Способ перегрузки топлива в ядерных реакторах

Способ перегрузки топлива в ядерных реакторах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (> 782565

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М.Кл з G 21 С 19/00 (22) Заявлено 11.06.79 (21) 2777238/18-25 с присоединением заявки — государственный комитет (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.02.82. Бюллетень № 5 (45) Дата опубликования описания 07.02.82 па делам изобретений и открытий (53) УДК 621.039.5 (088.8) (72) Авторы. изобретения

В. К. Викулов и Ю. И. Митяев (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПЕРЕГРУЗКИ ТОПЛИВА

В ЯДЕРИЫХ РЕАКТОРАХ

Изобретение относичся и юбласти ядерпой энвртетики и .может быть использовано для улучшения характеристик энергепичвских ядерных реапсторов канального типа. 5

Для снижения капитальных затрат на

АЭС,в энергетических реакторах предусматр1ивают,выравнивание мющностей топливных,каналов (ТК). Это позволяет уеализовать необходимую мощность ipeazmpa при минимальном числе топливных каналов и пювысить их среднюю мощность, что соиращает также топливную составляющую приведенных затрат. Для выравнивания мощностей топливных каналов применяют профилирование размножающих и диффузионных свойств по площади активной зоны. Как известно fl), оптнмалыным является двухзюнное профилирование. В этом 20 случае средние кюэффнциенты размножения ней пронов центр1алынюй К „ н перифе. рийной К"„областей,реактора должны быть не !Menace векоторых необходимых значений Кц ) Кни H Кп ) Кип прот ко торых юбеспечивается требуемое выравнивание мощностей ТК н заданный эффекпнвный коэффициент размнюжещтя нейтронов К,ф = 1 (без учета органов СУЗ). Э0

В больших канальных реакторах типа

АМБ и РБМ-К К"„" — 1 существенно больme К"" — 1 (в 2 — 4,раза). Это ариводит к заметному:недовыгоранию ура на в выгружаемых периферийных ТК. Так, в РБМК1000 выгорание урана в выпружаемых перефврийных ТК 17,5 МВт . сут/кт примерно на 2 МВт сут/кг ниже, чем в ТК, выпружаемых из центральной области плато. В

РБМ-КП выгорание выгружаемого урана в периферийных н центральных ТК тврахтически оди|наково, однаKo в этом реакторе обогащение урана в периферийных ТК несколько, выше, чем,в центральных ТК и, следовательно, здесь также емеет,модесто некоторое нвдовыгараяие урана в перяфернйных ТК. Недовыгора ние урана ухудшает топливную составляющую себестоимость эчектроэнергии, птричем тем сильнее, чем болыше дюля перифвряйных ТК и чем выше раз.ница К"„" — К"„".

Известен способ перегрузки топлива в ядерных,реактор ах в соответствии с кото,рым все свежие ТК загружают .вначале в пер ифер.ийную область реактора, а затем переставляют их в ценIlp (2).

Одним птз недостатков известного способа перестановок ТК является то, что поскольку перестановки проводятся при оста782565 новленном реакторе, они ухудшают коэффициент нспольвовани я его мощности по сравнению с режимом лервгружи без перестановок ТК. Еще два недостатка связаны с тем, что в ВВЭР .в iuemp переставляют все .периферййные ТК (1/3 загрузки). Первый нз них обусловлен относительно больыкм,выгоранием урана переставляемых

ТК, составляющи м иример но треть от выгорания выл ружа емого у рана. Лепко локазать, что при таких перестановках для достижения максимального выгорания выгружаемого урана выгорание урана в лереставля емых ТК Р долж но быть минимальным. {Например, лри линейной зависи.мости коэффициента размножен|ия нейтро,нов от выгорания К (P) выпорание,выгружаемого урана в режиме с лерестанов ками периферийных ТК в центр уменьшается íà Р, по сравнению с выгораяием, когда выгружаемые ТК непосредственно замечяются на свежие).

Другой .недостаток связан с тем, что фактические К"„и К"„" будут несколько отличаться от п редсказанных теоретически из-за погрешности расчета и допусков;на обогащение, загрузку урана и т. л. и,не могут быть онератнвню изменены лерестановками ТК,между .перепрузками. Устранение этого расхождения ка практике может быть осуществлено только органами СУЗ, что вызывает дополнительные потери .нейтро нов и снижение вы гораиия урана. В противном случае ухудшится вы1равнива ние энергсраспределен ия.

И,з,вестен способ лерегрузки топлива в ядерных реакторах канального типа, заключающийся в том, что свежие толливные калалы загружают только в,периферийные области .реактора; эксплуатируют их там, затем лереставляют и эксплуатируют в центральной области реактора Щ.

Для этого .известного способа перегрузхН также характерны все 1перечисленные недостатки.

Целью данно го изобретения .является повышение глубины выгорания выгружае,мого топлива тюри одновременном улучшении выравнивания энерлораспределения в реакторе.

С этой целью в известном способе перепрузки топлива в ядерных реакторах канального типа, заключающемся в том, что свежие топливные ка налы,загружают только в периферийные области реактора, эксплуатируют их там, затем лереставляют и эксплуапируют,в центральной области реакто ра, в центр переставляют только часть, напрнмер, 1/5 — 1/7 числа пери фврийных каналов, в которых достигнутое значееие выvo paíèÿ не превышает 1/10 — 1/3 от .номинального, а оставшуюся часть периферийных каналов продолжают эксплуатировать до глубины выгора ния топлива, определяемой критичностью IpeaKTapa.

Кроме того, ia ароцессе эксплуатации реактора прои необходимости осуществляют корректировку распределения:реактивности по активной зоне путем варьирования глубины выпирания топлива непереставляемой части периферийных каналов.

Таким образом, в сообветствии с;настоящим способом все лер иферийные ТК,разбивают на две группы:и в центр переставляют только периферийные ТК первой пруп15

Однако, как отмечалось, периферийные

ТК целесообразно переставлять в центр пр и небольшой величине Р, Компромисс

40 между этими противоречивыми требова ниями определяет то ловышение обогащения урана, которое можно осуществить при данном епособе перегрузки, и то оптимальное выпораиие у рана переставляемых лери45 ферийных TK Р„ прои котором предлагае"-мый способ даст наи болыпий эффект. