Материал: Белозеров В.И., Жук М.М., Кузина Ю.А., Терновых М.Ю. Физика и эксплуатационные режимы реактора ВВЭР-1000

Как уже было сказано, конструкцией, воспринимающей осевые усилия, действующие на ТВС, является каркас, состоящий из направляющих каналов, соединенных с головкой и нижней решеткой ТВС. В табл. 7.8 приведены габаритные размеры ТВС.

Основную часть ТВС составляет пучок твэлов, которые находятся на расстоянии 3,65 мм друг от друга (шаг размещения твэл – 12,75 мм). Минимально допустимый проход для воды между соседними твэлами не менее 0,8 мм из условий охлаждения их оболочек.

Нормальное положение ТВС вертикальное, перевод ТВС в горизонтальное положение допускается в специальных контейнерах с плотным прилеганием пучка к мягкой подкладке. Масса ТВС 700 кг, а объем ее конструкций 80 л.

Максимально возможное перемещение подвижной части головки УТВС (сжатие) составляет 41 мм, усилие сжатия пружин в среднем положении подвижной части головки составляет около 800 кг.

Допускаемое усилие на сжатие ТВС сверху 1000 кг по условию потери устойчивости направляющих трубок ПС СУЗ, которые являются несущим (силовым) элементом ТВС. Для страгивания ТВС вверх («подрыва» её перед извлечением после продолжительной работы в реакторе) допустимо усилие 4000 кг.

Основными отличительными особенностями различных УТВС являются:

171

-снижение паразитного захвата нейтронов (примерно на 1 %) посредством замены нержавеющей стали в каркасе ТВС на циркониевый сплав Э-110; снижение коэффициента жесткости пружинного блока головки ТВС с 108±10 кгс/мм (серийная нержавеющая ТВС) до 35±10 кгс/мм;

-увеличение запаса хода пружины подвижной головки до «смыкания» рядов с 25 (серийная нержавеющая ТВС) до 41 мм;

-уменьшение длины цилиндрической части хвостовика ТВС на 10 мм; разъемное соединение головки ТВС с пучком твэлов (соединение головки осуществляется с помощью специального захвата верхних концов НК).

По условиям прочности ободов дистанционирующих решеток (они в серийной ТВС из нержавеющего листа) максимально допустимо усилие трения ТВС о соседние конструкции 100 кг.

Для правильной ориентации ТВС в реакторе на ее хвостовике сбоку имеется фиксирующий штырь, который входит в паз опорной трубы. При неправильной ориентации ТВС ее хвостовик не доходит 35 мм до нижнего положения, на эту величину будет возвышаться и головка ТВС. На подвижной части головки ТВС снаружи на расстоянии 10 мм от верхнего края в четырех местах по окружности находится маркировка ТВС (тип и заводской номер).

Естественная радиоактивность одной свежей ТВС составляет 1,8 1010 Бк. Две ТВС с обогащением топлива 235U – 4,4 % (без ОР

СУЗ или СВП) в чистой воде при компактном расположении создают минимальную критическую массу.

Расположение ТВС с зазором друг от друга уменьшает коэффициент размножения топлива, а при расстоянии 0,4 м и (и более) между гранями ТВС даже при заливе сборок чистой водой не создается критической массы из любого большого числа ТВС. В конструкции контейнеров для перевозки свежих ТВС обеспечено это расстояние между ТВС при любом складировании контейнеров. В бассейне выдержки ТВС шаг расположения сборок составляет 0,4 м (расстояние между соседними ТВС 166 мм). Это расположение даже в чистой воде (без борной кислоты) не может создать условий для цепной реакции в отработавших ТВС. Количество свежих ТВС в бассейне ограничено. Это ограничение зависит от обогащения ТВС и условий установки, а также согласовывается с надзорными органами.

172

В табл. 7.9 даны теплогидравлические характеристики одной ТВС ВВЭР-1000.

Таблица 7.9

Теплогидравлические характеристики одной ТВС ВВЭР-1000

Пучок поглотителей СУЗ (ПС СУЗ) для одной ТВС называют еще кластером (от нем. klaster – веник). Кластер (ПС СУЗ) состоит из траверсы (с гнездом для байонетного соединения со штангой) и 18 поглощающих элементов (ПЭЛ). ПЭЛы закреплены на траверсе на пружинных подвесках.

Неутяжеленные ПЭЛы представляют собой трубки из нержавеющей стали диаметром 9,1 мм и длиной 3,5 м, заполненные карбидом бора В4С (уплотненный порошок). C 1996 года на АЭС с ВВЭР-1000 внедрены утяжеленные кластеры, которые в верхней части содержат поглотитель из карбида бора и в нижней части на длине около 10 % от полной высоты – титанат диспрозия

Dy2O3TiO2.

В табл. 7.10 приведены основные геометрические характеристики ПС СУЗ ВВЭР-1000.

На рис. 7.3 показан вид ПС СУЗ. Вес ПС СУЗ 18.5 кг. Перемещаются ПЭЛы в направляющих трубах ТВС 13,0–1,0 мм, радиальный кольцевой зазор между ПЭЛ и внутренней поверхностью направляющей трубы 0,9 мм.

Направляющие трубки для ПС СУЗ снизу закрыты заглушками, а на боковой поверхности рядом с заглушками имеются четыре отверстия для входа охлаждающей воды.

173

Таблица 7.10

Основные геометрические характеристики ПС СУЗ ВВЭР-1000

Стержень выгорающего поглотителя (СВП) имеет такую же конструкцию, что и ПС СУЗ, но его трубки не имеют пружинной подвески на траверсе (так как к ним не предъявляются требования демпфирования при сбросе). Внутри трубок СВП находится диборид хрома в алюминиевом сплаве (порошок диборида хрома равномерно размешан в расплаве алюминиевого сплава ПС-80 и залит в трубки СВП). Содержание бора в СВП составляет около 1,5 % по массе смеси. Вес СВП 21,0 кг.

Выбор борных СВП (в отличие от других, более интенсивно выгорающих и рассмотренных в проекте) связан с возможностью обеспечения в этом случае сбалансированного распределения энерговыделения во все моменты кампании в сочетании с получением необходимой концентрации бора в теплоносителе в начале топливных загрузок, при которой выполняются проектные ограничения на значение коэффициентов реактивности.

175