее водяных, так как способны разогреваться гороздо сильнее (температура теплоносителя). Достоинство гелия также в том, что инертный газ не сможет стать радиоактивным, как становития вода на охлаждаемых реакторах. Ядерная безопасность реактора обеспечивается следующими его свойствами: ядерное горючее в нем не может расплавиться, при отсутствии теплоносителя в зоне реакции не образуется критическая масса, при повышении температуры в аварийной ситуации цепная реакция самопроизвольно прекращается.

В центре каждой частицы топлива размером с маковое зернышко находится урановое ядро. Слои углерода и карбида кремния окружают радиоактивное урановое ядро. Каждый “камушек” в слое ”гальки”, покрывающей дно газового реактора, - это шарик из графита размером с теннисный мячик. Внутри этого графита рассеяны 15000 крошечных частичек урана весом 9 граммов. Реактор выстелен ”галькой” – 400000 шариков графита. Уран, рассеянный в этих шариках, выделяет тепло, которое собирает и передаёт гелий. Далее тепло можно использовать для производства электричества, очистки нефти, опреснения и запуска других производственных процессов.