Беседы о ядерной энергетике, физике реакторов и технологии модульных быстрых реакторов с теплоносителем свинец-висмут

Предисловие
Список сокращений
Список обозначений
Введение
Глава 1. ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССОВ,
ПРОТЕКАЮЩИХ В РЕАКТОРЕ
1.1. Откуда берется ядерная энергия?
1.2. Почему осколки деления обладают очень
высокой радиоактивностью?
Глава 2. ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ ДЕЛЕНИЯ. ОСНОВНЫЕ
ПОНЯТИЯ
Глава 3. ПРИНЦИП РАБОТЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА
Глава 4. КЛАССИФИКАЦИЯ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ
4.1. Классификация реакторов по назначению
4.1.1. Реакторы для наработки оружейного
плутония
4.1.2. Реакторы атомных подводных лодок,
боевых надводных кораблей и гражданских судов
4.1.3. Реакторы атомных электростанций
4.1.4. Атомные станции теплоснабжения
4.1.5. Атомные теплоэлектроцентрали
4.1.6. Высокотемпературные реакторы для
производства высокопотенциального тепла
4.1.7. Атомные станции промышленного
теплоснабжения
4.1.8. Реакторы ядерных ракетных двигателей и
космических летательных аппаратов
4.1.9. Исследовательские реакторы
4.2. Классификация реакторов по энергетическому
спектру нейтронов
4.2.1. Реакторы на тепловых нейтронах
4.2.2. Реакторы на быстрых нейтронах
4.2.3. Реакторы на промежуточных нейтронах
4.3. Классификация реакторов по типу
используемого замедлителя нейтронов
4.3.1. Водный замедлитель (легкая вода)
4.3.2. Тяжелая вода
4.3.3. Замедлители из бериллия и оксида бериллия
4.3.4. Графитовый замедлитель
4.4. Классификация реакторов по типу
используемого теплоносителя
4.4.1. Легкая вода
4.4.2. Тяжелая вода
4.4.3. Органические жидкости
4.4.4. Расплавленные соли (жидкосолевые
реакторы)
4.4.5. Жидкие металлы
4.4.5.1. Легкие жидкометаллические
теплоносители на основе щелочных металлов
4.4.5.2. Тяжелые жидкометаллические
теплоносители
4.4.6. Газовые теплоносители
4.4.6.1. Углекислый газ
4.4.6.2. Гелиевый теплоноситель
4.4.6.3. Диссоциирующий газ N2O4
4.5. Классификация реакторов по принципу
преобразования энергии
4.5.1. Паротурбинное преобразование энергии
4.5.2. Газотурбинное преобразование энергии
4.5.3. Полупроводниковое термоэлектрическое
преобразование энергии
4.5.4. Термоэмиссионное преобразование энергии
4.6. Классификация реакторов по количеству
теплоотводящих контуров
4.6.1. Одноконтурные реакторы
4.6.2. Двухконтурные реакторы
4.6.3. Трехконтурные реакторы
4.7. Классификация реакторов по конструктивным
особенностям
4.7.1. Корпусные и канальные реакторы
4.7.2. Гомогенные и гетерогенные реакторы
4.8. Классификация реакторов по принципу
действия
Глава 5. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
НЕЙТРОНОВ С ЯДРАМИ ПРИ ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ
ДЕЛЕНИЯ
5.1. Микроскопические сечения
5.2. Зависимость микроскопических сечений от
энергии нейтронов
5.3. Макроскопические сечения
5.4. Средняя длина свободного пробега нейтронов
5.5. Расчет ядерных концентраций в материалах
5.6. Расчет гомогенизированных ядерных
концентраций
Глава 6. КОЭФФИЦИЕНТ РАЗМНОЖЕНИЯ
НЕЙТРОНОВ В БЕСКОНЕЧНОЙ СРЕДЕ
6.1. Формула четырех сомножителей
6.2. Коэффициент размножения на быстрых
нейтронах на 238U
6.3. Коэффициент использования тепловых
нейтронов
6.4. Вероятность избежать резонансного захвата
на 238U в процессе замедления
6.4.1. Основные понятия теории замедления
нейтронов
6.4.2. Расчет вероятности избежать резонансного
захвата на 238U в гомогенной среде
6.4.3. Влияние гетерогенного размещения урана и
замедлителя на вероятность избежать
резонансного захвата
6.5. Оптимальная гетерогенность активной зоны
Глава 7. ЭФФЕКТИВНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ
РАЗМНОЖЕНИЯ НЕЙТРОНОВ В РЕАКТОРЕ КОНЕЧНЫХ
РАЗМЕРОВ
7.1. Вероятность избежать утечки в процессе
замедления нейтронов
7.2. Вероятность избежать утечки в процессе
диффузии тепловых нейтронов
7.3. Расчет критического радиуса реактора
Глава 8. НЕЙТРОННО-ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ,
ПРОТЕКАЮЩИЕ В РЕАКТОРЕ В ХОДЕ
ЭКСПЛУАТАЦИИ
8.1. Процессы, сопровождающие выгорание
ядерного топлива
8.1.1. Выгорание 235U
8.1.2. Накопление осколков деления
8.1.3. Накопление 236U
8.1.4. Образование 239Pu
