- •Учебное пособие по физике реактора (проект) содержание.
- •1. Основы теории реакторов.
- •1.1. Деление ядер под действием нейтронов.
- •1.1.1. Строение атома. Изотопы.
- •1.1.2. Дефект массы, энергия связи, энергия деления.
- •1.1.3. Радиоактивность.
- •1.1.4. Ядерные реакции. Сечения взаимодействия.
- •1.1.5. Замедление и диффузия нейтронов.
- •1.2.1 Коэффициент размножения в бесконечной среде.
- •1.2 Коэффициент размножения.
- •1.2.2. Коэффициент размножения на быстрых нейтронах .
- •1.2.3. Вероятность избежать резонансного поглощения .
- •1.2.4. Коэффициент использования тепловых нейтронов .
- •1.2.5. Число быстрых нейтронов на один поглощенный тепловой нейтрон.
- •1.2.6. Утечка нейтронов. Коэффициент размножения.
- •1.3. Реактивность.
- •1.4. Регулирование яр.
- •1.4.1. Параметры, определяющие мощность яр и скорость ее изменения.
- •1.4.2. Кинетика реактора с учетом запаздывающих нейтронов. Период реактора.
- •1.4.3. Критичность на мгновенных нейтронах.
- •2. Пространственное распределение энерговыделения в реакторе.
- •2.1. Общие положения.
- •2.2. Макрораспределение энерговыделения.
- •2.3. Микрораспределение энерговыделения.
- •2.4. Коэффициент неравномерности энерговыделения по объему активной зоны.
- •2.5. Система внутриреакторного контроля.
- •3. Эффекты и коэффициенты реактивности.
- •3.1. Температурный эффект реактивности.
- •3.1.1. Плотностной температурный эффект реактивности.
- •3.1.2. Мощностной эффект реактивности.
- •3.2. Барометрический эффект реактивности.
- •3.3. Борный эффект реактивности.
- •3.4. Влияние коэффициентов реактивности на динамику и безопасность реактора.
- •3.5. Выгорание, шлакование и воспроизводство ядерного топлива.
- •3.6. Отравление реактора ксеноном ( Хе-135 ).
- •3.6.1. Стационарное отравление Хе-135.
- •3.6.2. Нестационарное отравление ксеноном.
- •3.7. Отравление реактора самарием ( Sm-149 ).
- •4. Нфх активной зоны ввэр-440.
- •5. Таблица допустимых режимов эксплуатации ру.
- •5.1 Расходы через твс и реактор.
- •5.2. Допустимая мощность.
- •5.3. Допустимые подогревы в центральных и периферийных твс.
- •5.4. Допустимый подогрев теплоносителя на реакторе.
- •5.5. Влияние частоты сети на температуру.
- •6. Вопросы обеспечения ядерной безопасности.
- •6.1. При пуске яр.
- •6.2. При перегрузке и работе с твс.
- •6.3. При хранении и отправке отработанного ядерного топлива.
- •6.4. Характерные моменты обеспечения ядерной безопасности при использовании твс с обогащением 4,4%.
- •7. Конструкция и характеристики активной зоны реактора и ее компонентов.
- •7.1. Корпус реактора.
- •7.2. Верхний блок.
- •7.3. Внутрикорпусные устройства.
- •7.4. Активная зона.
- •8. Некоторые особенности эксплуатации энергоблоков каэс.
- •8.1. Кассеты-экраны блоков 1 и 2.
- •8.2. Топливо обогащением 4,4% на блоке 3.
- •Список литературы
7.4. Активная зона.
Активной зоной называется та часть реактора, в которой протекает управляемая цепная реакция деления уранового топлива. Активная зона набрана из 349 кассет, из которых 312 являются рабочими, а 37 - кассеты АРК. На 1 и 2 блоках КАЭС активная зона набрана из 276 рабочих кассет, 37 кассет АРК и 36 кассет экранов (подробнее см. п.8.1.).
Рабочая кассета представляет собой сборку твэлов, заключенную в шестигранный чехол с размером "под ключ" 144,2мм и толщиной стенки 2 мм. Материал чехла - циркониевый сплав.
Кассета состоит из следующих элементов:
- головки с подпружиненными штырями;
- пучка твэл с дистанционирующими решетками;
- шестигранного чехла;
- цилиндрического хвостовика.
Головка рабочей кассеты выполнена из нержавеющей стали. В ней имеются 2 штыря для сцепления с захватами перегрузочных средств. В головке имеются также 6 подпружиненных штырей, которые удерживают кассету от всплытия и компенсируют тепловые расширения кассеты в реакторе. При установке БЗТ на граненый пояс корзины штыри поджимаются нижней плитой БЗТ на ~12мм. На одной из граней головки кассеты выполнена ее маркировка. Крепление головки к чехлу осуществляется винтовыми соединениями. Все кассеты набираются из 126 твэлов. Твэлы выполнены из трубок внешним диаметром 9,1мм, внутренним - 7,8мм (материал - циркониевый сплав) с приваренными по концам заглушками из того же материала. Твэлы при помощи 10 решеток дистанционированы в пучке по треугольной разбивке с шагом 12,2мм и закреплены хвостовиком в нижней (11-й) решетке. Дистанционирующие решетки закреплены сваркой на центральной трубке 0 12,6мм.
Внутри оболочки расположены топливные таблетки, изготовленные из спеченного диоксида урана. В верхней части твэлов имеется свободное пространство, которое используется для сбора радиоактивных газов, выделяющихся из топливных таблеток при работе ЯР на мощности. При сборке твэлов их внутреннюю часть заполняют инертным газом (гелием), что улучшает условия теплообмена между поверхностью таблетки и внутренней поверхностью оболочки.
Хвостовик рабочей кассеты предназначен для установки ТВС в гнездо днища корзины. Крепление хвостовика к чехлу выполнено аналогично креплению головки кассеты.
На хвостовике имеется палец для ориентации кассеты в плане. При установке ТВС в корзину палец входит в соответствующий паз опорной плиты корзины. Ориентация кассеты в плане важна для правильной организации выгорания по твэлам внутри каждой ТВС с соблюдением требований по коэффициентам микронеравномерности энерговыделения.
Кассета АРК состоит из поглощающей надставки и топливной части. Такое конструкционное решение обусловлено необходимостью для кассет АРК выполнять следующие функции:
а) аварийной защиты путем быстрого вывода из активной зоны топливной части и ввода в нее поглотителя;
б) регулирования в целях поддержания заданного уровня мощности реактора и перехода его с одного уровня на другой;
в) компенсации медленных изменений реактивности путем частичного или полного введения (выведения) в активную зону делящегося материала.
Общая длина кассеты АРК - 5700мм, вес 296кг.
Материал шестигранного чехла и концевых деталей поглощающей надставки - нержавеющая сталь. Внутри надставки находится нержавеющая труба (через нее проходит промштанга). Между трубой и чехлом находятся шестигранные вкладыши высотой по 100мм из стали с добавкой 2% бора.
Устройство топливной части сборки АРК аналогично устройству рабочей ТВС. Однако в исполнении хвостовика и головки у кассет АРК есть принципиальные отличия.
В головке ТВС АРК предусмотрен треугольный паз для обеспечения возможности сцепления с промштангой и байонетная головка для транспортировки ТВС.
Хвостовик ТВС АРК имеет специальное демпфирующее устройство, выполненное в виде пустотелого цилиндра. В верхней части цилиндр переходит в усеченный конус. При падении ТВС АРК специальный стержень, расположенный в днище шахты, входит в этот пустотелый цилиндр, и за счет уменьшения скорости истечения воды в объеме между цилиндром и стержнем происходит замедление движения кассеты АРК.
С помощью демпфера уменьшается скорость падения кассеты АРК с 6 м/сек до 0,5 м/сек, а после прохождения конусной части - до 0,02 м/сек.
Все 37 сборок АРК разбиты на 6 групп. Группы АРК с 1-й по 5-ю состоят из 6 кассет, а 6-я, регулирующая, группа состоит из 7 кассет. Все регулирующие сборки равномерно распределены по сечению активной зоны. Скорость перемещения кассет АРК:
- рабочая (АЗ-3) - 2 см/сек;
- аварийная (АЗ-1,2) - 20-30 см/сек.
Время разгона до скорости 20 см/сек - 0,7 сек. Отражатель нейтронов служит для уменьшения утечки нейтронов из активной зоны и представляет собой чередующиеся слои железа и воды со следующими составными частями:
- водяной зазор между кассетами и граненым поясом;
- граненый пояс;
- водяной зазор между граненым поясом и стенками корзины; - стенка корзины;
- водяной зазор между стенкой корзины и шахтой;
- стенка шахты;
- водяной зазор между шахтой и корпусом реактора;
- корпус реактора.