Безопасный ядерный реактор. Анализ положительных и отрицательных сторон каждого, из самых распространённых типов реакторов, страница 2

          В России в основном используются реакторы типа ВВЭР-440, ВВЭР-1000, РБМК-1000, а также БН-600.Теперь рассмотрим конструктивные особенности каждого типа реактора и определим самый безопасный из них.

1.1. Водо-водяной энергетический реактор на 440 МВт (ВВЭР-440)

ВВЭР-440 – это водо-водяной энергетический реактор мощностью в 440 МВт. Такая ядерная энергетическая установка стоит на двух российских атомных станциях: на Кольской АЭС (4 блока) и на Нововоронежской АЭС (2 блока).

ВВЭР-440 обладает тепловой мощностью 1370 МВт. На первом контуре имеет шесть циркуляционныхпетель. Каждая петля состоит из главного циркуляционного насоса, парогенератора, двух запорных задвижек с электроприводами и контурных трубопроводов из аустенитной стали с внутренним диаметром 500  мм. Схемой предусмотрена возможность отключения, разогрева, расхолаживания, опорожнения изаполнения каждой циркуляционной петли  (рис.1).

В качестве теплоносителя изамедлителя применяется обычная вода под давлением. Рабочее давление на выходе из активнойзоны—12 МПа. Топливо перегружается под слоем воды при остановленном реакторе.

Рис.1

Предусмотрена возможностьпрофилактическихработ параллельно с перегрузкойтоплива.

Парогенераторы генерируют около 3000т в час сухого насыщенного пара давлением 4,6 МПа. Принятая технологическая схема обеспечивает пуск, остановку и нормальную работу АЭС в различных режимах.

На АЭС с четырьмя водо-водяными реакторами электрической мощностью 440 МВт предусмотрена установка восьми турбин номинальной мощностью 220 МВт каждая.

Активная зонадиаметром 2,88 м и высотой 2,5  м расположена в цилиндрическом корпусе реактора. Она собрана из 349 шестигранных кассет, из них 312 - рабочие, остальные – подвижные органы регулирования (рис.2 и 3). Кассеты подвижного органа регулирования выполняют функции управления и защиты реактора. Введениемили выведением их из активной зоны осуществляется аварийная защита, регулирование мощности в заданных пределах, компенсирование реактивности и т. д. Каждая рабочая кассета содержит 126 цилиндрических твэлов диаметром 9,1  мм. В центре кассеты размещается трубка, которая является конструкционным узлом системы дистанционирования твэлов.

В реакторе используются твэлы из UO2 с циркониевой оболочкой. Длина твэла – 2500  мм, его внешний диаметр – 9,1  мм, толщина оболочки – 0,65  мм. Оболочка выполняется из сплава Zr + 1% Nb, который имеет хорошие механические свойства и не корродирует в потоке воды в реакторе. Твэлы устанавливаются в кассете шестигранного сечения с диаметром вписанной окружности или с размером под ключ 144  мм. Твэлы расположены по треугольной решетке. Для предотвращения взаимного касания твэлов, а также их колебания по высоте кассеты предусмотрены дистанционирующие решетки на расстоянии 250  мм одна от другой. Кассета имеет кожух из циркония толщиною 2  мм. Зазор в 3 мм между кассетами в активной зоне обеспечивает возможность свободной установки и извлечения каждой из них /1/.

В реакторе ВВЭР-440 достигается выгорание топлива до 28000 МВ·сут/т U. В связи с этим обогащение догружаемого топлива принято равным 3,5%. Догрузка топлива производится один раз в год, причем по определенной программе заменяется одна третья от всех кассет. После очередной догрузки новых кассет избыток, реактивности реактора максимален. Он компенсируется раствором борной кислоты HВО3 в воде. По мере выгорания топлива концентрация раствора периодически понижается за счет поглощения его в ионообменном фильтре.

Для компенсации реактивности используются также 37 компенсирующих кассет, которые связаны с электрическими приводами системы регулирования, расположенными над верхней крышкой реактора. Каждая из компенсирующих кассет состоит из двух частей: нижней и верхней.