Нейтронная радиография

19. Чему равно время удвоения реактора-размножителя на быстрых нейтронах мощностью 1000 МВт, работающего при КПД 40 %, если #в=0,05 и р„ = 50 кВт/кг (предположим, что /2 = *р)?

В Великобритании в 1963 г. был пущен экспериментальный реактор мощностью 15 МВт, затем была введена в эксплуатацию АЭС Даунри с прототипным реактором мощностью 250 МВт. После накопления опыта предполагается построить АЭС с реактором на быстрых нейтронах мощностью 1300 МВт.

В настоящее время многие трудности в создании АЭС уже преодолены. Ввод в действие Ленинградской и Нововоронежокой АЭС с реакторами на тепловых нейтронах мощностью по 1 млн. кВт открывает широкие перспективы строительства в СССР типовых АЭС, удельные капитальные вложения в которых значительно снизятся, а себестоимость производства электроэнергии будет ниже по сравнению с крупными тепловыми электростанциями с энергетическими блоками мощностью 300 тыс. кВт.

Обширные исследования и разработки по программе создания реакторов-размножителей на быстрых нейтронах ведутся во Франции, США, Великобритании, ФРГ и Японии. Интересно отметить, что в США вслед за первыми исследовательскими реакторами еще в 1956 г. было начато, по-видимому, преждевременное строительство АЭС им. Энрико Ферми с реактором на быстрых нейтронах мощностью 60 МВт. В 1963 г. реактор был пущен, и его эксплуатация продолжалась по октябрь 1966 г., когда произошла авария с расплавлением тепловыделяющих элементов. Ликвидация аварии заняла почти четыре года. В конце концов там было принято решение этот реактор законсервировать. В настоящее время основные усилия в США направлены на реализацию проекта демонстрационной АЭС с БН с жидкометаллическим теплоносителем мощностью около 400 МВт, пуск которого намечен на 1983 г. В Великобритании в 1963 г. был пущен экспериментальный реактор в Дунрее мощностью 15 МВт, затем была введена в эксплуатацию АЭС с прототипным реактором мощностью 250 МВт. После накопления опыта предполагается построить АЭС с реактором на быстрых нейтронах мощностью 1300 МВт.

Главная надежда энергетиков — использование так называемых реакторов-размножителей, реакторов на быстрых нейтронах. В них первоначально заложенный уран почти полностью превращается в плутоний, который тоже является атомным «горючим». Совсем как в знаменитой сказке братьев Гримм о чудесном горшочке! Реактор такого типа успешно эксплуатируется в Советском Союзе уже более 10 лет в атомном опреснителе на полуострове Мангышлак. А совсем недавно реакторный блок на быстрых нейтронах мощностью 600 тысяч киловатт введен в строй на Белоярской АЭС. Советский Союз в области строительства реакторов на быстрых нейтронах значительно опередил все другие страны.

Накопленный опыт сооружения и эксплуатации атомных электростанций позволил сделать вывод о целесообразности строительства АЭС мощностью 2—4 млн. кВт с наиболее технически совершенными и экономичными реакторами (два на тепловых нейтронах мощностью 1 млн. кВт и 440 тыс. кВт и один— на быстрых нейтронах — 600 тыс. кВт).

До сих пор в электроэнергетике ПНР основную роль играют ТЭС, работающие на угле. К концу текущего десятилетия в стране планируется строительство атомной электростанции мощностью 800 тыс. кВт. За период 1980— 1990 гг. общую мощность АЭС Польши намечено довести до 8 млн. кВт. К 1990 г. предполагается построить АЭС с реакторами на быстрых нейтронах мощностью 1000 МВт. К 2000 г. ПИР, видимо, будет располагать АЭС общей мощностью 20 ГВт.

В осуществлении этой программы в 1973 г. начато строительство опытной АЭС с реактором-размножителем на быстрых нейтронах мощностью 312 МВт. Остальные АЭС будут оснащаться реакторами на обычной воде. К 2000 г. общую мощность АЭС предполагается довести до 25 000 МВт. Промышленное освоение реакторов-размножителей предполагается в конце 80-х годов.

