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

Разрушение твэлов - 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

Как видно из сказанного, параметрами, в значительной степени влияющими на ход аварийного процесса, являются координаты мест разрыва оболочек твэлов, а также быстрота появления повреждений после начала аварии. От времени зависит также количество расплавленного топлива, которое может выливаться из оболочек, а от расположения по высоте активной зоны повреждений оболочек — характер изменения реактивности. Расположение поврежденных твэлов внутри тепловыделяющей сборки может повлиять на процесс закупоривания сечения для прохода теплоносителя.

Нестационарные процессы в твэлах

Возможно, наиболее важным параметром, определяющим поведение твэла в аварийном режиме, является соотношение между значениями мощности и глубины выгорания в стационарном режиме. Свежие (необлученные) твэлы могут сохранить герметичность при высоких значениях мощности, поскольку материал оболочки обладает достаточной пластичностью, а давление внутри твэла мало, так как газообразные продукты деления отсутствуют. Если мощность твэла невелика, то в процессе облучения в реакторе тепловыделяющий стержень сохраняет свою структуру; при этом газ удерживается в топливе. Однако при повышении температуры газообразные продукты деления отделяются от топлива и увеличивают давление на стенки твэла, которое вместе с термическими напряжениями способствует быстрому разрушению оболочки. Такое разрушение, вероятнее всего, произойдет вблизи центра активной зоны, где оболочки твэлов подвержены наибольшим нагрузкам. Следует учесть, что, хотя эти твэлы начнут разрушаться на раннем этапе аварии, они не окажут сильного влияния на ход процесса, поскольку количество расплавленного топлива в них в это время относительно мало. Главную опасность представляет то обстоятельство, что через разрывы оболочек твэлов, образовавшиеся на данном этапе аварии в области средней плоскости активной зоны, впоследствии будет происходить вытекание расплавленного топлива.
Основное влияние на аварийный процесс активной зоны оказывают повреждения теплонапряженных твэлов с большой глубиной выгорания топлива. Состояние таких твэлов характеризуется значительными структурными изменениями топлива и скоплением в газовой полости продуктов деления, образовавшихся на участках со столбчатой и равноосной структурой (см. §8.2). Благодаря этому топливо может расплавиться еще до того момента, когда произойдет разрыв оболочки твэла. Наиболее вероятный участок, на котором может произойти разрыв, —это верхняя граница зоны с измененной структурой, где нагрузка на оболочку, вызванная внутренним давлением и температурными напряжениями, максимальна.

Использование результатов экспериментов

Для проведения расчетов аварийных режимов необходимо знать численные значения рассмотренных выше параметров. Точное математическое описание аварийного процесса в тепловыделяющем элементе чрезвычайно затруднено. Поэтому основные данные, необходимые для расчета аварийных режимов твэлов таких реакторов, как FFTF, были получены путем анализа нестационарных режимов на действующих реакторах. Хотя реальные условия экспериментов не соответствовали полностью гипотетическим аварийным режимам, происходящим в объеме активной зоны, полученные эмпирические зависимости обладают достаточной точностью [12].

Детерминистический метод исследований

Значительную роль в анализе аварийных режимов играют так называемые детерминистические методы. Наиболее эффективно эти методы используются в программах BEHAVE, LAFM [14], DSTRESS и FPIN. В каждой программе критерий разрыва оболочки твэла определяется по правилу составляющих времени жизни на основе параметра Ларсона- Миллера. Подобная методика применительно к стационарному режиму описана в гл. 8. Результаты расчетов согласуются с данными экспериментов на реакторе TREAT [17], однако расчетные методики требуют дальнейшего усовершенствования. В частности, предпринимаются попытки учитывать в расчетах критерий деформации.



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