Стартовая >> Архив >> Генерация >> Реакторы-размножители на быстрых нейтронах

Другие сборки - Реакторы-размножители на быстрых нейтронах

Оглавление
Реакторы-размножители на быстрых нейтронах
Воспроизводство и роль быстрых реакторов-размножителей
Физические принципы воспроизводства
Роль воспроизводства в оценках энергетических ресурсов
Программы исследования быстрых реакторов
Принципы конструирования
Механическая конструкция и система теплопередачи
Выбор материалов и параметров активной зоны
Экономический анализ
Обращение с топливом
Выгорание топлива
Уравнения выгорания
Время удвоения
Численные результаты анализа топливного цикла реактора с жидкометаллическим теплоносителем
Конструкции твэла и сборки
Перестройка топлива
Выделение газа из топлива и длина газовой полости
Критерий повреждаемости и анализ прочности твэла
Конструкция тепловыделяющей сборки
Другие сборки
Поведение совокупности сборок
Факторы перегрева
Материалы активной зоны
Топливо на основе урана
Топливо, содержащее торий
Общее сравнение топлива
Оболочка и чехол
Материалы оболочки
Теплоноситель
Совместимость с оболочкой
Сравнение различных теплоносителей
Органы управления
Основное оборудование теплоотводящих контуров реакторов
Регулирование параметров технологической схемы АЭС
Основное оборудование натриевых контуров
Натриевые насосы
Парогенераторы
Нейтронная защита
Защита оборудования теплоотводящих контуров в реакторе петлевого типа
Система транспортировки тепловыделяющих сборок
Измерительные системы
Контроль герметичности оболочек твэлов, течей
Вспомогательные системы
Общие вопросы безопасности реакторов БН
Многоступенчатая защита как концепция безопасности
Развитие методов исследования аварийных режимов
Оценка риска и методы исследования аварийных режимов
Контролируемые переходные процессы
ффективность системы аварийной защиты АЭС
Некоторые параметры, характеризующие состояние реактора в аварийных режимах
Вопросы надежности
Надежность системы аварийного расхолаживания реактора
Распространение локальных повреждений твэлов
Переходные процессы в объеме активной зоны
Другие аварийные режимы
Неконтролируемые аварийные режимы
Уравнения сохранения
Аварийные режимы с повышением мощности реактора
Разрушение твэлов
Прочие факторы
Аварийный режим с ухудшением условий теплоотвода
Неконтролируемый аварийный режим, связанный с прекращением циркуляции теплоносителя
Нарушение герметичности трубопроводов
Переходная стадия
Переходная стадия - расчет
Разрушение активной зоны
Защитная оболочка
Процесс расширения топлива
Взаимодействие расплавленного топлива с теплоносителем
Взрыв паров
Деформация элементов конструкции реактора
Охлаждение реактора после аварии
Аварийная разгерметизация бака реактора
Натриевые пожары
Конструкции защитных оболочек и локализующих систем
Конструкция быстрых реакторов с газовым охлаждением
Системы реактора
Конструкция активной зоны
Конструкция твэла
Безопасность газоохлаждаемых быстрых реакторов
Контролируемые аварии
Неконтролируемые аварии
Защитное окружение быстрых реакторов с газовым охлаждением
Сравнение гомогенного и гетерогенного проектных вариантов быстрого реактора CRBRP
Ядерная энергетика и быстрые реакторы

Активная зона БР содержит также сборки боковой зоны воспроизводства, регулирующих стержней и защиты. Ниже обсуждаются основные особенности их конструкций. Более полное рассмотрение содержится в [25].

А. СБОРКИ ЗОНЫ ВОСПРОИЗВОДСТВА

Основное назначение сборок воспроизводства, как следует из названия, заключается в превращении сырьевого материала (обедненного урана) в делящийся материал посредством реакции захвата. Сборки зон воспроизводства располагаются вокруг активной зоны и выполняют вспомогательную функцию защиты внешней конструкции реактора. По внешнему виду они вполне подобны тепловыделяющим сборкам активной зоны. Те и другие имеют гексагональную форму и примерно одинаковую длину, часто выполнены из одинакового конструкционного материала. В сборках зоны воспроизводства обычно предусмотрена некоторая полость для сбора газообразных продуктов деления, поскольку небольшая часть делений происходит также в зонах воспроизводства.

