Прогресс программы модульного реак­тора с насыпной активной зоной, страница 2

Заданная масса этих уже заключенных в удерживающие оболочки топливных частиц (каждая диаметром около 1 мм) помещается в графитовую сферу диаметром 50 мм, которая затем покрывается слоем графита толщиной 5 мм (уже не содержащим топлива). Образую­щий сферу графит действует как замедлитель, а внешний слой защищает топливные частицы от механического повреждения (истирания). По­добный топливный элемент доказал способность выдержать рабочий диапазон PBMR в течение длительных периодов в немецких реакторах AVR и THTR (проверка производилась в тече­ние 20 лет). С точки зрения внутренне присущей безопасности такая «упаковка» создает эффек­тивный барьер, препятствующий выходу радио­нуклидов, произведенных в процессе деления при всех нормальных (и постулированных не­нормальных) условиях эксплуатации. Примене­ние топлива в виде сферических элементов в совокупности с постоянно действующей систе­мой перегрузки топлива обеспечивают нейтрон-но гомогенную активную зону и более низкие эксплуатационные и аварийные температуры.


Опорный проект 268 МВт тепл.

Первоначально был разработан блок мощ­ностью 268 МВт тепл., который является базой для последующих усовершенствований проекта.

Реакторный блок состоит из корпуса давле­ния и внутрикорпусных конструкций (корзины активной зоны, графитовых конструкций и бло­ков управления реактивностью). В опорном проекте корпус давления реактора имеет диа­метр около 6,2 м и высоту около 20,5 м; он изго­товлен из кованой стали реакторного сорта с толщиной стенки от 120 до 220 мм. В корпусе находится стальная корзина активной зоны с внутренним диаметром 5,8 м и толщиной стенки 50 мм. Корзина активной зоны, в свою очередь, поддерживает графитовый отражатель и углеро­дистый тепловой экран. Общая радиальная тол­щина графита и углерода составляет 1 м. Графи­товый отражатель имеет 35 вертикально про­сверленных отверстий, в которых располагаются блоки управления реактивностью. Объем внутри графитового отражателя (полость активной зо­ны) имеет диаметр 3,5 м и эффективную высоту 8,5 м.

Активная зона состоит из топливных сфер и динамической центральной колонки отражателя из графитовых сфер. Номинальный диаметр ди­намического центрального отражателя равен 1,75 м.

Главная система производства энергии со­стоит из реакторного блока, соединенного с сис­темой преобразования энергии. Управление мощностью осуществляется главным образом за счет изменения массового расхода теплоносите­ля через систему преобразования энергии, в то время как температурные различия в сечении активной зоны и компоненты преобразования энергии сохраняются постоянными.

Горячий теплоноситель, покидающий ак­тивную зону, приводит в движение два верти­кальных турбокомпрессора и вертикальный тур­богенератор энергии (так называемая трехваль-ная (three-shaft) система). От турбины теплоно­ситель проходит через рекуператор со стороны первого контура, холодильники и компрессоры, а затем — через рекуператор со стороны второго контура, где он подогревается перед возвраще­нием в активную зону.

Активная зона реактора. Равновесная ак­тивная зона реактора мощностью 268 МВт тепл. состоит из приблизительно 333 тыс. топливных элементов и 110 тыс. графитовых сфер в цен­тральной зоне отражателя. Каждый топливный элемент содержит 9 г урана с обогащением по-


20


АТОМНАЯ ТЕХНИКА ЗА РУБЕЖОМ, 2006, № 10



Рис. 1. Реактор на 400 МВт тепл.: вверху слева — общая компоновка ре­акторного блока внутри корпуса давления; вверху справа — вертикаль­ный разрез реакторного блока; внизу — сечение (горизонтальное) реак­торного блока


Преимущества перепроектиров­ки. С поддержкой и в кооперации с MHI было решено перепроектировать PCU, используя один горизонтальный приводной вал турбина-компрессор. Это изменение проекта дает дополни­тельные преимущества, в том числе:

улучшенные сейсмические харак­теристики конструкции;

разделение компрессора и корпу­са турбины посредством применения двух сухих газонепроницаемых уп­лотнений в каждой проходке кожуха, отделяющих зону с большим объемом техобслуживания от зоны с малым объемом техобслуживания;

использование проверенных под­шипников с масляной смазкой вместо электромагнитных;

применение механической короб­ки передач, позволяющей повысить скорость, уменьшить размер механи­ческой части турбины и упростить переход от работы с частотой 50 Гц на работу с частотой 60 Гц;

исключение системы пускового компрессора, так как цикл Брайтона можно запустить, используя генератор как мотор;

ориентация турбогенератора, при которой в случае поломки лопасти или ротора траектория произведенных осколков не была бы направлена к ре­акторному блоку;

исключение около 1000 проходок для электромагнитных подшипников;

упрощение системы управления;

уменьшение стоимости турбообо-рудования;

значительное снижение объема исследований и требований к разра­ботке.

На рис. 2 приведена компоновка новой конфигурации PCU.