Выгорание ядерного топлива. Классификация ядерных реакторов. Принципиальная схема ядерного энергетического реактора. Термоядерные реакторы. Теплообменный аппарат ядерных энергетических установок, страница 33

При утечке теплоносителя из циркуляционного контура пары воды оказываются локализованными в сухом колодце, откуда они направляются в систему подавления избыточного давления и конденсируются в бассейне. Все реакторное оборудование вместе с системой подавления избыточного давления, включая сухой колодец, окружено стальной защитной оболочкой. Конструкция защитной оболочки рассчитана на температуру и давление, которые могут быть при аварии с потерей теплоносителя, и удержание продуктов деления, которые в принципе могут выделиться из реактора при развитии аварии.


5,41 Изменение нуклидного состава топлива.

Состав ядерного топлива в процессе ядерной реакции изменяется в результате  следующих реакций:

1.            

                         

                    

2а.

2б.  

3.

                             

4.

5.

                            

Получим уравнение, описывающее изменение во времени ядерных плотностей U и Pu , при следующих допущениях:

1. не будем учитывать ядра  и  в виду малости времен их жизни;

2. считаем, что  и - шлаки из-за малости сечения поглащения нейтронов;

3. пренебрегаем спонтанным делением всех изотопов U и Pu в виду больших времен полураспадов;

4. предполагаем, что обогащение по мало и как следствие принебрегаем ядерной плотностью.

Обозначение:

Ф - плотность потока тепловых нейтронов,

сечение поглощения и захвата,

С - количество тепловых нейтронов, возникающих в процессе деления

общее количество быстрых нейтронов в расчете на один поглощенный тепловой нейтрон (коэффициент, учитывающий деление  быстрыми нейтронами),

общее число нейтронов, поглощенных в резонансной области (вероятность поглощения в резонансной области)

- число рожденных нейтронов на один захваченный тепловой  соответственно.


50 ВОДОВОДЯНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕАКТОРЫ (ВВЭР)

1  Активная зона

Активная зона реактора ВВЭР набирается из шестигранных или квадратных (в плане) кассет, устанавливаемых практически вплот­ную друг к другу в корзине активной зоны. В кассетах соответственно по треугольному или квадратному шагу устанавливают гладкие цилиндрические твэлы. В качестве ядерного горючего используют прессованные или спеченные таблетки из двуокиси урана. Для загрузки в реактор твэлы собирают в ТВС. Одна или две трубки, в которых должны быть расположены твэлы, остаются пустыми. Внутри этих пустых трубок размещают измерители температуры воды (термопары) и детекторы энерговыделения

Первая топливная загрузка PWR содержит твэлы с ураном трех обогащений (1,9, 2,5 и 3,2%). Твэлы с более высоким обогащением урана размещаются на периферии активной зоны, с меньшим обогащением — во внутренних областях. Такое размещение топлива обеспечивает выравнивание распределения мощности по радиусу реактора. Подобный результат может быть получен при осуществлении перегрузок топлива с различным выгоранием урана в разных областях активной зоны. Средняя энергонапряженность активной зоны составляет около 95 кВт/л, а средняя удельная мощность урана — 36 кВт/л.

Топливной композицией твэлов PWR является диоксид урана UO2

2  Нейтронно-физические особенности

Физической особенностью этих реакторов, отличающей их от графитовых или тяжеловодных (но не от водяных кипящих или быстрых), является тесная решетка твэлов. Типичное значение отношения объемов воды и топлива равно примерно двум, что в сочетании с хорошими теплофизическими свойствами воды обеспечивает компактность активной зоны, высокие (до 100 МВт/м3 и больше) значения объемного энерговыделения и возможность использовать изготовленный в заводских условиях корпус, рассчитанный на давление 15—20 МПа.

Использование в ВВЭР тесной решетки является неизбежным следствием нейтронно-физических свойств воды. Сечение поглощения тепловых нейтронов водородом велико по сравнению с сечениями поглощения углеродом, бериллием или дейтерием. Чтобы отношение , определяющее долю поглощения тепловых нейтронов в замедлителе, было равно примерно 0,1, необходимо иметь отношение объемов воды и топлива  (обогащение урана ~3 %).