Рис. 8.20. Типичная конструкция регулирующей сборки твэлов реактора с жидкометаллическим теплоносителем: а — поглощающий элемент, б — поглощающая часть сборки; в — общий вид сборки; 1 -нижняя полость; 2 — проволочная навивка; 3— оболочка; 4—верхний наконечник; 5 — пружина; 6 — верхняя полость; 7—внутренний чехол; 8 — наружный чехол; 9 — нижний наконечник; 10 — устройство крепления твэлов; 11 — отверстия; 12 — поглощающие стержни; 13 — крепежная крышка; 14 — устройство для захвата; 15 - защитные блоки; 16 — сопло; 17 — опорное кольцо; 18 — входное отверстие
Существенное отличие сборок зоны воспроизводства от сборок активной зоны заключается в низкой плотности энерговыделения (из-за низкого обогащения и малого потока нейтронов2. Поэтому диаметр твэлов может быть увеличен, при этом линейная тепловая нагрузка не будет выше, чем в твэлах активной зоны, а стоимость изготовления снижается. На практике твэлы зоны воспроизводства конструируются с существенно большим диаметром (примерно в 2 раза), чем твэлы активной зоны (см. табл. 8.1). Вследствие этого их число в сборке получается гораздо меньшим.
Из-за увеличенного диаметра твэлы в сборках зоны воспроизводства оказываются более жесткими. Эти сборки, если они расположены на границе с активной зоной или в самой активной зоне (в гетерогенном варианте), оказываются в условиях сильного градиента энергораспределения. Сочетание жесткости конструкции и температурного перепада в сборке приводит к сильному механическому взаимодействию между твэлами и соответственно между пучком твэлов и чехлом сборки. В этой связи проблема прочности встает особенно остро. Следует отметить, что в сборках с сырьевым материалом, расположенных в активной зоне (в гетерогенном варианте), температурные градиенты не столь велики, как в сборках боковой зоны воспроизводства. Зато обнаруживается влияние быстрых изменений мощности и температуры в процессе нормальной работы реактора. Поэтому срок службы этих сборок может оказаться сокращенным в большей степени из-за действия переходных процессов, чем длительного стационарного облучения.

14)   образует единичный модуль, допускающий сравнительно простые конструкционные способы загрузки и формирования активной зоны в пределах системы ее механического крепления;

  1. препятствует распространению локальной аварии, связанной с разрушением нескольких твэлов внутри сборки.

В гетерогенном варианте ряд сборок с сырьевым материалом содержится также внутри активной зоны.

2 Сборки внутренней зоны воспроизводства в гетерогенном варианте могут находиться в большом потоке нейтронов. Однако плотность энерговыделения в них будет значительно ниже, чем в сборках гомогенной активной зоны.

Б. СБОРКИ ОРГАНОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Органы регулирования выполняют три основные функции: 1) компенсацию реактивности в течение цикла; 2) пуск и остановку реактора в нормальных условиях; 3) аварийное глушение.
Органы регулирования обычно содержат карбид бора В4С (см. гл. 11), хотя могут использоваться и другие материалы. Бор является сильным поглотителем нейтронов за счет реакции 10В, в которой идет выделение энергии и образуется газообразный гелий. По этой причине требуется охлаждение борных стержней и необходимо предусматривать газовую полость для сбора гелия, чтобы уменьшить давление.


Рис. 8.21. Радиационная защита корпуса бака в CRBRP: 1 — опорная конструкция, 2—активная зона; 3 — регулирующая сборка; 4- элементы бокового крепления активной зоны; 5 — сборка боковой зоны воспроизводства; 6 — подвижная защитная сборка; 7 — стационарная защита; 8 — обечайка активной зоны; 9 — реакторный бак; 10 — чехол подвижной защитной сборки; 11 — защитные стержни
Поглощающий элемент (пэл) состоит из таблеток поглотителя, заключенных в стальную трубку, как показано на рис. 8.20. Диаметр оболочки пэла сравним с диаметром твэла зоны воспроизводства (примерно в 2 раза больше, чем у твэла активной зоны). Пучок пэлов в обычном гексагональном порядке помещают в чехол гексагональной формы с двойной стенкой. Внутренний чехол перемещается внутри наружного неподвижного чехла. В некоторых конструкциях в стенке внутреннего чехла просверливается большое число отверстий, что способствует перетечкам натрия между твэлами и улучшает механические характеристики.

В. СБОРКИ ЗАЩИТЫ

Во всех конструкциях БР вокруг боковой зоны воспроизводства размещаются сборки защиты. Их цель — защитить реакторный бак и оборудование от нейтронного и γ-излучений. На рис. 8.21 показан общий вид защитных сборок на примере проекта CRBRP. Они продолжают гексагональную структуру заполнения реакторного объема и служат буфером при передаче усилий между активной зоной и системой ее крепления. Аналогичные подвижные сборки защиты используются в быстрый реактор-размножитель бакового типа, но тогда они имеют большую длину. Это связано с необходимостью защиты натрия в контуре промежуточного теплообменника, расположенного внутри бака (см. рис. 12.6).
В БР обычно имеются защитные сборки двух типов — извлекаемые и неподвижные. Как следует из названия, извлекаемые сборки могут заменяться с течением времени, тогда как неподвижные рассчитаны на время жизни реактора. Они расположены в последних рядах, где флюенс минимальный. К этому вопросу мы вернемся в § 12.4.



 
« Расчетная обеспеченность работы гидроэлектростанции   Режим системы охлаждения генераторов на теплофикационных энергоблоках 250 МВт »
электрические сети