8.2. Отравление реактора
8.2.1. Отравление реактора 135Хе
8.2.2. Отравление реактора 149Sm
8.3. Обратные связи в реакторе
8.3.1. Роль обратных связей в обеспечении
безопасности
8.3.2. Коэффициенты реактивности в реакторах
ВВЭР
8.3.2.1. Обратная связь по температуре
теплоносителя
8.3.2.2. Обратная связь по температуре топлива
8.3.3. Коэффициенты реактивности в реакторе
РБМК
8.3.4. Обратные связи в реакторах на быстрых
нейтронах
8.3.5. Особенности управления реактором с
различными знаками мощностного коэффициента
реактивности
8.4. Временное поведение реактора при вводе
положительной реактивности
8.4.1. Кинетика реактора без учета
запаздывающих нейтронов
8.4.2. Кинетика реактора с учетом запаздывающих
нейтронов
8.4.3. Динамика аварийного разгона реактора
8.4.4. Вопросы пуска реактора из подкритического
состояния
8.4.5. Способы компенсации запаса реактивности
Глава 9. ТЯЖЕЛЫЕ АВАРИИ НА АТОМНЫХ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ
9.1 Краткий анализ аварии на 4-м блоке
Чернобыльской АЭС
9.2 Тяжелые аварии на АЭС "Три Майл Айлэнд" и
"Фукусима-1"
Глава 10. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
БЕЗОПАСНОСТИ
10.1. Реактор и источник энергии на органическом
топливе: принципиальные отличия с позиций
безопасности
10.2. Факторы опасности реакторов АЭС
10.3. Экономические аспекты безопасности.
Страхование риска
10.4. Физические и технические принципы
обеспечения безопасности реакторов
10.4.1. Первый класс аварий - реактивностные
аварии
10.4.2. Второй класс аварий - аварии с потерей
теплоносителя
10.4.3. Третий класс аварий - аварии, связанные с
химическими взрывами и пожарами по внутренним
причинам
10.4.4. Четвертый класс аварий - аварии с потерей
расхода теплоносителя через активную зону
10.4.5. Пятый класс аварий - аварии с течью
трубки парогенератора
10.4.6. Шестой класс аварий - аварии с потерей
внешнего отвода тепла
Глава 11. МОДУЛЬНЫЕ БЫСТРЫЕ РЕАКТОРЫ С
ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ СВИНЕЦ-ВИСМУТ СВБР-100 В
ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ
11.1. Опыт эксплуатации реакторов с
теплоносителем свинец-висмут на атомных
подводных лодках
11.1.1. Обоснование выбора сплава свинец-висмут
в качестве теплоносителя
11.1.2. Краткое описание схемы и конструкции РУ с
СВТ
11.1.3. Основные научно-технические проблемы,
решенные в ходе освоения РУ с СВТ
11.1.3.1. Технология свинцово-висмутового
теплоносителя
11.1.3.2. Обеспечение радиационной безопасности
при работах, связанных с загрязнением воздуха и
поверхностей оборудования полонием-210
11.1.3.3. "Замораживание-размораживание" СВТ в
РУ
11.1.3.4. Обеспечение высокой надежности
парогенератора
11.1.4. Анализ аварий
11.1.4.1. Аварии и инциденты на стенде 27/ВТ
(ФЭИ, г. Обнинск)
11.1.4.2. Авария на РУ левого борта АПЛ проекта
"645"
11.1.4.3. Аварии на РУ опытной атомной подводной
лодки проекта "705"
11.1.4.4. Авария на РУ головной АПЛ проекта
"705К"
11.1.4.5. Аварии на стенде КМ-1 (НИТИ, г.
Сосновый Бор)
11.1.5. Трудности базового обслуживания РУ АПЛ
11.1.6. Основные итоги эксплуатации РУ с СВТ
11.2. Основные положения концепции РУ СВБР-100
11.2.1. Общие принципы
11.2.2. Характерные особенности РУ СВБР-100
11.2.3. Обоснование выбора уровня мощности
11.2.4. Внутренняя самозащищенность и пассивная
безопасность РУ
11.2.5. Топливный цикл и потребление природного
урана
11.2.6. Концепция обращения с ОЯТ и РАО
11.2.7. Снижение риска распространения ядерных
делящихся материалов
11.2.8. Модульная структура ядерной
паропроизводящей установки энергоблока
11.2.9. Обеспечение конкурентоспособности
ядерной энергетики в условиях рыночной
экономики
11.2.10. Возможности многоцелевого применения
11.2.11. Соответствие основным требованиям к
инновационным ядерным энергетическим системам
IV-го поколения
11.2.12. Концепция коммерциализации
ПОСЛЕСЛОВИЕ
Приложение 1. Г. И. Тошинский. А. И. Лейпунский.
Каким я его помню
Приложение 2. Г. И. Тошинский. Ядерные
энергетические установки с теплоносителем
свинец-висмут для атомных подводных лодок
(фрагменты)
Приложение 3. М. П. Грабовский. Второй Иван.
Совершенно секретно (глава 26)
Приложение 4. А. Н. Румянцев. Пророк (фрагмент)
Приложение 5. Парадигмы адмирала Риковера
Об авторе