Реакторы, охлаждаемые углекислым газом, страница 12

Активная зона и графитовый отражатель установлены на опорной решетке, жестко связанной с корпусом реактора. Нижней частью твэлы опираются на установочные штыри так, что нет непосредственного контакта твэла и опорной решетки. Этот способ крепления существенно снижает температуру решетки и других элементов конструкции в нижней части реактора. Между боковым отражателем и корпусом находится стальная тепловая защита.

В активной зоне реактора высотой 2,5 м и диаметром 3,1 м расположены 804 твэла (рис. 1.12 5.15) цилиндрической формы диаметром 88 мм и длиной 3,6 м, из них 2,5 м занимает топливо, остальное графит — верхний и нижний отражатель. Топливные втулки находятся в графитовой гильзе с небольшой газовой проницаемостью. Небольшая часть потока теплоносителя направляется через внутренний объем твэла для отвода продуктов деления, прошедших через защитные оболочки микротвэлов и графитовую матрицу В нижней части твэла расположен адсорбер продуктов деления (гранулированный уголь с серебряным покрытием). Концевые графитовые детали твэла образуют верхний и нижний отражатели. Транспортировка твэла при перегрузке происходит путем захвата его за верхнюю часть.

Реактор имеет 36 стержней СУЗ с гидравлическим приводом, вводимых в активную зону снизу — через область наиболее низких температур. Система аварийного расхолаживания состоит из стальных листов с приваренными к ним трубами. Такая система способна при потере теплоносителя или выходе из строя обеих газодувок обеспечить температуру корпуса реактора не более 480 °С.

При эксплуатации реактора некоторые твэлы разрушались, что приводило к значительному повышению активности в первом контуре, однако оно не превышало предельно допустимого значения. Было установлено, что выход активности обусловлен разгерметизацией однослойных покрытий микротвэлов, которые интенсивно распухали и разрушались при глубине выгорания 60000 МВт•сут/т U. На основе опыта эксплуатации в конструкцию реактора и твэлов были внесены изменения. Например, введен отбор газа из внутренней полости восьми твэлов, расположенных в различных местах активной зоны. По этим показаниям можно судить о состоянии покрытий твэлов и выносе продуктов деления. Более высокая (по сравнению с расчетами) температура нижней крышки реактора была снижена при помощи внешнего обдува корпуса азотом. В результате к 1972 г. коэффициент использования мощности на АЭС был доведен до 0,93.

«Форт-Сент-Врейн». Пущенный в эксплуатацию в 1977 г. реактор HTGR АЭС «Форт-Сент-Врейн» (США) мощностью 330 МВт (эл.), так же как и реактор THTR, является полномасштабной про-тотипной энергетической установкой. Опыт проектирования и строительства этого реактора положен в основу разрабатываемых серийных HTGR мощностью 770 и 1160 МВт (эл.).

Реактор HTGR выполнен по схеме с интегральной компоновкой оборудования первого контура в корпусе из ПНЖБ (рис. 1.13  5.16).

Рис. 1.12 5.15. Твэл реактора «Пич-Боттом»:

1 — нижняя концевая деталь; 2 — оболочка; 3 — внутренняя ловушка; 4 — нижний отражатель; 5 — топливо; 6 — пористая пробка;   7 — верхний отражатель;   в — верхняя концевая деталь под захват.

Рис. 1.13 5.16. Реактор HTGR АЭС «Форт-Сент-Врейн»:

1 — газодувка; 2 — модуль парогенератора; 3 — активная зона; 4— каналы для системы СУЗ и перегрузки топлива, 5—канал для ионизационной камеры; 6 — охлаждаемая опорная конструкция зоны; 7 — корпус реактора из ПНЖБ.

Это первый реактор с железобетонным корпусом, построенный в США. Внешняя форма корпуса близка к шестигранной призме. Высота корпуса 35 м, размер под ключ 20,3 м. Внутренняя полость корпуса цилиндрической формы имеет диаметр около 9 м и высоту 22,5 м. Обе крышки корпуса — плоские, толщиной 4,7 м. Компоновка оборудования внутри корпуса выполнена так, что парогенераторы и газодувки размещены под активной зоной. Этим объясняется большая высота корпуса и его внутренней полости.