Реферат: Некоторые аспекты оптимизации параметров ядерного топлива для ВВЭР - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Некоторые аспекты оптимизации параметров ядерного топлива для ВВЭР

Банк рефератов / Технологии

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 215 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Некоторые аспекты о птимизации параметров ядерного топлива для ВВ ЭР Лунин Г.Л ., Духовенский А.С ., Горохов В.Ф., Доронин А.С ., Алексеев П.Н ., Прошкин А.А. Российский Научный Цен тр ?Курчатовский институт¦ В подавляющем большинстве энергетических реакторов ядерное топливо используется в виде законченных в конструктивном отнош ении единичных узлов , имеющих строгую геометрию и состав материалов (ТВС ) и поступающих на АЭС от заводов-изготовителей . Активная зона формируется для каждого топливного цикла на основании схемы размещения ТВС , выбранны й по результатам вариантных нейтронн о -физических расчетов . В отечественной прак тике такие схемы размещения ТВС в конкрет ном виде разрабатываются соответствующим персона лом АЭС с учетом различных факторов , в том числе установленных нормативных требований и рекомендаций по основным характерист и кам активной зоны после очередно й перегрузки топлива . С учетом установившегос я порядка в топливообеспечении реакторов можн о выделить , следовательно , два направления в оптимизации показателей использования топлива , а именно : · совершенствование топливных ци клов с применением отработанных ТВС и обоснов анных характеристик их работоспособности и · поиск резервов , выявление излишних запасов в конструкционно м оформлении топлива и внесение изменений в геометрию решетки и состав используемых материалов ; после пол учения успешных результатов в этом направлении могут возобнов ляться работы по совершенствованию в первом направлении . Выход на мировой рынок ядерного топлива требует от отечественных поставщиков определенных усил ий в обоих направлениях . Анализ складывающе йся ситуации показывает , что для успеш ной конкуренции необходимо , помимо проводимых работ по первому направлению , обратить серьез ное внимание и интенсифицировать работы второ го направления . При этом возникает ряд спе цифических задач , содержание и возможн ы е пути решения которых кратко изложен ы в данном докладе . Исходной целью использования ядерного топ лива является получение тепловой энергии . Нак опленный опыт в проектировании и эксплуатации ТВС указывает на то , что экономичность работы реакторов типа ВВЭР достигается при достаточно высоких тепловых нагрузках топлива . При этом , однако , должны надежно о беспечиваться определенные запасы до некоторых предельных величин с тем , чтобы работа реактора была стабильной и безопасной , особен но в случаях отказа оборудо в ания , т.е . в режимах с нарушением нормальных условий эксплуатации и при постулируемых п роектных авариях . Определенный компромисс между стремлением к повышению отводимой тепловой энергии и обеспечением соответствующих запасов достигается и фиксируется в пр о екте твэл , ТВС и реакторной установки . Основой для компромиссных решений являются , в частности , нормативные документы . По ме ре накопления опыта успешной эксплуатации ТВС , изготавливаемых на проектной основе , естеств енно , возникает намерение увеличить энер г овыработку топлива . В принципе такое у величение может быть реально , если не буду т нарушены проектные основы и соответствующие нормативные критерии . Для достижения поставл енной цели необходим правильный выбор вносимы х изменений и проведено достаточное обос н ование предлагаемых технических реше ний . В конечном счете , работы по совершенс твованию ТВС должны включать объемный комплек с многоплановых исследований , поскольку в сил у специфики ядерного топлива затрагиваются ве сьма различные и важные аспекты решения у к а занной проблемы [1]. Количественной характеристикой , выражающей то пливную энергию , отведенную от единицы массы выгружаемого топлива , является , как известно , средняя глубина выгорания - [МВтхэфф.сут /кг ]. Исходя из указанной размерности данной характеристики , видно , что стремление к увеличению отводимой тепловой энергии может реализовываться либо повышением удельной весов ой мощности [МВт /кг ], либо продлением пребы вания топлива в активной зоне при сохране нии номинальной мощности реактора [эфф.суток /к г ], т.