Специалисты Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) выполнили
критический эксперимент Deimos с использованием топлива типа TRISO из
урана повышенного обогащения (HALEU).
Работы были выполнены в национальном исследовательском центре
критических экспериментов
(National Criticality Experiments Research Center,
NCERC). Такие эксперименты необходимы для подготовки бенчмарков,
которые в дальнейшем будут использоваться для валидации нейтронно-
физических расчётных кодов.
Критстенды
В центре имеются два критстенда, Comet и Planet, которые ранее
использовались в экспериментальных программах для нужд перспективных
реакторов.
В конструкции обоих стендов имеются стационарная платформа и нижняя
подвижная плита (выход на критику происходит за счёт её перемещения). Кроме
того, на стендах есть электронагреватели.
Различие между стендами заключается в их размерах и допустимом весе
моделей. Критстенд Planet способен выдержать до 907,2 кг на стационарной
платформе и до 453,6 кг на подвижной плите. Некруглые величины связаны с
тем, что максимальные веса задавались в фунтах (2000 и 1000 фунтов,
соответственно).
Критстенд Comet выдерживает большие нагрузки - до 9072 кг и 907,2 кг на
стационарной платформе и подвижной плите, соответственно.
Предположительно, именно на критстенде Comet был выполнен эксперимент
Deimos.
Описание эксперимента
Согласно плану эксперимента, представленному на одном из открытых
мероприятий в США в 2023 году, собиралась модель, состоящая из топлива
TRISO с ураном HALEU (19,9% обогащение), графитового замедлителя и
бериллиевого отражателя.
Доля тепловых нейтронов в такой композиции должна составлять 84%.
Топливные блочки для эксперимента Deimos были взяты из хранилища центра
(ранее использовались в эксперименте под названием Compact Nuclear Power
Source). Они собираются в топливные элементы по 19 блочков в каждом,
которые вставляются в отверстия в графитовых блоках (замедлителе).
Следует отметить, что топливо TRISO, использованное в эксперименте Deimos,
отличается от современного топлива TRISO более высоким содержанием
топливной фракции (packing fraction PF равен 60%).
Отражатель собирается из подогнанных друг к другу небольших бериллиевых
блочков из запасников центра.
Модель с учётом отражателя представляет собой квадрат 114×114 см в
сечении. Активная (графитовая) часть модели представляет собой квадрат
78,14×78,14 см в сечении. Другие размеры даны на иллюстрациях ниже.
После выхода на критичность при комнатной температуре в программу
эксперимента включено измерение температурных эффектов реактивности.
Для этого производится нагрев модели с помощью электронагревателей со
скоростью 2°C в минуту с шагом 20°C. На каждом шаге производится
поиск нового положения нижней подвижной плиты, при котором
обеспечивается критическое состояние.
В сообщении нацлаборатории утверждается, что максимальный нагрев модели в
ходе эксперимента составил примерно 93°C.
Топливные блочки
