Выгорание ядерного топлива. Классификация ядерных реакторов. Принципиальная схема ядерного энергетического реактора. Термоядерные реакторы. Теплообменный аппарат ядерных энергетических установок, страница 31

Между квадратными ТВС перемещаются крестообразные поглощающие органы регулирования, содержащие карбид бора. Они вводятся в активную зону снизу с помощью гидравлических приводов. Твэлы имеют оболочки из циркалоя-2 и в качестве топливной композиции – таблетки из UO2 с обогащением 2 – 3%. Выгорание выгружаемого урана составляет 28,4 МВт сутки/ кг. Доля перегружаемых ТВС от полной загрузки активной зоны обычно принимается от одной четверти до одной третьей, в зависимости от этого длительность работы между перегрузками составляет 12 или 18 месяцев соответственно. Отработавшее топливо заменяется на свежее с обогащением от 2,4 до 3 %. При выполнении перегрузок реактора ТВС, не достигшие проектного выгорания, переставляются.

Для стабилизации размножающих свойств активной зоны в процессе выгорания и накопления продуктов деления в некоторые твэлы введен выгорающий поглотитель – гадолиний. Кроме того, для выравнивания энергораспределения в поперечном сечении ТВС часть твэлов заменена на заполненные водой трубки такого же диаметра. Средняя энергонапряженность активной зоны составляет 54 кВт/л, а средняя удельная мощность урана – 23 кВт/кг. Температура воды на входе в активную зону равна 216 С, на выходе 286 С, что соответствует давлению насыщенного пара примерно 7 МПа. Генерация пара в активной зоне происходит за счет кипения воды при ее движению вверх.

    Рис. 4.12. Устройство реактора BWR электрической мощностью 1200 МВт

1 – устройство впрыска в крышке корпуса; 2 – выход пара; 3 – вход для впрыска воды в активную зону; 4 – вход для инжекции теплоносителя низкого давления; 5 – разбрызгиватель воды системы впрыска; 6 – струйный насос; 7 – ТВС; 8 – вход для циркуляционной воды в струйный насос; 9 – боковая опора корпуса;10 – приводы регулирующих органов; 11 – внутризонный датчик потока нейтронов; 12 – трубы гидравлических приводов органов регулирования; 13 – радиационная защита;14 – выход циркулирующей воды; 15 – опорная плита активной зоны; 16 – регулирующий орган; 17 – обечайка активной зоны; 18 – верхняя дистанционирующая решетка; 19 – линяя системы впрыска воды в активную зону; 20 – разбрызгиватель питательной воды; 21 – вход питательной воды; 22 – секция сепаратора пара; 23 – секция осушителя пара

Для обеспечения достаточной для отвода теплоты скорости теплоносителя, а также для сокращения числа циркуляционных петель в реакторе используются внутренние струйные насосы ( рис.4.11). Активная зона вместе с системой органов регулирования помещена в большой стальной корпус давления (рис. 4.12.). Выше активной зоны расположенны сепаратор и осушители пара. Для осуществления перегрузок топлива корпус реактора снабжен съемной крышкой. Типичный корпус BWR имеет диаметр 6 м, толщину стенки примерно 150 мм, высоту 22 м. Корпус выполнен из марганцево-молибденово-никелевой стали; изнутри от плакирован аустенитной нержавеющей сталью. Насыщенный пар из корпуса реактора непосредственно подается в турбогенератор и после конденсации перекачивается из конденсатора турбины обратно в реактор (см. рис. 4.9.). Для BWR с одноконтурной тепловой схемой особенно важное значение имеет проблема радиоактивного загрязнения теплоносителя. Загрязнение определяется примесями, содержащимися в воде, и 16N, образующимся при (n, р) – реакции и обладающим периодом полураспада 7,2 с. Многолетний опыт эксплуатации кипящих реакторов показывает, что благодаря короткому времени жизни 16N проведение профилактических работ на турбине, конденсаторах и питательных насосах из-за наведенной радиоактивности не осложняется.