е . б ез ее изменения . Может анализироваться увеличение и обоих указанных параметров . Но в любом случае необходимо проведение исследований для проверки приемлемо сти принимаемых изменений относительно всего комплекса проектных основ и нормативных велич ин. Следует отметить , что при совершенст вовании единичных конструкционных узлов ядерного топлива (ТВС ), поставляемых для работы реа ктора на АЭС , вносимые изменения , как прав ило , малы , и ожидаемые положительные эффекты также незначительны с технической точки зр ения . П оэтому при проведении соответ ствующих исследований приходится иметь дело с достаточно тонкими эффектами влияния предпол агаемых изменений на проверенные практикой ха рактеристики , параметры и материалы . Это требу ет использования достаточно точных и надежных средств для анализа и представите льных результатов для обоснования намеченных мероприятий по изменениям , поскольку некоторые последствия могут быть весьма значительными (как положительные , так и отрицательные ). Для того , чтобы выяснить приемлемость вносимы х конструкционных изменений , можно указать следующие критерии , относительно которых необходимо сопоставлять новые характеристики твэлов , ТВС , активной зоны , реактора. 1. Достигаемая глубина выгорания топлива при проектном обогащении должна быть , с од ной ст ороны , выше проектной (что и является исходной целью вносимых изменений ) и ли сохраняться на проектном уровне при по ниженном обогащении ; с другой стороны , повышен ная глубина выгорания топлива должна быть на уровне , при котором обеспечивается работ оспособно с ть твэл в течение срока пребывания их в реакторе. Предельно допустимое значение глубины выг орания топлива в значительной мере зависит от соотношения геометрических размеров основны х компонентов (двуокиси урана , оболочки , газово го объема ), а также от рабочи х пара метров под оболочкой твэл и прежде всего , конечно , от удельных тепловых нагрузок . Х арактер и степень влияния вносимых в конс трукцию изменений анализируются соответствующими термомеханическими расчетами. 2. Теплогидравлические характеристики ТВС за вис ят от геометрических размеров элементо в топливной решетки и компоновки основных конструкционных узлов (твэл , направляющих канал ов ПЭЛ , чехлов ТВС , дистанциирующих решеток ). Их влияние на режимы охлаждения твэл в различных ситуациях также должно предварите л ьно анализироваться путем проведения теплогидравлических расчетов , как для нормал ьных условий , так и при нарушениях нормаль ных условий и при постулируемых авариях . Д алее могут потребоваться экспериментальные прове рки. 3. Динамические характеристики активно й зоны в целом и поведение реактора в различных ситуациях в значительной мере находятся в зависимости от величин коэффициен тов реактивности по параметрам теплоносителя . От знаков этих величин обратная связь с мощностью изменяется принципиальным образом (о т отрицательной до положительной ). Соответствующие анализы требуют проведения доста точно детальных нейтронно-физических расчетов коэ ффициентов реактивности и расчетов переходных и аварийных режимов. 4. Особое место должны занимать исследова ния по проверке п риемлемости (или для определения необходимых изменений ) водно-химическ ого режима теплоносителя I контура в том случае , если намечено использование других , отличных от проектных материалов для изготовления конс трукционных элементов ТВС . При этом обоснован ие новой конструкции должно быть как расчетное (с точки зрения поведения и с войств нового материала во всех проектных режимах ), так и экспериментальное для провер ки долгосрочных эффектов взаимодействия этого материала с теплоносителем. 5. При изменении принц ипов взаимодейс твия конструкционных элементов ТВС или технол огии их изготовления необходимо проведение пр едставительных ресурсных испытаний (прочностных , в ибрационных и др .). Одновременно с указанием основных критери ев , характеризующих приемлемость нового изме ненного топлива , следует отметить важную спец ифику данной проблемы . Она состоит в том , что измененное топливо предназначается к использованию в эксплуатируемых реакторах , прое кты которых разрабатывались на основе норм и требований , действовавших в про ш лом . Зачастую новые проекты реакторов разрабатываются уже по современным нормам , зн ачительно более жестким , и это позволяет о риентироваться на повышенные характеристики топл ива (прежде всего глубину выгорания ). В дей ствующих же реакторах при использовании нового топлива или при организации но вых топливных циклов , как правило , исходят по-прежнему из устаревших норм и требований , по которым разрабатывались ?