Конструкция современных реакторов (Реактор ВВЭР-1000), страница 2

Впервые в отечественной практике реактор ВВЭР-1000 заключен в специальную защитную оболочку. По форме оболочка представляет собой вертикальный цилиндр с верхней сферической частью, выполненный из железобетона. Оболочка рассчитана на внутреннее давление 0,5 МПа. Размеры ее таковы, что при полной утечке теплоносителя первого контура давление пара не превысит расчетного; при этом утечка теплоносителя за сутки не должна быть более 0,1 % объема под защитной оболочкой.

Перегрузка реактора ВВЭР-1000, как и всех PWR, производится на остановленном реакторе со снятой крышкой. Все перегрузочные операции производятся с помощью перегрузочных механизмов под слоем воды, при этом первый контур заполняется раствором борной кислоты.

•Рис. 104. Картограмма первой топливной загрузки активной зоны ВВЭР-1000 1/3 часть) [N—номер кассеты;  К^н_q—относительное энерговыделение кассеты в начале работы реактора, К^к_q—относительное энерговыделение кассеты перед перегрузкой (через 300 эффективных суток);ρ_шл—глубина выгорания перед перегрузкой, МВт∙сут/кг U]

В зарубежной практике западных стран широкое применение на АЭС получили водо-водяные реакторы типа PWR. Рассмотрим конструкцию реактора мощностью 1300 МВт (эл.) на примере реактора фирмы Kraftwerk Union (ФРГ). Реакторы PWR других фирм (США, Франции и др.) отличаются от них несущественно как по конструктивному оформлению, так и по мощности.

Рис. 2.14. Общий вид реактора PWR мощностью 1300 МВт (эл.): 1—канал для органа регулирования; 2—канал системы внутриреакторного контроля; 3—крышка корпуса реактора; 4—верхняя решетка; 5—направляющая труба датчика внутриреакторного контроля; 6—корпус реактора; 7—тепловой экран; 8—нижняя решетка; 9—опорная конструкция; 10—активная зона; 11—оснастка канала; 12—направ­ляющая труба органа регулирования

Рис. 4.2. Схема расположения ТВС и органов регулирования в активной зоне PWR на 1300 МВт (эл.) (Kraftwerk Union):

1 — ТВС с органом регулирования

Порошок UO₂ прессуется и спекается в таблетки высотой и диаметром 10 мм со средней плотностью 10,4 г/см³. Таблетки набираются в трубки (оболочки) из сплава циркалой-4 . Длина твэла с топливом, определяющая высоту активной зоны, составляет 3,9 м. Материал оболочек имеет низкое сечение поглощения нейтронов и хорошие меха­нические свойства. Заполнение твэлов таблетками UO₂ осуществляется в гелиевой среде под давлением. Готовые твэлы собираются в тепловыделяющие сборки. Одна ТВС реактора PWR мощностью 1300 МВт(эл.) содержит 236 твэлов. Всего в активной зоне такого реактора 193 ТВС с общей массой урана 103,5 т. Некоторые ТВС содержат кроме твэлов поглощающие органы регулирования, представляющие собой соединенный пучок из 20 аксиально перемещаемых поглощающих элементов пэлов. Пэлы в качестве поглотителя нейтронов содержат карбид бора или серебряно-индиево-кадмиевый сплав.

Все ТВС, органы регулирования и внутризонные датчики контроля помещаются в большой корпус, рассчитанный на значительные давления и температуру. Корпус имеет внутренний диаметр 5 м, толщину цилиндрической стенки 250 мм и высоту 13,2 м. Верхняя часть корпуса, на которой смонтированы все подвижные органы регулирования, съемная, что необходимо, например, для перегрузок топлива. Вода подается в реактор через четыре входных патрубка, расположенных в верхней части корпуса. Расход воды 18,8 т/с. Затем вода идет вниз по кольцевой щели, между стенкой корпуса и тепловым экраном, и поступает на вход в активную зону (со стороны днища корпуса). Здесь поток воды направляется вверх, проходит активную зону и выходит из реактора через четыре выходных патрубка, также расположенных в верхней части корпуса. Корпус сделан из стали 22NiMoCr37 и изнутри плакирован аустенитной сталью.

	Рис. 4.4. ТВС с органом регулирования PWR на 1300 МВт(эл.) (Kraftwerk Union)

 

Реактор АЭС «Окони». На одной из крупнейших действующих АЭС США «Окони» установлены три ВВР. Каждый реактор имеет тепловую мощность 2584 МВт. Электрическая мощность равна 922 МВт. При расходе электроэнергии на собственные нужды 3,9 % КПД АЭС (нетто) составляет 34,3 %.

Цилиндрический корпус реактора имеет внутренний диаметр 4347 мм и высоту 11370 мм. Толщина стенок корпуса колеблется в разных сечениях от 214,3 до 215,1 мм. Корпус изготовлен из стали А533 и плакирован изнутри нержавеющей сталью. Толщина плакировки 3,2 мм. Днище корпуса—сферическое. При работе реактора на мощности средняя температура стенок корпуса составляет 288°С, при этом максимальный градиент температуры в стенке равен 6,79°С/см. Флюенс нейтронов на корпус составляет 3∙10¹⁹ нейтр/см². Корпус рассчитан на рабочее давление теплоно­сителя 15,36 МПа, однако допустимое давление равно 17,57МПа. Гидроиспытания корпуса производились на давление 21,97 МПа.