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.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.