ТОПЛИВО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕАКТОРА НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ С АКТИВНОЙ ЗОНОЙ В ВИДЕ СОЛЕВОГО РАСПЛАВА ДЛЯ КОНВЕРСИИ ТОРИЯ-232 В УРАН-233
FUEL FOR FAST NEUTRON POWER REACTOR WITH CORE IN FORM OF MOLTEN SALT FOR CONVERTING THORIUM-232 TO URANIUM-233

Предлагаемое решение направлено на создание новых поколений энергетических реакторов (ЯР) на быстрых нейтронах (БН) с активной зоной (AЗ) в виде солевых расплавов, способных конвертировать торий-232 в уран-233.
Известен патент № 2344500, зарегистрированный в Госреестре РФ 20.01.2009 на изобретение «Ядерный реактор с активной зоной в виде солевого расплава» (опубликовано 20.01.2009. Бюл. № 2), в котором исходное топливо представляет собой простую систему - эквимолярную смесь хлоридов калия и обогащенного по изотопу 235 урана. За счет потоков быстрых нейтронов при делении ядер U-235 идут реакции конверсии ядер U-238 в ядра Рu-239.
2
4
3
При накоплениях «оружейного» плутония-239 целесообразно использовать его в энергетических ЯР в сочетании с торием и достичь приемлемых коэффициентов воспроизводства урана-233. Именно для этого предлагается заменить исходное ЯТ в прототипе на КСl-MgCl-ThCl-PuCl.
Технический результат и раскрытие изобретения заключается в том, что, задав в исходный состав ЯТ значительную массу плутония-239, далее по мере его асимптотического «выгорания» без какой-либо переработки ЯТ будет использоваться получаемый за счет конверсии тория уран-233. Понадобится только периодически пополнять и поддерживать необходимое количество тория в AЗ.
2
3
3
В качестве конкретного примера реализации предлагаем использовать в опытном ЯР на БН, мощностью 400 МВт (эл.) исходный состав ЯТ (мас.%): КСl-24+MgCl-16+ThCl4-30+PuСl-30 с плотностью 2,53 г/см при рабочей температуре 550-560°С.
АЗ
АЗ
3
Интенсивный теплоотвод жидким теплоносителем - свинцом - и цепные реакции деления ядер плутония-239 совместно с образующимися ядрами урана-233 обеспечиваются при размерах цилиндрической AЗ: D=180 см и Н=180 см. Объем AЗ - V=4578120 см, а масса AЗ - М=10772 кг. В этой массе солевого расплава AЗ содержится:
тория  1385 кг.
плутония  1544 кг.
АЗ
Расчетные коэффициенты воспроизводства урана-233 достигают КВ=0.3, а при использовании зоны воспроизводства (ЗВ) в виде цилиндрического экрана из диоксида тория суммарный KB может составить 1,2.