«РОСАТОМ» / АО «ГНЦ РФ – ФЭИ»

Быстрый физический стенд БФС-1

Критический стенд БФС-1 предназначен для экспериментальных исследований полномасштабных моделей проектируемых исследовательских и энергетических быстрых реакторов мощностью до 1000 МВт (тепл.) с различными видами топлива, воспроизводящих материалов, теплоносителя (Na, Pb, Pb-Bi, вода, газ), различными компоновками активных зон и экранов, а также нейтронно-физических характеристик сборок простого состава – бенчмарков. Критический стенд БФС-1 также используется для экспериментальных исследований в обоснование ядерной безопасности технологий и производств топливного цикла.

Возможности cтенда

На критическом стенде БФС-1 может моделироваться металлическое, оксидное, монокарбидное и нитридное топливо. Количество делящихся материалов позволяет собирать полномасштабные модели активных зон и зон воспроизводства быстрых реакторов малой и средней мощности.

Наличие значительного количества диоксида нептуния и металлического тория позволяет проводить экспериментальные исследования активных зон быстрых реакторов, предназначенных для сжигания (трансмутации) младших актиноидов или наработки урана-233.

При исследовании критических сборок используются широкий набор методик, откалиброванных в международных экспериментах.

Техническое описание

Критический стенд БФС-1 имеет в своём составе критическую сборку, позволяющую моделировать реакторы на быстрых нейтронах с натриевым или тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями, реакторы типа ВВЭР с имитацией воды (блочками полиэтилена), с различными видами ядерного топлива.

Корпус критического стенда БФС-1 представляет собой вертикальный стальной бак диаметром 2 м и высотой 2,2 м. Бак полностью заполняется стальными или алюминиевыми трубами (~ 1500 шт.) диаметром 50×1 мм. В трубы загружаются таблетки топливных, воспроизводящих, конструкционных материалов и теплоносителя в порядке, количестве и пропорциях, в которых эти материалы входят в состав активных зон, зон воспроизводства и отражателей моделируемых реакторов.

Часть труб, размещенных в центральной части бака, выполняют функции органов аварийной защиты, компенсации реактивности и регулирования цепной реакции в активной зоне.

В качестве ядерного топлива используется композиция блочков металлического плутония, и/или урана, и/или диоксида урана (обогащение по 235U 36 % или 90 %) с блочками воспроизводящих или сырьевых материалов – металлического тория, урана и/или диоксида обеднённого урана.

Основные технические характеристики

Мощность 0,2 кВт

Замедлитель при моделировании легководных реакторов

Дистиллят, раствор борной кислоты, полиэтилен, графит
Моделируемый теплоноситель Na, Pb, Pb-Bi, вода, газ
Отражатель U, UO2, Pb, Pb-Bi, сталь и др.
Плотность потока быстрых нейтронов, макс. до 1010 см–2·с–1
Охлаждение активной зоны Естественная конвекция или принудительное воздушное охлаждение

Основные результаты и достижения

Критический стенд БФС-1 был введен в эксплуатацию в 1961 году.

На критическом стенде БФС-1:

  • изучались модели активных зон быстрых реакторов ИБР-2, БОР-60 и БН-350, МБИР, СВБР, а также модели зарубежных реакторов с целью обоснования проектных характеристик;
  • проведены уникальные исследования спектральных распределений нейтронов методом времени пролета с использованием ускорителя электронов – микротрона М-30;
  • выполнены исследования в обоснование безопасной эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах с натриевым или свинцовым теплоносителем и реакторов типа ВВЭР с МОХ-топливом;
  • разработаны и внедрены новые методики определения нейтронно-физических характеристик реакторов на быстрых нейтронах и реакторов типа ВВЭР;
  • выполнены эксперименты для верификации методик, уточнения нейтронных данных и программ расчёта нейтронно-физических характеристик реакторов на быстрых нейтронах и реакторов типа ВВЭР;
  • выполнены эксперименты по обоснованию безопасности топливного цикла и захоронения ЯМ в геологических формациях.

Планируемые эксперименты

В рамках Федеральной целевой программы «Ядерные энерготехнологии нового поколения» проведено техническое перевооружение критического стенда БФС.

Стенд БФС-1 планируется использовать как для проведения экспериментальных исследований в обоснование российских проектов быстрых реакторов нового поколения, так и для международного научно-технического сотрудничества.

Обучение персонала

На критическом стенде БФС-1 проводится обучение студентов НИЯУ МИФИ и специалистов организаций отрасли.