Биологическая защита реактора
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ой регулирующих стержней. При установке верхнего блока на корпус реактора происходит дополнительное утопание траверс регулирующих стержней в пазы направляющих каркасов труб БЗТ на величину 11,53,5 мм. Таким образом, минимальное утопание траверсы регулирующих стержней составляет 18мм. Так как максимально возможный ход центральной пружины головки ТВС при падении кластера составляет 15мм, выход траверсы регулирующих стержней из пазов направляющих каркасов при аварийном сбросе невозможен.
В нижней части направляющих каналов для поглощающих стержней имеются отверстия для прохода теплоносителя диаметром 4 мм (см. рис.26). Раньше этих отверстий было 4 шт., они располагались под углом 90 друг относительно друга. Сейчас применяются ТВС с направляющими каналами, где имеется только два отверстия, расположенных на одной оси. Это объясняется тем, что при наличии четырёх отверстий после падения органов регулирования СУЗ на нижние концевые выключатели под действием защиты реактора при распитанных электромагнитах ШЭМ может произойти всплытие ПС СУЗ под действием восходящего потока теплоносителя (что и имело место в практике эксплуатации, в частности, на ЗАЭС). С целью предотвращения всплытия ОР СУЗ, инструкцией по ликвидации аварий предписывается подать питание на привода СУЗ после срабатывания аварийной защиты реактора. Существует так называемое условие невсплытия ТВС: Fпрохвход<Fкольц.зазаорвыход , то есть расход через проходное сечение центрального отверстия в нижней части направляющего канала должно быть меньше площади проходного сечения кольцевого зазора между стержнем ПС СУЗ и стенками направляющего канала. В настоящее время при наличии двух отверстий это условие соблюдается и угрозы всплытия ОР СУЗ нет, даже при отсутствии электропитания на приводах.
До недавнего времени для реакторов ВВЭР-1200 проекта В-320 применялись ТВС с урановым топливом, в качестве поглощающего материала в ПС СУЗ использовался карбид бора B4C (тип ПС СУЗ 0401.01.04.000), в качестве выгорающего поглотителя применялись стержни СВП, содержащие CrB2+Al - диборид бора в алюминиевой матрице. В настоящее время появились новые виды топливных кассет (типы кассет 0401.12.00.000 и 496.00.000 с уран - гадолиниевым топливом) и ПС СУЗ (типы ПС СУЗ 0401.12.04.000 и 496.00.070). Характеристики типов кассет, типов ПС СУЗ, пучков СВП указаны в таблицах №8-14.
Кассеты с уран - гадолиниевым топливом, в отличие от кассет с урановым топливом, которые содержат 312 твэлов, содержат 306 твэлов и 6 так называемых твэгов, расположенных по краям ТВС. Твэги - это топливные элементы, где в качестве топлива используется смесь диоксида урана (UO2) и оксида гадолиния (Gd2O3). Содержание оксида гадолиния в смеси составляет 52%. При использовании в активной зоне реактора кассет с уран - гадолиниевым топливом не применяются пучки СВП - в качестве выгорающего поглотителя служит гадолиний, который находится прямо в топливе. Это снижает стоимость и время проведения ТТО по перегрузке топлива. Кроме того, стержни СВП (CrB2+Al - диборид бора в алюминиевой матрице) искажают поле энерговыделения по радиусу ТВС. Использование в активной зоне реактора кассет с уран - гадолиниевым топливом позволяет существенно выровнять поле энерговыделения по радиусу ТВС.
Новые ПС СУЗ типа 0401.12.04.000 и 496.00.070 имеют ту же поглощающую способность, что и применяемые ранее, но утяжелены (300 мм в нижней части занимает титанат диспрозия Dy2O3TiO2). При этом вес кластера увеличился на 2,5 кг - с 16 кг до 18,5 кг. Применение утяжелённых кластеров позволит сократить время падения ОР СУЗ на нижние выключатели при срабатывании аварийной защиты (согласно требованиям ТРБЭ, это время не должно превышать 4 секунды). Предполагается также использовать в нижней части ПС СУЗ в качестве утяжелителя гафний (Hf). Вес такого кластера будет составлять 21,2 кг.
Изначально топливные таблетки не имели отверстий внутри, их диаметр составлял 7,53 мм, а высота 10 мм (см. рис. 27 а)) Затем увеличилась высота топливных таблеток до 18 мм (см. рис. 27 б)), внутри появилось отверстие для снижения температуры диаметром 1,4 мм. Дальнейшая эволюция топлива привела к следующим изменениям:
? Снижена высота топливной таблетки (до 12 мм)
? Увеличен диаметр внутреннего отверстия таблетки (с 1,4 мм до 2,2 мм)
? В таблетках выполнена внутренняя фаска
? Увеличена плотность топлива
? Выполнено напыление на внутреннюю поверхность твэл
? Увеличен начальный газовый объём под твэл с 18 см3 до 30,5 см3
? Увеличено давление гелия внутри твэла с 2х105 Па до 22 х105 Па
Рассмотрим влияние данных изменений на прочностные и механические характеристики топлива и оболочки ТВЭЛ.
Увеличение высоты таблетки: значительно снижает при нормальных условиях эксплуатации долю выхода под оболочку ТВЭЛ газообразных и летучих продуктов деления топлива. Так, при Т UО2 < 1690 С, за счет снижения суммарной площади поверхности таблеток, эта доля уменьшается с 5% до 2%. Однако это предъявляет более жесткие требования к скорости изменения нагрузки РУ из-за возможности растрескивания топливных таблеток по высоте.
Использование увеличенного диаметра внутреннего отверстия:
снижает аккумулированную теплоёмкость топлива;
снижает внутренние температурные напряжения и деформации в топливе;
увеличивает допустимые глубины выгорания.
Использование в таблетках внутренней фаски: снижает вероятность возникновения точечных контактных напряжений между оболочкой и топливом вследствие растрескивания таблеток.
Снижение плотности топлива