Поведение конструкционных материалов в спектре нейтронов быстрого реактора большой мощности

• Автор: Чуев, Владимир Васильевич
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Заречный
• Количество страниц: 312 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ АКТИВНЫХ ЗОН РЕАКТОРА БН0 И

ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Общая характеристика реакторов на быстрых нейтронах.

Ядернофизические особенности реакторов типа БН.

Конструктивные особенности быстрых реакторов

Конструкционные материалы.

Эволюция активной зоны БН0.

Объекты исследований и условия их облучения.

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЕРВИЧНЫХ ПОСЛЕРЕАКТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ АКТИВНОЙ ЗОНЫ РЕАКТОРА
Горячая камера
Визуальный контроль.
Профилометрия чехловых труб.
Профилометрия твэлов
Гаммаспектрометрические исследования.
Установка для измерений.
Герметичность твэлов
Распределения ра нуклидов по зонам твэлов
Среднее содержание ра нуклидов в зонах твэлов
Оценка коэффициентов неравномерности энерговыделения и флюенса
Оценка газовыделения из топлива.
Измерения параметров внутритвэльного 1иза.
Вихретоковая дефектоскопия
Установки для измерений.
Методические особенности
Другие методы.
Нейтронное сканирование.
Измерения коэффициента линейного расширения.
Определение термического сопротивления зазора топливооболочка
Измерение электрического сопротивления оболочек твэлов
Методика расчтов условий эксплуатации реакторных сборок
РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ АКТИВНЫХ ЗОН РЕАКТОРА БН
0 ТРХ МОДЕРНИЗАЦИЙ.
Формоизменения чехловых труб ТВС, изделий СУЗ, оболочек твэлов
Чехлы ТВС.
Феноменологическое описание формоизменения
Материалы чехлов
Материалы ВКУ.
Исполнительные органы СУЗ.
Гильзы СУЗ
Компенсирующие стержни КС.
Регулирующие стержни .
Стержни аварийной защиты 3.
Оболочки твэлов.
Вытеснители .I.
Дистанционирующие проволока и лента.
Работоспособность твэлов и ТВС со штатным урановым и смешанным уранплутониевым оксидным топливом.
Чехлы .
Оболочки твэлов.
Топливо.
Разгерметизация твэлов
ФАКТОРЫ. ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ
РЕАКТОРНЫХ СБОРОК БН0
Конструкции.
Условия эксплуатации
Механическое воздействие топлива и его газообразных продуктов деления
на оболочку твэла.
Физикохимическое взаимодействие продуктов деления топлива с оболочкой.
Механические свойства материалов
Структурнофазовое состояние
Исходное состояние
Облучнное состояние
Металлургические и технологические факторы изготовления.
Химический состав.
Углерод.
Никель
Молибден
Ванадий..
Марганец
Кремний.
Титан.
Редкоземельные элементы.
Ликвационная неоднородность.
Величина зерна
Неметаллические включения.
Качество оболочечных труб.
Взаимосвязь факторов
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


