Повышение эффективности использования топлива в корпусных кипящих реакторах с естественной циркуляцией теплоносителя : на примере реактора ВК-50

• Автор: Антонов, Станислав Николаевич
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Димитровград
• Количество страниц: 131 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ВОДООХЛАЖДАЕМЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

РЕАКТОРОВ С КИПЯЩИМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ

1.1 Влияние параметров уранводной решетки на характеристики

водоохлаждаемых энергетических реакторов

1.2.0собенности выбора топливных решеток корпусных кипящих реакторов.

1.3 Актуальность физических исследований активной зоны

реактора ВК

1.4. Решаемая научнотехническая задача.

ГЛАВА 2. ЭТАПЫ МОДЕРНИЗАЦИИ АКТИВНОЙ ЗОНЫ.
2.1. Краткое описание технологической схемы.
реакторной установки ВК
2.2. Описание конструкции реактора и элементов активной зоны
2.2.1. Активная зона
2.2.2. Рабочие ТВС
2.2.3. Рабочие и аварийные органы СУЗ.
2.2.4. Конструкция твэла
2.3. Основные этапы модернизации топливных сборок.
2.3.1. Улучшение гидравлических и теплотехнических характеристик ТВС
2.3.2. Улучшение иейтроииофизических характеристик активной зоны внедрение ТВС с ВТО 3,0.
ГЛАВА 3. ТЕСТИРОВАНИЕ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ.
3.1. Тестирование программы РОР.
3.2. Тестирование программ I, и САПФИР на критических экспериментах.
3.3. Подход к расчетам для выбора конструкции ТВС.
и расчетное сопровождение эксплуатации реактора ВК.
ГЛАВА 4. УЛУЧШЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АКТИВНОЙ
ЗОНЫ ЗА СЧЕТ ПОВЫШЕНИЯ ВОДНОТОПЛИВНОГО ОТНОШЕНИЯ
4.1. Расчетное и экспериментальное обоснование повои уранводной решетки ТВС
4.2. Расчетноэкспериментальные исследования на стационарных
режимах работы реактора.
4.3. Расчетноэкспериментальные исследования на динамических
режимах работы реактора.
4.3.1. Ввод положительной реактивности РР.
4.3.2. Переходные процессы при изменении расхода пара
4.3.3. Изменение расхода питательной воды
ГЛАВА 5. НАПРАВЛЕНИЕ УЛУЧШЕНИЯ ТОПЛИВОИСПОЛЬЗОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ .
5.1. Основные подходы и решения
5.1.1. Предпосылки для проведения модернизации ТВС.
5.1.2. Основные критерии и положения, принятые при проведении расчтов
5.2. Результаты расчетов и предложения по
модернизации ТВС
5.3. Расчетная схема, принятая для проведения расчетов.
5.4. Конструкция ТВС.
5.5. Результаты расчетов.
5.6. Режим перегрузок и эксплуатационные характеристики активной зоны
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Программа разработчик РНЦ КИ.
2. Программа БИПРК разработчик РНЦ КИ
3. Программы I и разработчик РНЦ КИ.
4. Программы разработчик ИАЭ и САПФИР разработчик НИТИ
5. Программа САПФИР
ЛИТЕРАТУРА


В качестве примера можно привести «Декларацию о намерениях по проектированию, сооружению и вводу в эксплуатацию атомной станции по производству тепловой и электрической энергии АТЭЦ в Архангельской области». В качестве АТЭЦ предлагают и разрабатывают разные варианты атомных энергоисточников (плавучие АТЭЦ тина КЛТ-, атомные станции теплоснабжения (АСТ-0), АТЭЦ на базе реакторов ВВЭР- ВВЭР-0 и др. Одним из перспективных вариантов является использование АТЭЦ на базе корпусных кипящих реакторов с естественной циркуляцией теплоносителя, которые называют реакторами типа ВК. Прототип такой устаиовки-рсакторная установка ВК- успешно эксплуатируется в ФГУГ1 «ГНЦ РФ НИИАР» с года [7+]. Организацией- разработчиком установки является ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС», Научным Руководителем - РНЦ «Курчатовский институт». В цитируемой литературе [7-:-] детально изложены концептуальный замысел установки и опыт ее успешной эксплуатации. При проектировании активной зоны любого ядерного реактора актуальным является вопрос о выборе оптимальной топливной решетки. Правильный разумно взвешенный выбор конструктивных параметров активной зоны определяет не только безопасность установки, но и ее экономические показатели в целом. Как правило, параметры, обеспечивающие безопасность установки, находятся в противоречии с параметрами, повышающими экономические показатели. Обеспечение безопасности требует определенных экономических затрат. Что характерно для корпусных кипящих реакторов с естественной циркуляцией теплоносителя, то это - высокие саморегулирующие свойства, обусловленные значительным отрицательным паровым коэффициентом реактивности. Это положительное свойство снижает затраты на создание дополнительных систем безопасности, с одной стороны, а, с другой стороны - уменьшает выгорание топлива из-за компенсации реактивности при выходе на поминальный уровень мощности. Поэтому задача повышения выгорания важна для реакторов ВУЯ и ВК. Оптимизация топливной решетки корпусного кипящего реактора с естественной циркуляцией теплоносителя является достаточно сложной задачей. Сложность заключается в зависимости всех характеристик реактора от мощности, давления и положения органов регулирования. Даже незначительные изменения мощности и давления приводят к изменению распределения плотности замедлителя, что, в свою очередь, приводит к изменению спектра нейтронов (переменного по объему активной зоны) и изменению неравномерности энерговыделения. Необходимостью улучшения топливоиспользования в корпусных кипя-щих реакторах. Применимостью экспериментальных данных по характеристикам активных зон корпусных кипящих реакторов с различным водно-топливным отношением (ВТО) для вновь создаваемых подобных реакторов. Возможностью использования верифицированных программных средств для обоснования ряда проектов. Применением рекомендаций по повышению выгорания подобных активных зон. ВТО) с обеспечением требований по безопасности. Сделан анализ характеристик активной зоны реактора ВК- с ВТО, равным 2,2 (проектное решение). Выбраны программные средства для расчетного исследования. Проведено их тестирование и проведены расчетные исследования топливной решетки активной зоны с различным ВТО. На основе анализа результатов расчетов создана новая конструкция ТВС реактора ВК- с ВТО, равным 3,0. Проведены расчетно-экспериментальные исследования характеристик активной зоны реактора ВК- с новыми ТВС, его экономической эффективности и безопасности. Показаны способы улучшения топливоиспользования для проектируемых реакторов подобного типа. Развиты теоретические представления о влиянии ВТО применительно к проектной (исходной) конструкции ТВС корпусного реактора с естественной циркуляцией кипящего теплоносителя, а именно - показана эффективность повышения ВТО активной зоны реактора ВК- с 2,2 до 3,0. Предложена и обоснована новая конструкция ТВС активной зоны реактора ВК- с ВТО 3,0 с подобранным расположением в ней водяных полостей, обеспечивающая улучшение экономических и эксплуатационных характеристик установки с сохранением свойств самозащищенности данного типа ядериых реакторов. Новизна технического решения защищена авторским свидетельством №8 от июня г.