Чистый и экологически безопасный усовершенствованный реактор (CAESAR) — это концепция ядерного реактора, созданная Клаудио Филиппоне, директором Центра передовых энергетических концепций в Университете Мэриленда в Колледж-Парке и руководителем текущего проекта CAESAR. Ключевым элементом концепции является использование пара в качестве замедлителя , что делает его типом реактора с пониженным замедлением воды . Поскольку плотность пара может контролироваться очень точно, Филиппоне утверждает, что его можно использовать для тонкой настройки нейтронных потоков , чтобы гарантировать, что нейтроны движутся с оптимальным энергетическим профилем для разделения238
92У
ядра – иными словами, вызывают деление .
Кажется, есть некоторые расхождения между материалом «обзора СМИ» и техническими подробностями:
Конструкция реактора CAESAR использует тот факт, что продукты деления и дочерние изотопы , полученные в результате ядерных реакций, также распадаются, производя дополнительные запаздывающие нейтроны . Филиппоне утверждает, что в отличие от реакторов деления с легким водяным охлаждением, где деление происходит в обогащенном 235У топливные стержни, замедлители которых охлаждаются жидкой водой, в конечном итоге создают максвелловский профиль потока тепловых нейтронов , профиль энергии нейтронов от запаздывающих нейтронов сильно варьируется. В обычном реакторе, как он предполагает, замедлитель замедляет эти нейтроны, так что они не могут вносить вклад в238
У
реакция;238
У
имеет сравнительно большое сечение для нейтронов при высоких энергиях.
Филиппоне утверждает, что при использовании пара в качестве замедлителя средняя энергия нейтронов увеличивается по сравнению с реактором с жидкой водой, так что запаздывающие нейтроны сохраняются до тех пор, пока не столкнутся с другим ядром. Получающаяся в результате чрезвычайно высокая нейтронная экономия , утверждает он, позволит поддерживать самоподдерживающуюся реакцию в топливных стержнях из чистого238
У
, после запуска реактора на обогащенном топливе.
Скептики [ кто? ]
, однако, отмечают, что, как правило, считается, что контролируемая, устойчивая цепная реакция невозможна с238
У
. Начиная с 1930-х годов физики использовали формулу шести факторов и ее производную формулу четырех факторов для расчета поведения ядерных цепных реакций внутри массы делящегося материала. [1] На основании этих расчетов даже бесконечно большая масса чистого U-238 (или даже природного урана) неспособна поддерживать цепную реакцию только с собственным производством нейтронов, поэтому требуется соединение охлаждаемого газом ядра быстрого спектра с замедляющей внешней секцией медленных нейтронов, или, в качестве альтернативы, требуется некоторый уровень обогащения делящегося материала. [2] Он может подвергнуться делению при ударе энергичного нейтрона с кинетической энергией более 1 МэВ . Но нейтроны высокой энергии, производимые238
У
деления (после быстрой потери энергии из-за неупругого рассеяния) сами по себе недостаточны для того, чтобы вызвать достаточное количество последовательных делений в238
У
для создания критической системы (такой, в которой число нейтронов, созданных делением, равно числу поглощенных). Вместо этого бомбардировка238
У
с нейтронами ниже порога деления 1 МэВ заставляет его поглощать их без деления (становясь239
У
) и распадаются путем бета-излучения на239
Пу
(который сам по себе является делящимся ). [3] Энергия запаздывающих нейтронов настолько мала, что вклад в238
У
деление составляет почти 0,0000, что требует некоторого количества делящегося материала для безопасного поддержания реактора в состоянии мгновенной критичности : (например,235
У
в природном уране и желательно также в некотором замедлителе, возможно, за пределами сверхбыстрого ядра). Максимальное отношение238
У
Деление ограничено физикой нейтронов до менее 100%, но более 40%, что позволяет даже относительно низкому коэффициенту конверсии 0,6 воспроизводить собственное топливо (без обогащения урана или производства Pu в другом месте). Коэффициент конверсии 0,6 достижим на практике (фактически достигается даже с конструкциями легководных реакторов, которые тратят много нейтронов на бор, у которого есть лучшие альтернативы).