Многообразие проявлений причинно-следственных связей в материальном мире обусловило существование нескольких моделей причинно-следственных отношений. Исторически сложилось так, что любая модель этих отношений может быть сведена к одному из двух основных типов моделей или их сочетанию.

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

 

Поставщики ТВС

ОАО ?МСЗ¦

BNFL

EVF

W

Исходные характеристики

1. Размер чехла ТВС ?под ключ¦, мм.

143,0

144,2

144,2

143,0

2. Наружный диаметр твэл, мм.

9,10

8,90

8,80

8,80

3. Количество твэл в ТВС. шт.

126

126

120

126

4. Диаметр топливной таблетки, мм.

7,59

7,63

7,53

7,57

5. Толщина оболочки твэл, мм.

0,67

0,55

0,55

0,57

6. Диаметр центрального отверстия в таблетке, мм.

1,20

-

-

-

7. Шаг твэл в решетке, мм.

12,20

12,28

12,28

12,20

Расчетные характеристики

8. Достигаемая глубина выгорания топлива, МВт.сут/кг. урана

33,00*

37,84*

34,60

39,45*

35,20

40,15*

34,40

9. Максимальный коэффициент неравномерности в мощности ТВС* и твэл в ТВС

1,31*

1,125

1,34*

1,105

1,44*

1,069

1,126

10. Максимальная мощность твэл, квт

46,4*

47,4*

50,5*

-

11. *Коэффициент реактивности по температуре воды, оС-1 (начало цикла, 260оС)

-3,6? 10-5

- 3,2 10-5 ` ` `

+1,0? 10-5

-

12. *Минимальный запас до кризиса теплообмена.

3,10

3,95

2,60

-

13. Максимальная температура топлива, о K.

1348

1483*

1401

1652*

1378

1703*

1425

14. Окружная остаточная деформация оболочек твэл, %.

-0,36

- 0,46

-0,45

-

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Немного больше о технологиях >>>

Судьба термоядерного синтеза
Идея создания термоядерного реактора зародилась в 1950-х годах. Тогда от нее было решено отказаться, поскольку ученые были не в состоянии решить множество технических проблем. Прошло несколько десятилетий прежде, чем ученым удалось «заставить» реактор произвести хоть сколько-ни ...

Современный миф
Большинство людей полагают, что теория эволюции, впервые выдвинутая английским естествоведом-любителем Чарльзом Дарвином, основана на реальных научных доказательствах, исследованиях и экспериментах. Между тем, Чарльз Дарвин вовсе не являлся основоположником этой теории, более т ...

Галерея

Tехнологии прошлого

Раскрытие содержания и конкретизация понятий должны опираться на ту или иную конкретную модель взаимной связи понятий. Модель, объективно отражая определенную сторону связи, имеет границы применимости, за пределами которых ее использование ведет к ложным выводам, но в границах своей применимости она должна обладать не только образностью.

Tехнологии будущего

В связи с развитием теплотехники ученые в прошлом веке пришли к простому, но удивительному закону, потрясшему человечество. Это закон (иногда его называют принцип) возрастания энтропии (хаоса) во Вселенной. technologyside@gmail.com
+7 648 434-5512