ТВС на повышенные выгорания топлива до ~% т. М2). Разрабатываются программы повышения выгорания топлива до -% т. Прорабатываются проекты перспективных зон с использованием смешанного уран-плутонисвого топлива без воспроизводящего экрана. В целях сокращения затрат на изготовление и переработку ТВС БЗВ реализуется увеличение выгорания в зоне воспроизводства от 1,6% т. ТВС в среднем па треть в год. Время эксплуатации, г. Рисунок 1. Мощность. Рисунок 1. Номинальная мощность реактора Ы1-0 в зависимости от времени эксплуатации активных зон: (а). Таблица 1. Характеристика Зона (+ г. Зона М (+ г. Зона Ml (+ г. Зона М2 ( +. Макс. Nrn. Высота верхнего-нижнего/бокового экрана . Назначенный ресурс при работе реактора на -ТВС ЗМО/ЗСО/ЗБО. ТВС ВБЗВ. ТВС НБЗВ, эф. КС и PC, эф. A3 и АЗ-П. ФНИ, эф сут. СУЗ, эф. Схема перегрузки ЗМО/ЗСО/ЗБО. Длительность МК. Обогащение топлива по U-5 ЗМОЗСО/ЗБО. Материалы ТВС АкЗ чехла XI1МЗ ауст. ХНМЗТ х. ЭИ-7 ауег. ЭИ-7 XJ. ЧС- х. ЧС- х. Диаметр оболочек твэлов АкЗ/ БЗВ. Длина твэлов АкЗ1' БЗВ. Длина газовой полости твэлов АкЗ'БЗВ. Кол-во твэлов П)С АкЗ' БЗВ. Макс. Вт/м . Макс. Макс. ЗМО/ЗСО. ЗБО, % т. Л0. MBr evT/KrU . Макс. I ¦ * ¦ ¦ 1 . Псрсф^ока ип. ТВС ЗБО трехкратная, равномерная, частичная, без перестановок . Перегрузка шт. ТВС ЗБО пятикратная, равномерная, чаетшжая. В зависимости от местоположения **” - Назначен с г. Испытаны около 0 ЭТВС различной конструкции, с разными материалами и топливом. Кроме того, более ТВС штатной конструкции испытаны на повышенные выгорания и повреждающие дозы. Активная зона эксплуатировалась с по г. Сборки зоны большого обогащения работали с перестановками от периферии к центру и поворотами на 0° после каждой микрокампании. ТВС зоны малого обогащения равномерно перегружались после эксплуатации без поворотов и перестановок. Основное количество ТВС внутренней боковой зоны воспроизводства перегружались с перестановками к центру, а с ТВС наружной боковой зоны воспроизводства - без перестановок. В процессе эксплуатации активной зоны реактор почти каждую микрокампанию работал с негерметичными по газу твэлами. Разгерметизация твэлов сопровождалась и повреждением оболочек твэлов ТВС зоны большого обогащения ЗБО до контакта топлива с теплоносителем. По результатам послсреакторных исследований ТВС этой зоны были разработаны рекомендации по исключению перестановок и поворотов ТВС с целью предотвращения скачков энерговыделения, понижению линейных нагрузок на твэлы, замене материала оболочек на более радиационностойкий. В 4- г. ВБЗВ, оболочки которых были выполнены из стали ЭИ-7 в аустенизи-рованном состоянии. Твэлы теряли герметичность, в основном, из-за значительного распухания и деградации механических свойств этой стали под облучением. Разгерметизации твэлов способствовали и вытеснители, изготовленные из стали ХНТ, которые вследствие значительного радиационного распухания удлинялись, искривлялись и внедрялись в межтвэльное пространство. Разгерметизацию обуславливало также искривление чехлов вследствие большой радиальной неравномерности нейтронного потока но ТВС. После снижения выгорания топлива до 1,3%т. ВБЗВ прекратилась. С целью доведения ресурса ТВС ВБЗВ до проектного были оптимизированы их перестановки и повороты (снижены линейные нагрузки до кВт/м и радиальная неравномерность флюенса, заменены материалы оболочек твэлов и вытеснителей на более радиационностойкие, внесены изменения в конструкцию твэла: гладкие оболочки вместо ребристых, ленточное дистанционирование твэлов, увеличение объема газо-сборника, фиксация брикетов). Опыт эксплуатации зоны показал, что реактор может работать в течение определенного времени с поврежденными твэлами без нарушений условий и пределов безопасной эксплуатации. Необходимость повышения экономичности работы реактора с активной зоной потребовала проверки ряда перспективных материалов с целыо снижения радиационного формоизменения чехлов ТВС и оболочек твэлов. В качестве материалов чехлов испытывались стали ау-стенитного класса в холоднодеформированном состоянии (х.