При определении энерговыделения в максимально нагруженных твэлах ТВС активной зоны необходимо кроме коэффициентов неравномерности по радиусу активной зоны к™акс и высоте kfмакс знать коэффициент неравномерности энерговыделения внутри (в плане) ТВС. Неравномерность энерговыделения по твэлам внутри ТВС обусловлена наличием водяного зазора между ТВС, наличием в ТВС заполненной водой центральной трубки и влиянием соседних ТВС, имеющих иное обогащение или выгорание. Влияние водяного зазора сводится к тому, что плотности потока тепловых нейтронов и энергонапряженности в периферийных твэлах ТВС оказываются выше, чем в основной массе твэлов ТВС (рис. 7.6). Особенно высока энергонапряженность твэлов в ТВС, расположенных на границе активной зоны, поскольку они одной или несколькими гранями обращены к воде. Так, ТВС с расчетными номерами 10, 40, 83, 103, 107, 111 граничат с водой одной гранью (см. рис. 7.1), ТВС с расчетными номерами 30,62, 73,94,106, 112, 115, 116 — двумя гранями и т. д.
Рис. 7.6. Расположение твэлов в ТВС ВВЭР-440 (Ц— центральная трубка). Отмечены характерные твэлы
Для снижения энергонапряженности твэлов периферийных ТВС в корзинах активных зон реакторов установлены в качестве поглотителей нейтронов листы из нержавеющей стали (так называемые вытеснители граненых поясов), к которым примыкают периферийные ТВС. При отсутствии граненых поясов тепловая мощность реакторов в значительной степени ограничивается допустимой энергонапряженностью твэлов в периферийных ТВС (см. также гл. 5).
Для расчета распределения плотности потока нейтронов и энерговыделения по твэлам созданы (см. § 7.2) программы типа ШЕСТИГРАННИК [67,90]. В программе ШЕСТИГРАННИК распределение поля нейтронов рассчитывают в диффузионном приближении методом мелких сеток (табл. 7.2). На внешней границе расчетной области задаются граничные условия. Эта область может, например, включать одну ТВС с половинами окружающих ее ТВС.
Программы типа ПЕРМАК, позволяющие рассчитывать потвэльное энерговыделение по поперечному сечению всей активной зоны с учетом выгорания топлива в течение кампании, конечно, дают более точную и полную информацию, чем программа ШЕСТИГРАННИК, считающая одно состояние, но требуют значительного объема счетного времени на ЭВМ, что ограничивает их применение при оперативных расчетах.
Таблица 7.2. Параметры ячеек ВВЭР-440 (ИИИ и IV блоки НВАЭС) для программы ШЕСТИГРАННИК при рабочих условиях (Г=285 °С)
* Содержание бора естественного состава рпэл=0,5-г 1,0%.
Именно поэтому более употребительны программы, объединяющие БИПР и ШЕСТИГРАННИК, с периодическим подключением последней в процессе трехмерного расчета выгорания топлива.
Оперативная оценка максимальной линейной мощности твэлов в ТВС ВВЭР-440 может быть выполнена с использованием номограмм, полученных в результате методических расчетов по программам МИКРО, ШЕСТИГРАННИК, БИПР*. Характерными, наиболее энергонапряженными твэлами в ТВС являются периферийные — угловые и на середине грани, а также внутренние — вокруг центральной трубки (зачернены на рис. 7.6).
Рис. 7.9. Зависимость коэффициента микронеравномерности кыпкро от обогащения топлива для твэлов, граничащих с центральной трубкой
Рис. 7.10. Зависимость коэффициента влияния выгорания на кмикро от глубины выгорания топлива с начальным обогащением 3,6%
Таблица 7.3. Значения коэффициента микронеравномерности кмикро для ТВС, граничащих с отражателем
Таблица 7.4. Влияние граненого пояса и борной кислоты на микропериферийных ТВС
Установка граненого пояса, а также присутствие борной кислоты в теплоносителе снижают микронеравномерность энерговыделения в периферийных ТВС (табл. 7.4).
