Корпусные кипящие реакторы

Особенности:

- отсутствие дорогостоящего парогенератора;

- пониженное давление циркуляционного контура при одинаковых давлениях на турбину;

- более высокая неравномерность энерговыделения по высоте из-за изменения нейтронно-физических свойств теплоносителя (замедлителя);

- более широкая решетка, чем у ВВЭР (для увеличения соотношения H₂O/U);

- гидродинамическая и нейтронная нестабильность.

Паросодержание на выходе из активной зоны ограничено 35 % из-за кризиса теплообмена. Критический тепловой поток ниже, чем в реакторах ВВЭР и уменьшается с увеличением паросодержания. Характерное давление в активной зоне 7 МПа. При использовании принудительной циркуляции теплоносителя может быть несколько выше.

Паровой эффект реактивности отрицательный.

Корпусные кипящие реакторы в основном развиваются в США (1/3 реакторов).

Первые  BORAX и EBWR (США), ВК-50 (СССР). Серийные BWR (США и Япония).

ВК-50

Активная зона реактора располагается в металлическом корпусе с плоской съемной крышкой. Циркуляция теплоносителя  естественная (за счет разности плотностей в подъемном и опускном участках). Питательная вода подается через нижний ряд патрубков, расположенных на уровне переливных окон, и смешивается с циркулирующей водой. По опускному участку поступает вниз активной зоны. На выходе активной зоны пароводяная смесь разделяется на пар и воду (выше переливных окон). Один из недостатков  существенных захват паром воды, при этом влажность пара доходит до 10 %.

Активная зона состоит и 86 шестигранных ТВС. Каждая сборка содержит 176 твэлов диаметром 10,2 мм. Обогащение топлива 2 %. Оболочка из Zr. Поглощающие сборки аналогичны ВВЭР-440. Приводы располагаются в герметичных чехлах на крышке реактора.

Перегрузка топлива осуществляется на остановленном реакторе.

Давление I контура 6…10 МПа. Турбина работает на сухом насыщенном паре с давлением 2,9 МПа.

В результате реконструкции ВК-50 была увеличена мощность до 75 МВт, паросодержание до 46 %, удельное энерговыделение до 30…35 МВт/м³.

Реактор обладает саморегулированием.

ВК-500 (проект)

Разрабатывается для АТЭЦ. Корпус из напряженного железобетона. Двухконтурная схема. Интегральное исполнение (парогенераторы располагаются в одном корпусе с активной зоной). Циркуляция теплоносителя  естественная.

BWR

Используется принудительная циркуляция теплоносителя, что позволяет повысить кратность циркуляции. Также применяется принудительная сепарация пара с использованием вертикальных турбосепараторов. Приводы СУЗ расположены снизу.

АСТ-500 (проект)

Разрабатывается для АСТ. Схема  трехконтурная. Давление I контура 1,6 МПа, давление II контура  1,3 МПа, давление III контура  1,6 МПа. Интегральное исполнение (теплообменники II контура расположены внутри корпуса реактора). Паросодержание на выходе из активной зоны 0…30 %. Циркуляция теплоносителя  естественная.

Активная зона состоит из 121 ТВС. Обогащение 1,8 %.

Таблица 1 Характеристики корпусных реакторов

Характеристики	ВВЭР-440	ВВЭР-1000	PWR	BWR
Размер ТВС «под ключ», мм Чехол Мощность, МВт тепловая электрческая Диаметр активной зоны, м Высота активной зоны, м Удельное энерговыделение, МВт/м3 Число ТВС Масса топлива, т Глубина выгорания, МВтсут/кг U Обогащение топлива, % Число твэлов в ТВС Диаметр твэла, мм Шаг решетки, мм Число органов регулирвания Размеры корпуса, м высота диаметр Толщина корпуса, мм Рабочее давление, МПа Количество петель Температура теплоносителя, 0С на входе активной зоны на выходе	144 + 1375 440 2,88 2,5 83 349 42 28,2 3,3 126 9,1 12,2 37 11,8 3,56 140 12,5 6 269 300	234  3000 1000 3,16 3,5 110 163 80 40 4,4 312+18 9,1 12,75 61 10,8 3,91 190 16 4 290 322	230  3780 1300 3,6 3,9 95 193 103,5 35 3,4 235…239 10,75 14,3 61 13,2 5 250 15,8 4 292 326	  3580 1270 4,9 3,8 54 748 136,2 28,4 2…3 64 (88) 12,3 16,2  6,7 6,8 216 285