Атомная энергетика Быстрый реактор БРЕСТ Активная зона реактора Канал нормального и аварийного расхолаживания Конструкция активной зоны

Описание компоновки и состава активной зоны

Активная зона реактора БРЕСТ-2400 собрана из бесчехловых ТВС, имеющих в сечении квадратную форму. Хвостовики ТВС, закреплены в опорных конструкциях, обеспечивающих шаг расстановки ТВС 231.2 мм при номинальной температуре входа теплоносителя Твх=420 С. За счет соответствующего выбора материалов узлов с отличающимися коэффициентами температурного расширения опорные конструкции с ростом Твх>420 C увеличивают шаг ТВС, при уменьшении Твх от 420 до 390 С уменьшают шаг, а при дальнейшем снижении Твх снова увеличивают.

Активная зона охлаждается высокочистым свинцом средней плотностью при рабочих температурах ~10,5 г/см3.

Для выравнивания подогрева теплоносителя и максимальных температур оболочек твэлов применяется трехзонное радиальное профилирование тепловыделения и расхода теплоносителя в активной зоне, осуществляемое изменением диаметров твэлов в ТВС. В центральной зоне (АЗ1) расположено 228 ТВС с диаметром твэла 9,1 мм, в средней зоне (АЗ2) расположено 260 ТВС с диаметром твэла 9,6 мм, во внешней зоне (АЗ3) расположено 142 ТВС у которых внутренние твэлы имеют диаметр 10,4 мм, а внешний ряд твэлов имеет диаметр 9,8 мм. Развитие ядерной индустрии в странах: Китай, Индия, Пакистан, ЮАР и Япония 3 ноября 1960 Мао Дзэдун одобряет сроки испытания первой атомной бомбы в 1964 году

В твэлах расположены таблетки из смеси нитридов обедненного урана и плутония (UN+PuN), которые имеют плотность 13,2 г/см3. Доля нитрида плутония в смешанном нитридном уран-плутониевом невыгоревшем топливе составляет 13,5% (масс.), остальное—нитрид урана, в котором 99,7% 238U и 0,3% 235U.

Для исключения взаимодействия оболочки с топливом при радиационном распухании, уменьшения максимальной температуры топлива и для уменьшения выхода газообразных продуктов деления между топливной таблеткой и оболочкой твэла предусмотрен зазор, заполненный расплавленным свинцом. Толщина зазора 0,25 мм. Радиальные размеры твэлов представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Радиальные размеры твэлов по типам ТВС

Параметр

Тип ТВС

АЗ1

АЗ2

АЗ3

Наружный диаметр оболочки, мм

9,1

9,6

9.8 (наружные ряды)

10.6 (внутренние ряды)

Диаметр топливной таблетки, мм

7,6

8,1

8,3 (наружные ряды)

9.1(внутренние ряды)

Число ТВС

228

260

142

Высота столба топлива во всех ТВС 1100 мм. Выше топливного столба в твэле имеется полость (ГП) высотой 900 мм для сбора газообразных осколков деления. В этой полости на расстоянии 250 мм от верхнего торца топливного столба расположена таблетка из карбида вольфрама WC (плотность 14,8 г/см3) толщиной 50 мм. Таблетка служит для профилирования высотного распределения мощности, снижения максимальной температуры оболочек твэлов и уменьшения плотностного коэффициента реактивности в активной зоне.

Решетка ТВС каждого типа содержит 289 ячеек (17 ´ 17). Шаг решетки 13.6 мм. В ТВС типа АЗ1 расположено 272 твэлов, в ТВС АЗ2 и АЗ3 по 280 твэлов. Во всех ТВС имеется также по 7 крепежных труб Æ12,2´1,5 мм, и центральная несущая труба.

В центральную несущую трубу каждой ТВС типа АЗ1 (228 ТВС) входит перемещаемый по высоте стержень из поглощающего материала WB2 плотностью 12,9 г/см3 и диаметром 18,5 мм. . Они выполняют роль рабочих органов системы пассивно-активной защиты (ПАЗ) реактора и его глубокого заглушения.

Активная зона окружена блоками свинцового отражателя, размещенные с шагом 231.2 мм. Полное количество блоков отражателя 464. Из 140 блоков отражателя, непосредственно примыкающих к активной зоне 112 являются каналами рабочих органов СУЗ—аварийной защиты (АЗ), компенсаторов реактивности (КР), автоматических регуляторов (АР) и стержней перекомпенсации реактивности (ПР), а оставшиеся 28—каналами с устройствами, с помощью которых реализуется пассивная обратная связь (ПОС) реактивности с расходом теплоносителя через активную зону. Два следующих ряда блоков отражателя (324 блоков) имеют объемную долю свинца 86,3% и объемную долю стали 13,7%.

Конструкционным материалом для всех элементов активной зоны и отражателей является сталь ЭП-823.

Методика физических расчетов. Нейтронно-физический расчет, связанный с выбором состава и геометрии активной зоны, определением интегральных нейтронных полей и полей энерговыделения, коэффициентов реактивности и др. проводился в програмном коде МСU.

Выборочные результаты расчета. В ходе расчета были получены следующие  основные результаты:Эффективный коэффициент размножения нейтронов, что заметно выше значений  для реактора БРЕСТ-ОД-300.

Краткое описание элементов, входящих в состав реактора Активная зона.

Блок ПГ-ГЦН Блок ПГ-ГЦН предназначен для установки парогенератора, циркуляционного насоса, фильтров, массобменников, каналов нормального и аварийного расхолаживания, организации тракта циркуляции теплоносителя в реакторе.


На главную