старые¦ реакторы . Сказанное , прежде всего относится к оценкам радиационной безопасности , в обеспечении которой именно характеристики топлива мог ут играть основную роль , если исходить из трудностей внесения соответствующих изменений в станционные системы и регламенты эксплуа тации . Представляется недопустимым в погоне з а экономически более высокими показател я ми в топливоиспользовании на стареющих реакторах исходить из обеспечения безопасности только в соответствии с одновременно уст аревшим нормативными документами . Во внимание должны приниматься современные нормы радиационно й безопасности , т.е . именно в этих с лучаях необходимо соблюдение принципа ? Al а ra ¦. В течение 1999 г . в РНЦ ?Курчатовский институт¦ проводились комплексные аналитические исследования , направленные на оценку изменений , вносимых в конструкцию твэл и ТВС реак тора ВВЭР -440 [2]. Результаты исследо ваний подт вердили , что основной целью зарубежных постав щиков является увеличение глубины выгорания т оплива при заданном неизменном исходном обога щении . Цель достигается в одних случаях пу тем повышения водо-уранового отношения топливной решетки и увеличени я загрузки двуокиси урана в твэл ; в других - еще б ольшим повышением водо-уранового отношения решетк и , в том числе за счет уменьшения загр узки топлива в ТВС. В первом случае количество воды увели чивается за счет уменьшенной толщины оболочки твэл , в основном, уменьшением ее нар ужного диаметра , во втором - дополнительный эфф ект получается из-за уменьшения числа твэл в ТВС и загрузки топлива . В обоих с лучаях уменьшается поверхность охлаждения твэл и увеличиваются поверхностные удельные нагрузк и. Во втором случае возрастают и л инейные нагрузки . Кроме того , для увеличения загрузки топлива в твэл исключаются отверс тия в таблетках . В результате этого возрас тают средняя температура топлива и количество аккумулированного тепла в двуокиси урана. Установленные расчетным путем количеств енные изменения характеристик позволяют сделать вывод , что некоторые параметры , сравниваемые с соответствующими критериями , имеют незначи тельные отклонения и , по-видимому , приемлемы (за пас до кризиса теплоотдачи , давление под о болочкой твэл и др .) Другие как , например , коэффициенты реактивности по температур е замедлителя , хотя и имеют небольшие изме нения по величине , однако , изменяют свой з нак (- на +), что в соответствии с российскими нормами вообще для ВВЭР недопустимо (в критическом состо я нии ), и требуется введение выгорающего поглотителя в топливо . Третьи параметры заметно изменяют численные значения (например , температуры двуокиси в центре таблеток ), и , хотя они остаются пр иемлемыми для стационарного режима работы , мо гут заметно увеличит ь температурный выбег оболочек в аварийных процессах с течью I контура и повлиять на число твэл , разгерм етизирующихся в таких случаях , а значит и на суммарный выход активности в реакторн ое помещение и в окружающую среду . Это особенно важно учитывать в анали зах безопасности , т.к . аварийный режим может про исходить при увеличенной глубине выгорания в новом топливе (что является основной цель ю вносимых изменений ), когда при переходе через определенное граничное значение резко в озрастает выход продуктов деления и з двуокиси урана под оболочку твэл уже в стационарном режиме. При аналогичной схеме размещения ТВС в активной зоне (отечественного производства и зарубежного поставщика ) имеет место значите льное различие в неравномерности распределения энерговыделения при увеличенной продолжитель ности топливного цикла в случае измененных ТВС . Если изменить схему размещения ТВС с целью выравнивания распределения энерговыдел ения , эффект от внесенных изменений уменьшает ся. При проведении анализов реактивностных ав арий (выброс органа СУЗ ) следует особое внимание уделять не только достигаемым п араметрам процесса , но и специфике поведения облученного материала оболочек твэл зарубежн ой поставки . Известны данные [ 3], согласно которы м облученный циркаллой -4 допускает существенно бо л ее низкую энтальпию энерговыдел ения , чем облученный сплав Э -110. Вследствие этого конечной целью анализа реактивностной а варии должно быть не только вычисление ср едней энтальпии по радиусу таблетки , максимал ьных температур оболочек и % толщины их ок ислени я , а определение увеличенного числа разгерметизирующихся твэл и выброса акт ивных продуктов деления в сравнении с про ектным