2.2. Тепловыделяющие сборки (ТВС)
Тепловыделяющие сборки (ТВС) – пакет (пучок) твэлов для загрузки в активную зону большинства реакторов. Исключение составляют блочковые твэлы, загружаемые в топливные каналы (ТК) поштучно, и шариковые твэлы, которыми заполняют весь объем активной зоны, образуемой боковыми и нижними отражателями.
В зависимости от типа твэлов, ТВС устанавливают на опорные конструкции в активной зоне (корпусной реактор) либо в топливные каналы (канальный реактор) [1,4].
Функции ТВС – закрепление и дистанционирование твэлов, организация потока в активной зоне (обеспечение требуемого направления потока, его величины и распределения), облегчение транспортно-технологических операций с ядерным топливом.
Классификация ТВС по типу объединяемых в них твэлов – со стержневыми, кольцевыми, трубчатыми, пластинчатыми, призматическими твэлами. Пучки стержневых твэлов могут быть установлены в кожух (корпусные реакторы ВВЭР), либо загружаться в активную зону без кожуха (канальные реакторы РБМК). В ТВС с трубчатыми твэлами последние одновременно являются и трактами теплоносителя.
Во многих реакторах принята шестигранная правильная геометрия кожуха пучка. Как правило, в ТВС насчитывается десятки и даже сотни твэлов. Конструкции ТВС отечественных энергетических ядерных реакторов показаны на рис. 3.5.7 –3.5.9 [1,4].
3. Классификация ядерных реакторов
Возможна классификации ядерных реакторов по энергии нейтронов, замедлителю, теплоносителю, топливу, конструкционному исполнению, назначению и т.д.
По энергии нейтронов – реакторы на быстрых, тепловых и промежуточных нейтронах. Последние не получили широкого распространения. Тепловые реакторы – основной тип на данном этапе. Однако будущее ядерной энергетики принадлежит быстрым реакторам.
По виду замедлителя – реакторы с графитовым (С), легководным (Н2О), тяжеловодным (D2О), бериллиевым (Ве, ВеО), органическим (дифенил, трифенил и т.д.) замедлителями. Наиболее распространены легководные (ВВЭР, PWR, BWR), тяжеловодные (CANDU) и графитовые (РБМК, Magnox) реакторы.
По виду теплоносителя (от этого зависят теплотехнические параметры реактора, гидравлическая схема энергоустановки) - охлаждение легкой водой (ВВЭР, РБМК, BWR, PWR), тяжелой водой (CANDU), двуокисью углерода (Magnox), жидким натрием (БН-350, БН-600). Реакторы некоторых советских атомных подводных лодок охлаждались расплавом эвтектики Pb-Bi. В свое время ИВТАН и ИТФ исследовали возможность использования диссоциирующего газа N2O4, но положительных результатов не получено, в том числе из-за высокой токсичности этого газа.
Каждый теплоноситель имеет свое преимущество. У жидких металлов хорошие теплофизические свойства и низкое давление паров при высокой температуре. Газовые теплоносители позволяют достичь температур до 1000°С и выше, отсюда и более высокий к.п.д. Наиболее распространенный и дешевый теплоноситель – легкая вода. Для быстрых реакторов используется натрий, но более перспективным представляется свинец.
По типу конструкции – корпусные, канальные и бассейновые. В корпусных реакторах (рис. 3.6.1) внутри корпуса течет общий поток теплоносителя, а в канальных (рис. 3.6.2) теплоноситель течет раздельно по каждому каналу с тепловыделяющей сборкой. Корпус бассейнового реактора (рис. 3.6.3) представляет собой большой бак без герметичной крышки, заполненный водой на несколько метров. В нижней части бассейна находится активная зона, через которую прокачивается либо вода бассейна, либо теплоноситель, циркулирующий по специальному контуру. Корпусные реакторы ограничены размером корпуса (по диаметру), а канальные имеют разгруженный корпус и могут перегружаться «на ходу», но их монтаж сложнее, как и эксплуатация. Бассейновая конструкция больше используется для исследовательских реакторов. Энергетические реакторы, в основном, имеют корпусное (ВВЭР, PWR, BWR) или канальное (РБМК, CANDU) исполнение.
По структуре активной зоны – гетерогенные и гомогенные. В гетерогенных реакторах топливо, замедлитель и теплоноситель пространственно разделены. ТВС расположены в них обычно в виде правильной решетки. В гомогенных реакторах циркулирует однородная смесь топлива, замедлителя и теплоносителя в виде раствора, тонкой взвеси или расплавов. Гомогенные реакторы пока не вышли из стадии исследования и единичных опытных установок.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.