4 Нейтронно-фізичні характеристики реактора

4.1 Критерії фізичного проектування активної зони і методики розрахунків

При фізичному проектуванні реактора, що полягає у виборі складу і геометрії активної зони, конструкції твелів і ТВС, профілювання паливного завантаження, визначенні фізичних, потужних і паливних характеристик ТВЗ при роботі в сталому режимі часткових перевантажень, були прийняті наступні узагальнені критерії, продиктовані вимогами безпеки, економіки і нерозповсюдження ядерної зброї:

відтворення палива в активній зоні повинно компенсувати зниження реактивності внаслідок його вигоряння (КВА  1);

зміна реактивності через вигоряння палива в інтервалі між перевантаженнями має бути істотно менше ефф;

відносно високий вигоряння вивантажується палива (Вmax  10% Т.А.) при обмеженій тривалості кампанії не більше 5 років, інтервалі між перевантаженнями (мікрокампаніі) не менше року і коефіцієнті використання потужності 80%;

розподіл потужності по радіусу активної зони повинно бути стабільним протягом мікрокампаніі і забезпечувати вирівняні розподіл температури оболонок твелів і рівномірний підігрів свинцю;

негативні, невеликі за величиною температурний і мощностной ефекти при відносно високих коефіцієнтах реактивності, що забезпечують саморегулювання реактора і невеликий сумарний запас реактивності;

виняток аварії з розгоном на миттєвих нейтронах при несправності СУЗ або помилки управління за рахунок зниження запасу реактивності до рівня, що не перевищує ефективної частки запізнілих нейтронів ефф в будь-який момент мікрокампаніі;

негативний ефект реактивності при зниженні рівня свинцю в активній зоні і відбивачах;

робоча температура свинцю, що забезпечує гарантований запас (Т> 50 о C) до точки замерзання свинцю;

низька робоча температура палива, при якій забезпечується великий запас до температури фазових переходів і плавлення палива;

забезпечення закритичних параметрів паротурбінного контуру, високого ККД термодинамічної циклу і економічно прийнятного вигоряння при обмеженій кампанії, помірних питомої потужності палива і підігріві теплоносія;

виняток напрацювання плутонію збройової якості, краще вирівнювання енерговиділення в активній зоні, гарантований негативний пустотний ефект і низький плотностной коефіцієнт реактивності за рахунок заміни традиційних для швидких реакторів уранових екранів на відбивачі зі свинцю;

повинні бути передбачені зворотні зв'язки по витраті і температурі свинцю порогового дії;

Викладені принципи дозволили розробити і обґрунтувати розрахунками конструкцію, що забезпечує концептуальний принцип повного відтворення ядерного палива і природної безпеки РУ.

Слідуючи вищевикладеним критеріям, були прийняті наступні технічні рішення, що забезпечують властивості природної безпеки:

в якості теплоносія використовується важкий рідкометалевий теплоносій - свинець, який не вступає в екзотермічне взаємодія з водою, повітрям і конструкційними матеріалами; він радіаційно стійок, слабо активується і дозволяє здійснити тепловідвід при низькому тиску і великому запасі до кипіння (Ткип 2300 С при тиску Р1МПа);

з умов сумісності зі свинцем і сталевими оболонками твелів, технологічних якостей, стійкості до високого вигоряння використовується змішане мононітрідное уран-плутонієве паливо (UN + PuN), що має високу плотность 13г / см 3. теплопровідність 18 Вт / (м. К ) і температуру плавлення Тпл = 3100 К;

між паливної таблеткою і оболонкою твела є свинцевий подслой, що виключає термомеханічне взаємодія палива з оболонкою і забезпечує швидке відведення тепла від твела, низьку робочу температуру палива (Тср620 С і Тmax <900 С), низкий выход газообразных осколков деления и низкое их давление на оболочку твэла при достаточно большом выгорании (В  10% т.а.), низкую постоянную твэла  1с;

конструкція твела, його висока теплопровідність і склад палива забезпечують необхідні характеристики відтворення (КВА  1), невеликий ефект реактивності при вигорянні палива (виг <<эфф ), небольшие мощностной и суммарный эффект реактивности (tot эфф ).

квадратна "широка" решітка твелів і бесчехловие тепловиділяючі збірки (ТВЗ) дозволяють виключити втрату тепла з-за локального перекриття прохідного перетину на вході в ТВЗ, збільшити прохідний перетин по теплоносія і рівень його природної циркуляції;

трьохзонний радіальне профілювання потужності і витрати теплоносія в активній зоні шляхом використання твелів з різним діаметром, але однаковим складом палива і кроком розміщення твелів в ТВЗ, забезпечує вирівнювання підігріву свинцю і температур оболонок твелів в усіх ТВЗ, а також стабілізацію цих параметрів протягом мікрокампаніі;

свинцевий відбивач забезпечує великий негативний ефект реактивності при зниженні рівня свинцю в реакторі і значно знижує плотностной коефіцієнт реактивності;

для реалізації пасивної зворотного зв'язку реактивності з витратою теплоносія у відбивачі передбачені спеціальні канали ПОС зі стовпами свинцю, рівень яких визначається напором на вході в активну зону;

для реалізації пасивної зворотного зв'язку реактивності з витратою теплоносія порогового дії передбачена гідроуправляемая пасивно-активний захист (ПАЗ), що забезпечує пасивне заглушення реактора при відключенні примусової циркуляції теплоносія;

для реалізації пасивної зворотного зв'язку реактивності з температурою теплоносія порогового дії в частині виконавчих механізмів ПАЗ передбачені пристрої, що спрацьовують при перевищенні уставки по температурі свинцю на виході з активної зони і призводять до заглушених реактора.

Схожі статті