случаем. Аналогичные расчеты по указанным направле ниям проводились и проводятся для ТВС реа ктора ВВЭР -1000. В таблицах 1 и 2 представл ены некото рые результаты нейтронно-физических , теплогидравлическ их и термомеханических расчетов применительно к твэлам , ТВС и активным зонам реакторо в ВВЭР -440 и ВВЭР -1000. Некоторые расчетные значения параметров у казывают на необходимость дальнейших анали зов безопасности для определяющих проектн ых режимов . Эти анализы проводятся в насто ящее время , причем конечной целью намечено получение количественных характеристик по числ у разгерметизирующихся твэл и по выбросам активности в постулируемых авариях и сопо с тавление их с действующими в настоящее время нормативными пределами (в ч астности , с гайдом YVL 6.2 (Финляндия ), согласно которому число повреждающихся твэл не должно прев ышать 10% от полного количества в постулируемых авариях класса 2). Из сказанного выше н е следует , что совершенствование топлива для ВВЭР с учетом повышающихся требований по обеспечению безопасности в новых проектах нецелесообразн о . Наоборот , соответствующие проработки должны проводиться , в том числе и применительно к эксплуатируемым реактор а м . Но одновременно с необходимым углублением исследо ваний по традиционным конструкциям необходимо расширить объем поисков и при более ре шительных изменениях конструкции твэл и ТВС , поскольку это может привести к положител ьным результатам по многим показат е лям при соизмеримых затратах средств . Например , радикально уменьшить диаметр твэлов в реакторх ВВЭР -440 и ВВЭР -1000 [4 ]. Таблица 1 Некоторые исходные характеристики и резул ьтаты расчетов для ТВС реактора ВВЭР -440 Поставщики ТВС ОАО ?МСЗ¦ BNFL EVF W И сходные характеристики 1. Размер чехла ТВС ?под ключ¦ , мм. 143,0 144,2 144,2 143,0 2. Наружный диаметр твэл , мм. 9,10 8,90 8,80 8,80 3. Количество твэл в ТВС . шт. 126 126 120 126 4. Диаметр топливной таблетки , мм . 7,59 7,63 7,53 7,57 5. Толщина оболоч ки твэл , мм. 0,67 0,55 0,55 0,57 6. Диаметр центрального отверстия в таблетке , мм. 1,20 - - - 7. Шаг твэл в решетке , мм. 12,20 12,28 12,28 12,20 Расчетные харак теристики 8. Достигаемая гл убина выгорания топлива , МВт.сут /кг . урана 33,00* 37,84* 34,60 39,45* 35,20 40,15* 34,40 9. Максимальный коэффициент неравном ерности в мощности ТВС * и твэл в ТВС 1,31* 1,125 1,34* 1,105 1,44* 1,069 1,126 10. Максимальная мощность твэл , к вт 46,4* 47,4* 50,5* - 11. *Коэффициент реактивности по температуре воды , о С -1 (начало цикла , 260 о С ) -3,6? 10 -5 - 3,2 10 -5 ` ` ` +1,0? 10 -5 - 12. *Минимальный запас до кризиса теплообмена. 3,10 3,95 2,60 - 13. Максимальная температура топлива , о K. 1348 1483* 1401 1652* 1378 1703* 1425 14. Окружная остаточная деформация оболо чек твэл , %. -0,36 - 0,46 -0,45 - * Трехмерные расчеты Таблица 2 Некоторые исходные характеристики и результаты расчето в для ТВС реактора ВВЭР -1000 Поставщики ТВС ОАО ?МСЗ¦ EVF W Исходные характеристики 1. Шаг размещения ТВС . мм 236 236 236 2. Нар ужный диаметр твэл , мм. 9,10 8,90 9,14 3. Количество твэ л в ТВС . шт. 312 312 312 4. Диаметр топлив ной таблетки , мм 7,57 7,43 7,84 5. Толщина оболоч ки твэл , мм. 0,63 0,60 0,57 6. Диаметр центра льного отверстия , мм 2,20 - - 7. Шаг тв эл в решетке , мм 12,75 12,75 12,75 Расчетные характеристики 8. Достигаемая гл убина выгорания топлива , МВт.сут /кг урана 39,0 40,0 38,8 9. Максимальный к оэффициент мощности твэл в ТВС 1,053 1,056 1,062 10. Минимальный за пас до кризиса теплообмена 2,72 2,78 2,92 11. Макс имальная температура топлива , K о 1733 1899 2212 12. Максимальное д авление в твэле , МПа 6,46 5,94 5,54 13. Окружная остат очная деформация оболочек твэл , % -0,434 -0,419 -0,371 Литература 1. ?Development of a New VVER-440 Fuel Design¦ , David Concill, Totju Totev, The Nuclear Engineering, V.40, No. 3. 2. Future fuel: Vattenfall-s new approach¦ . The Nuclear engineering, September 1997, p.25-28. 3. Special issue of ?Nuclear Safety¦ , V. 37, No 4, 1996. 4. ?Основны е преимущества и возмож ные пути перев ода реактора ВВЭР -440 на ТВС с твэлами у меньшенного диаметра¦ , Лунин Г.Л . и др . (РНЦ ?КИ¦ ), Панюшкин А.К . и др .(ОАО¦МСЗ¦ ), Афро в А.М . и др .( ОКБ ), Сборник докладов между народной конференции ?Ядерное топливо для чел овечества¦ , 5-8.10.98, г.Эл е ктросталь , Россия .
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Xиромантия:
Вот линия жизни, вот трамвайная линия, вот они пересекаются…..
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru