Графитовые ядерные реакторы

Замедлитель  графит. Теплоноситель  вода или газ. Замедляющая способность графита ниже, чем у воды, поэтому по объему активной зоны графитовые реакторы в 10…100 раз больше водяных. Соответственно, объемное энерговыделение в 10…100 раз меньше.

Графит слабо поглощает нейтроны, поэтому графитовые реакторы могут работать на природном уране. Коэффициент воспроизводства топлива до 0,8.

При большой активной зоне извлечение одной ТВС из активной зоны слабо влияет на нейтронно-физические характеристики, поэтому перегрузка может осуществляться на работающем реакторе.

С течением кампании меняются физические свойства графита (теплопроводность, плотность, анизотропность), но незначительно.

Первая АЭС

Мощность 5 МВт. Графитовая кладка заключена в легкий металлический корпус. Основной конструкционный материал  нержавеющая сталь. В отверстиях графитовой кладки вставлены вертикальные каналы, по которым прокачивается теплоноситель с давлением до 10 МПа. Температура на выходе из активной зоны  280 ⁰С. Схема АЭС двухконтурная. Обогащение топлива 5 %. Топливо содержится в матрице из Mo и Mg.

АМБ-100 (1964г.- 1 блок Белоярской АЭС) - двухконтурная АЭС с ядерным перегревом пара. АМБ-200 (1967г.- 2 блок Белоярской АЭС) - одноконтурная АЭС с перегревом пара.

Графитовая кладка реактора АМБ расположена в тонкостенном металлическом корпусе, заполненным инертным газом. ТВС расположены в 998 каналах (732 испарительных и 266 пароперегревательных). Паросодержание 17 %. В качестве топлива используется U с обогащением 3…3,3 %. Твэлы кольцевые с дисперсным топливом с Mg матрицей. Диаметр: внутренний 120,6 мм, наружный 200,3 мм.

Принудительная циркуляция теплоносителя.

Органы регулирования  100 поглощающих стержней (из них 6 АР, 16 АЗ). Привод снизу (кроме стержней АЗ).

Перегрузка осуществляется на остановленном реакторе с помощью перегрузочной машины.

ЭГП-6 (Билибинская АТЭЦ)

Тепловая мощность реактора 64 МВт. На АТЭЦ 4 блока. Суммарная электрическая мощность  48 МВт, тепловая  78 МВт. Естественная циркуляция теплоносителя. Температура пароводяной смеси 104 ⁰С. Высота активной зоны 3 м, диаметр 4,2 м. Технологических каналов  273, каналов СУЗ  60. ТВС аналогичны реактору АМБ.

Энерговыделение составляет 18 МВтсут/кг U. Перегрузка на остановленном реакторе.

РБМК-1000

Контур многократной принудительной циркуляции состоит из 2 петель циркуляции. Каждая петля включает два барабана-сепаратора, 4 ГЦН, всасывающий и напорный коллекторы, раздаточные коллекторы.

Паросодержание на выходе из активной зоны 14…17 %. Температура на входе 265 ⁰С. Среднее давление в активной зоне 8 МПа, давление пара в барабанах-сепараторах 7 МПа.

Графитовая кладка набрана из блоков размеров 252560 см. Технологические каналы на уровне активной зоны выполнены из Zr. Диаметр трубы 884 мм. Верхняя и нижняя часть из нержавеющей стали. Тепловыделяющая сборка состоит из 18 твэлов. Каждая кассета состоит из 2 ТВС длиной 3,5 м, расположенных одна над другой. Обогащение топлива 1,8…2.4 %.

Органы регулирования: 196 поглощающих стержней из B₄C. Используется автономный контур охлаждения.

Перегрузка осуществляется без остановки реактора при помощи РЗМ.

Повышение безопасности РБМК:

 повышение обогащения до 2,4 %;

 увеличение числа стержней-поглотителей;

 запас реактивности увеличен в 3 раза: до 43…48 стержней (аварийная защита при запасе менее 30 стержней);

 изменена скорость срабатывания СУЗ (БАЗ) до 0,5 _эф/с

МКР-600 (проект)

Многопетлевой реактор. В каждой петле вертикальный сепаратор пара, опускной трубопровод, водяные и пароводяные коммуникации, топливные каналы. Используется естественная циркуляция. Естественная циркуляция интенсифицируется струйными водо-водяными инжекторами, увеличивающими давление на 0,2 МПа. Инжекторы устанавливаются на каждом опускном трубопроводе. Высота тягового участка 38 м. Одновременно опускные трубы служат раздаточными коллекторами на 100 каналов.

Графитовые блоки размером 22,5 см. Диаметр канала 884 мм. Высота активной зоны 5,5 м, Давление пара 7,06 МПа, температура 287 ⁰C. Обогащение топлива 2,4 %.