TechnologySide

Некоторые аспекты оптимизации параметров ядерного топлива для ВВЭР

Во втором случае возрастают и линейные нагрузки. Кроме того, для увеличения загрузки топлива в твэл исключаются отверстия в таблетках. В результате этого возрастают средняя температура топлива и количество аккумулированного тепла в двуокиси урана.

Установленные расчетным путем количественные изменения характеристик позволяют сделать вывод, что некоторые параметры, сравниваемые с соответствующими критериями, имеют незначительные отклонения и, по-видимому, приемлемы (запас до кризиса теплоотдачи, давление под оболочкой твэл и др.) Другие как, например, коэффициенты реактивности по температуре замедлителя, хотя и имеют небольшие изменения по величине, однако, изменяют свой знак (- на +), что в соответствии с российскими нормами вообще для ВВЭР недопустимо (в критическом состоянии), и требуется введение выгорающего поглотителя в топливо. Третьи параметры заметно изменяют численные значения (например, температуры двуокиси в центре таблеток), и, хотя они остаются приемлемыми для стационарного режима работы, могут заметно увеличить температурный выбег оболочек в аварийных процессах с течью I контура и повлиять на число твэл, разгерметизирующихся в таких случаях, а значит и на суммарный выход активности в реакторное помещение и в окружающую среду. Это особенно важно учитывать в анализах безопасности, т.к. аварийный режим может происходить при увеличенной глубине выгорания в новом топливе (что является основной целью вносимых изменений), когда при переходе через определенное граничное значение резко возрастает выход продуктов деления из двуокиси урана под оболочку твэл уже в стационарном режиме.

При аналогичной схеме размещения ТВС в активной зоне (отечественного производства и зарубежного поставщика) имеет место значительное различие в неравномерности распределения энерговыделения при увеличенной продолжительности топливного цикла в случае измененных ТВС. Если изменить схему размещения ТВС с целью выравнивания распределения энерговыделения, эффект от внесенных изменений уменьшается.

При проведении анализов реактивностных аварий (выброс органа СУЗ) следует особое внимание уделять не только достигаемым параметрам процесса, но и специфике поведения облученного материала оболочек твэл зарубежной поставки. Известны данные [ 3], согласно которым облученный циркаллой-4 допускает существенно более низкую энтальпию энерговыделения, чем облученный сплав Э-110. Вследствие этого конечной целью анализа реактивностной аварии должно быть не только вычисление средней энтальпии по радиусу таблетки, максимальных температур оболочек и % толщины их окисления, а определение увеличенного числа разгерметизирующихся твэл и выброса активных продуктов деления в сравнении с проектным случаем.

Аналогичные расчеты по указанным направлениям проводились и проводятся для ТВС реактора ВВЭР-1000.

В таблицах 1 и 2 представлены некоторые результаты нейтронно-физических, теплогидравлических и термомеханических расчетов применительно к твэлам, ТВС и активным зонам реакторов ВВЭР-440 и ВВЭР-1000.

Некоторые расчетные значения параметров указывают на необходимость дальнейших анализов безопасности для определяющих проектных режимов. Эти анализы проводятся в настоящее время, причем конечной целью намечено получение количественных характеристик по числу разгерметизирующихся твэл и по выбросам активности в постулируемых авариях и сопоставление их с действующими в настоящее время нормативными пределами (в частности, с гайдом YVL6.2 (Финляндия), согласно которому число повреждающихся твэл не должно превышать 10% от полного количества в постулируемых авариях класса 2).

Из сказанного выше не следует, что совершенствование топлива для ВВЭР с учетом повышающихся требований по обеспечению безопасности в новых проектах нецелесообразно. Наоборот, соответствующие проработки должны проводиться, в том числе и применительно к эксплуатируемым реакторам. Но одновременно с необходимым углублением исследований по традиционным конструкциям необходимо расширить объем поисков и при более решительных изменениях конструкции твэл и ТВС, поскольку это может привести к положительным результатам по многим показателям при соизмеримых затратах средств. Например, радикально уменьшить диаметр твэлов в реакторх ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 [4 ].

Таблица 1

Некоторые исходные характеристики и результаты расчетов для ТВС реактора ВВЭР-440

Немного больше о технологиях >>>

Классификация методических средств технического творчества
Большое внимание уделяется в последние годы вопросам технического творчества. При этом, техническое творчество не сводят к кружкам "умелые руки", а понимают под этим процесс поиска новых идей и решений в различных областях человеческой деятельности, учитывающий не толь ...

Основные концепции классической физики XIX века
Становление классического естествознания Социально-экономические и политические условия развития науки в XIX веке в разных странах не были одинаковыми. И хотя эти условия не всегда благоприятствовали развитию науки, для XIX века в целом характерен бурный рост научных ...