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

-усилен узел соединения нижней решетки пучка твэл с хвостовиком ТВС-2 (введены шесть перфорированных уголков) для устранения возможности образования искривлений оси ТВС при установке в гнездо шахты реактора и в процессе эксплуатации;

-увеличена до 18 мм толщина нижней опорной решетки пучка твэлов и твэгов для повышения продольной и поперечной жесткости нижнего узла «хвостовик-пучок твэлов»;

-увеличена поперечная жесткость головки ТВС-2 (введена направляющая обечайка) для повышения устойчивости ТВС-2 и снижения трения в элементах головки; размер ТВС-2 «под ключ» приближен к верхнему проектному пределу для уменьшения статистического зазора вокруг ТВС-2 и ограничения максимальных прогибов ТВС-2 в активной зоне в процессе эксплуатации.

7.6. Конструкция ТВС-2 в исполнении с 12 ЦДР

Конструкция ТВС-2 в исполнении с 12 ЦДР аналогична конструкции ТВС-2 с 15 ЦДР и отличается только отсутствием трех ЦДР.

В конструкцию ТВС-2 введена нижняя решетка с центрально симметричным расположением входных отверстий вокруг отверстий под крепление твэлов. Такое расположение отверстий позволяет повысить симметричность входящего в пучок твэлов потока теплоносителя.

Гидравлическое сопротивление ТВС-2 с 15 ДР на 15 % выше, чем гидравлическое сопротивление УТВС. Гидравлическое сопротивление ТВС-2 с 12 ДР на 8 % выше, чем УТВС.

Первая партия ТВС-2 загружается в активную зону с 15 ДР с целью «выпрямления» активной зоны. Вторая и последующая партии ТВС-2 загружаются с 12 ДР.

7.7. Маркировка ТВС

Маркировка ТВС производится на верхнем пояске цилиндрической части головки. В маркировке указаны цифровой индекс кассеты (первая строка) и год изготовления (вторая строка). Цифровой индекс состоит из кода обогащения и заводского порядкового но-

181

мера кассеты. Код обогащения состоит из одной или нескольких букв. Буквы обозначают соответствующие массовые доли урана:

Н– 1,6 % U5;

А– 2 % U5; B – 3 % U5; Г – 3,3 % U5; Д – 3,6 % U5; С – 4,0 % U5; Е – 4,4 % U5;

ЕД – (246*4,4 + 66*3,6 %);

СДР-У-[(240*4,0 + 66*3,6 + 6*3,3 (5 % GCI2O3), ЦДР + ЦНК]; ДГР-У-[(240*3,6 + 66*3,3 + 6*3,3 (5 % GCC2O3), ЦДР + ЦНК],

Буква «У» после маркировки означает, что ТВС усовершенствованная, т.е. с циркониевыми дистанционирующими решётками и циркониевыми направляющими каналами, с модернизированной головкой.

Буква «М» после маркировки означает, что ТВС с модернизированной головкой.

Заводской порядковый номер состоит из четырех цифр и представляет собой число от 1 до 9999, в котором отсутствующие значащие цифры заменяются нулями.

Пример маркировки профилированной ТВС обогащением 3,3 % с порядковым номером 15, изготовленной в 1992 г.:

ГВ0015 92

Код, характеризующий топливо ТВС-2, содержит четыре цифры, первые три из которых означают среднюю массовую долю ура- на-235 в топливе, а последняя цифра – количество твэгов в ТВС-2. Если количество твэгов выражается двузначным числом, то последней в коде проставляется последняя цифра числа твэгов. При отсутствии твэгов проставляется цифра 0.

Пример маркировки ТВС-2, изготовленной ОАО «НЗХК», после 2003 г., с кодом 3539, со средней массой урана-235 в топливе 3,53 %, содержащей 9 твэгов, с регистрационным номером 00031:

N3539

0031

182

Маркирование органа СУЗ производится на верхнем пояске цилиндрической части головки. В маркировке указаны цифровой индекс и год изготовления. Цифровой индекс состоит из кода обозначения (01 – карбид бора на полной длине, 03 – карбид бора + титанат диспрозия) 94 и регистрационного номера. Регистрационный номер состоит из трех цифр и представляет собой число от 1 до 999, в котором отсутствующие значащие цифры заменяются нулями.

Пример маркировки органа СУЗ с карбидом бора на полной длине, с регистрационным номером 9, изготовленного в 1984 г.:

0100984

В маркировке СВП также указывается цифровой индекс и год изготовления. Цифровой индекс содержит код (две цифры), характеризующий содержание выгорающего поглотителя и регистрационный номер из четырех цифр.

Пример маркировки СВП с регистрационным номером 650, изготовленного в 1990 г.:

12065090

Маркирование кассеты производится гравированием шрифтом ПО-10 по ГОСТ2930-62. Маркирование органа СУЗ производится ударным способом шрифтом ПО-6 по ГОСТ2930-62.

7.8. Характеристики комплекса кассет в ядерном реакторе

В ядерном реакторе ВВЭР-1000 (проект В-320) устанавливаются 163 тепловыделяющие сборки с зазором 2 мм друг от друга (по ободам). Комплекс кассет в реакторе имеет форму цилиндра (с ребристой наружной поверхностью) диаметром около 3,3 м.

Ориентация ТВС в плане однозначная и определяется посадкой в паз опорной трубы штыря на хвостовике ТВС. Все ТВС установлены так, что фиксирующие штыри на хвостовиках направлены в сторону шахт ревизии.

Фиксация головок ТВС и удержание ТВС от всплытия и вибрации во всех случаях эксплуатации реактора, включая возможные аварийные ситуации, выполняется при помощи нижней плиты блока защитных труб (БЗТ).

183

Стратегия использования топлива в реакторе ВВЭР-1000 предусматривает:

- работу активной зоны в трехгодичном топливном цикле с двумя частичными перегрузками за кампанию при среднем выгорании топлива около 43 МВт сут/кг (максимальное выгорание 49 МВт сут/кг);

- возможность продления кампании за счет работы на выбеге реактивности.

Внаиболее напряженных ТВС применяется профилирование обогащения топлива, заключающееся в размещении по периметру сборки 66 твэл с более низким обогащением, чем у остальных твэлов, так как для периферийного ряда твэлов наблюдаются наибольшие перекосы нейтронного поля и наибольшие значения потоков тепловых нейтронов.

Топливная кампания – это количество лет эксплуатации ТВС в активной зоне, в настоящее время топливная кампания для ТВС составляет три года, а для некоторых ТВС – четыре года.

Борная кампания – это период работы между перегрузками (с учётом работы на мощностном эффекте).

Для каждой очередной борной кампании (периода работы между перегрузками) производятся расчеты оптимального расположения ТВС с учетом условий предыдущей кампании, необходимой продолжительности будущей кампании и других соображений.

Проектная продолжительность работы реактора (и комплекса кассет) между перегрузками 7000 эффективных часов (т.е. часов на номинальной мощности) или 292 эф.суток.

Всреднем за этот период содержание (обогащение) урана-235 в

топливе уменьшается на 1,1 %. Средняя плотность потока нейтронов в активной зоне при номинальной мощности 2,66×1013

нейтр/(см2с).

Распределение расходов воды через кассеты в реакторе одинаковое (неравномерность менее ±5 %) за счет дросселирования воды в опорных стаканах, в которые устанавливаются хвостовики ТВС. Это дросселирование организовано узкими продольными щелями в стенках опорных стаканов. Одновременно эти щели защищают пучок ТВС от блокирования расхода воды посторонними предметами и частицами, так как ширина щелей 3 мм при минимальном зазоре

184

между твэлами 3,65 мм. Между соседними ТВС происходит массообмен потоков воды в 30–40 % расхода кассеты, а перемешивание потоков воды соседних петель составляет 15 % расхода петли при 4-х ГЦН.

После перегрузки ядерного топлива (замены 54 отработавших ТВС на свежие) комплекс кассет в реакторе имеет максимальный запас реактивности в горячем неотравленном состоянии на минимальной мощности +15,6 % (не включена в эту величину реактивность ~4 %, скомпенсированная выгорающим поглотителем Gd2O3 в 54 свежих ТВС). В табл. 7.12 приведены оценочные эффекты реактивности для 3-х годичной топливной кампании.

Таблица 7.12

Оценочные эффекты реактивности для 3-годичной топливной кампании

7.9. Трёхлетний цикл использования топлива

Схема движения топлива по активной зоне в принятом теперь топливном цикле является традиционной. Она осуществляется за три перегрузки топлива в активной зоне (так называемая трехгодичная кампания). Свежие ТВС устанавливают на периферию ак-

185