Diseños centrales de candidatos para el reactor de desafío transformacional
Autores: Ade, Brian J.; Betzler, Benjamin R.; Wysocki, Aaron J.; Greenwood, Michael S.; Chesser, Phillip C.; Terrani, Kurt A.; Jain, Prashant K.; Burns, Joseph R.; Hiscox, Briana D.; Rader, Jordan D.; Heineman, Jesse J. W.; Heidet, Florent; Bergeron, Aurelien; Sterbentz, James W.; Holschuh, Tommy V.; Brown, Nicholas R.; Kile, Robert F.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Las actividades iniciales del programa Transformational Challenge Reactor (TCR) se centraron en analizar y madurar cuatro conceptos de diseño de núcleo de reactor: dos sistemas de espectro rápido y dos sistemas de espectro térmico. Se ha implementado un enfoque rápido e iterativo a través del cual los diseños pueden ser modificados y analizados, y los subcomponentes pueden ser fabricados en paralelo en plazos de semanas en lugar de meses o años. Para cumplir con las iniciativas clave del programa (por ejemplo, cronograma, uso de materiales), se tuvieron en cuenta varias restricciones, incluida la disponibilidad de material fisible (menos de 250 kg de HALEU), disponibilidades de componentes, compatibilidad de materiales y capacidades de fabricación aditiva, lo que resultó en núcleos pequeños (menos de un metro cúbico de volumen) con viabilidad a corto plazo. Los diseños de espectro rápido no cumplieron con la restricción de material fisible, por lo que los sistemas de espectro térmico se convirtieron en el enfoque principal del diseño. Dado que se ha avanzado significativamente en materiales moderadores avanzados (YH) bajo el programa TCR, ahora son viables los sistemas de espectro térmico enfriados por gas que utilizan menos de 250 kg de HALEU y que ocupan menos de 1 m. Los diseños de dos de estos sistemas han evolucionado y madurado. En ambos conceptos de diseño de espectro térmico, se utiliza un flujo de refrigerante bidireccional. El refrigerante fluye hacia abajo a través de los elementos moderadores de YH y se invierte en un colector inferior y estructura de soporte del núcleo, y luego fluye hacia arriba a través o alrededor de los elementos de combustible. La principal diferencia entre los dos conceptos de diseño de espectro térmico son los elementos de combustible: uno utiliza combustible cerámico UO tradicional, y el otro utiliza partículas de combustible TRISO que contienen UN incrustadas en una matriz de SiC. La neutronicidad del núcleo y el rendimiento térmico de estos sistemas se evalúan y resumen aquí.
Descripción
Las actividades iniciales del programa Transformational Challenge Reactor (TCR) se centraron en analizar y madurar cuatro conceptos de diseño de núcleo de reactor: dos sistemas de espectro rápido y dos sistemas de espectro térmico. Se ha implementado un enfoque rápido e iterativo a través del cual los diseños pueden ser modificados y analizados, y los subcomponentes pueden ser fabricados en paralelo en plazos de semanas en lugar de meses o años. Para cumplir con las iniciativas clave del programa (por ejemplo, cronograma, uso de materiales), se tuvieron en cuenta varias restricciones, incluida la disponibilidad de material fisible (menos de 250 kg de HALEU), disponibilidades de componentes, compatibilidad de materiales y capacidades de fabricación aditiva, lo que resultó en núcleos pequeños (menos de un metro cúbico de volumen) con viabilidad a corto plazo. Los diseños de espectro rápido no cumplieron con la restricción de material fisible, por lo que los sistemas de espectro térmico se convirtieron en el enfoque principal del diseño. Dado que se ha avanzado significativamente en materiales moderadores avanzados (YH) bajo el programa TCR, ahora son viables los sistemas de espectro térmico enfriados por gas que utilizan menos de 250 kg de HALEU y que ocupan menos de 1 m. Los diseños de dos de estos sistemas han evolucionado y madurado. En ambos conceptos de diseño de espectro térmico, se utiliza un flujo de refrigerante bidireccional. El refrigerante fluye hacia abajo a través de los elementos moderadores de YH y se invierte en un colector inferior y estructura de soporte del núcleo, y luego fluye hacia arriba a través o alrededor de los elementos de combustible. La principal diferencia entre los dos conceptos de diseño de espectro térmico son los elementos de combustible: uno utiliza combustible cerámico UO tradicional, y el otro utiliza partículas de combustible TRISO que contienen UN incrustadas en una matriz de SiC. La neutronicidad del núcleo y el rendimiento térmico de estos sistemas se evalúan y resumen aquí.