ВТГР ( рис. 3.28) с шаровыми твэлами имеют активную зону, представляющую собой цилиндрическую емкость, окруженную графитовыми блоками и засыпанную твэлами. Верхний уровень засыпки свободный. Перегрузка топлива осуществляется непрерывно в процессе работы реактора. Свежие твэлы поступают в активную зону и под действием силы тяжести опускаются вниз: проходя через активную зону однократно и достигнув заданной глубины выгорания, они выгружаются из реактора. В пространство между уровнем твэлов и верхним графитовым отражателем подается гелий, который проходит в том же направлении, что и поток шаровых твэлов, и нагревается до заданной температуры. Однократный способ загрузки твэлов позволяет достичь более высоких температур газа на выходе из реактора без увеличения допустимых нагрузок на шаровые твэлы, а также свести к минимуму разность температур газа и микротоплива на выходе из реактора. На входе в активную зону, где энерговыделение максимально, температура твэлов ограничивается достаточно холодным теплоносителем, поступающим сверху. Высокие температуры, до 1000ºС, на выходе из реактора важны для получения технологического тепла, а также для одноконтурной установки с газовой турбиной.
Непрерывная загрузка шаровых твэлов обеспечивает в верхней части активной зоны высокий нейтронный поток, который способствует увеличению эффективности поглощающих стержней. В тоже время свободная засыпка активной зоны затрудняет глубокое введение регулирующих стержней непосредственно в зону, т.к может вызвать разрушение шаров. Поэтому при конструировании и расчете ВТГР с шаровыми твэлами целесообразно исключить введение стержней в шаровую засыпку, ограничив ввод их в свободное пространство над уровнем твэлов.
Возможно также конструирование активной зоны с направляющими каналами для регулирующих стержней, что , естественно, усложняет непрерывную загрузку твэлов и саму зону. Непрерывная загрузка предъявляет к конструкции шарового твэла повышенные требования к стойкости против механических нагрузок, которые могут быть причиной выхода продуктов деления из твэлов. Механические нагрузки испытывают при падении с высоты в процессе загрузки, в нижней части активной зоны- под действием массы шаровой засыпки , а также вследствие свободного ввода поглощающих стержней в засыпку твэлов. Поэтому к шаровым твэлам предъявляются требования: они должны выдержать 50 падений с высоты 4 м на слой плотно упакованных графитовых шаров.От шаровых твэлов так же требуется высокая прочность на истирание, т.к пылевидные частицы могут привести к повреждениям газодувок, отложениям на теплообменных поверхностях, что приведет к науглероживанию стали и т.п.
К недостаткам ВТГР с шаровыми твэлами относятся: отсутствие возможности четкого профилирования энерговыделения по радиусу активной зоны, неравномерность движения твэлов в объеме активной зоны.,необходимость размещения стержней СУЗ в засыпке твэлов в специально предусмотренных в обьеме зоны графитовых пилонах.,наличие графитовогозамедлителя в твэлах,что приводит к дополнительным затратам при переработке.
Основными недостатками ВТГР с призматическимитвэлами являются: остановка реактора на перегрузку на довольно длительное время; большая трудоемкость и технологическая сложность изготовления графитовых блоков; значительные термические напряжения, возникающие в призматических ТВС.
Из-за отсутствия опыта сооружения канальных реакторов с естественной циркуляцией теплоносителя были проведены специальные исследования о теплосъему и гидродинамике для таких систем.
Надёжность теплосъёма в топливных каналах была экспериментально изучена на Первой АЭС , на стенде , представляющем собой модель одной из петель циркуляции реактора Билибинской АТЭЦ . Стенд включал в себя два полномасштабных макета топливного канала с электрообогреваемыми имитаторами твэлов.
Было выяснено, что фактором, определяющим предельно допустимую мощность топливного канала, является возникновение автоколебаний расхода через параллельные тракты твэлов внутри канала или достижения границы области неустойчивых режимов ,зависящей от давления
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.