В сттэоительстпя Айг я™**^ „,„_--._ —-„„„uj^ Ulinil Сшл, одновременно проводя исследования и в своей стране. На современном этапе развития атомной энергетики упор делается на реакторы с обычной водой, но проводятся исследования по разработке и других реакторов. В конце 1976 г. в префектуре Оараи построен опытный реактор-размножитель на быстрых нейтронах мощностью 50 тыс. кВт, результаты его работы будут использованы при проектировании реактора-размножителя мощностью 300 тыс. кВт. Цз

Первый реактор на быстрых нейтронах был создан в США и установлен на АЭС Энрико-Ферми. Коэффициент использования АЭС составил лишь 3,4%. Реактор этот был демонтирован. В настоящее время работают опытные реакторы-размножители в США, Франции и Советском Союзе. Мощность реакторов в первых двух странах 250 МВт. В СССР на одной из АЭС работает реактор-размножитель мощностью 350 тыс. кВт. Сооружается атомный реактор на быстрых нейтронах мощностью 600 тыс. кВт. В США АЭС с реакторами-размножителями мощностью 350—400 тыс. кВт предполагается ввести в эксплуатацию в 1980 г. в Ок-Ридже.

В десятой пятилетке начались работы по использованию ядерного топлива для производства тепловой энергии, начато сооружение первых атомных станций теплоснабжения (ACT) мощностью по 3600 ГДж/ч каждая в Горьком и Воронеже. Введены в работу первый реактор водоводяного типа (ВВЭР-1000) мощностью 1 млн. кВт на Нововоронежской АЭС и мощный атомный реактор на быстрых нейтронах мощностью 14

Нейтронная радиография. . . 337

Методы переноса изображения Нейтронная радиография г_ Ядерные реакторы, генераторы нейтронов, радиоактивные источники Активируемые экраны-преобразователи и радиографиче-. ские пленки Радиоактивные изделия. Изделия из легких материалов, расположенные за оболочками из тяжелых металлов. Композиционные материалы Нечувствительность метода к сопутствующему излучению, источником которого является изделие или окружающие предметы. Возможность обнаруживать различные изотопы одного и того же элемента. «Прозрачность» для нейтронов тяжелых металлов и «непрозрачность» легких материалов Громоздкость радиографического оборудования при использовании выведенного из ядерного реактора потока нейтронов. Малая плотность потока нейтронов у генераторов, что ограничивает создание передвижных устройств

Нейтронная радиография

Нейтронная радиография — метод неразрушающего контроля, основанный на просвечивании исследуемого объекта коллимированным пучком нейтронов и регистрации теневого изображения объекта на рентгеновской пленке или другом детекторе (рис. 39).

Нейтронная радиография

Нейтронная радиография

Уже сейчас можно предположить, что особенно интенсивно будут развиваться нейтронная радиография, электрорадиография, дефектоскопия электронами, голография и многие другие сравнительно недавно появившиеся методы контроля. Большие преимущества открывают комбинированные методы, взаимно дополняющие друг друга, например электромагнитноакустический, рентгенотелевизионный, акустико-топографический, термоэлектрический, магнитооптический, термоакустический и т. д.

В зависимости от используемого излучения применяются несколько методов радиографии: гаммаграфия, нейтронная радиография и радиография с использованием тормозного (рентгеновского) излучения. Каждый метод имеет свою сферу использования, дополняя один другой. Гаммаграфия используется преимущественно при контроле качества изделий, расположенных в труднодоступных местах, в полевых и монтажных условиях, а тормозное излучение радиоактивных изотопов—при радиографии тонкостенных объектов. Нейтронная радиография — единственный метод, обеспечивающий контроль качества тяжелых металлов, водородсодержащих материалов, а также радиоактивных изделий.

Метод переноса изображения Нейтронная радиография п-Излучение Металлические активируемые экраны Радиографические пленки

Вместе со старыми методами контроля используются и новые: микроволновые методы, контроль с использованием акустической эмиссии, лазерная голография, нейтронная радиография, импульсная скоростная рентгенография, тепловые методы контроля и др. При контроле сложных систем, состоящих из большого количества компонентов, получают огромное количество данных, которые необходимо быстро обработать. В связи с этим были созданы установки неразрушающего контроля, включающие электронно-вычислительные машины.

Ряд задач неразрушающего контроля качества целесообразно решать, применяя нетрадиционные или редко используемые методы, основанные на реализации специфичных методик, или с помощью особых линий излучений. К числу таких методов контроля, применение которых сейчас расширяется, относятся: нейтронная радиография, протонная радиография, авторадиография, метод проникающих радиоактивных газов, контроль с помощью позитронов. Контроль этими методами производится по технологии, близкой к известным в радиографии, и др.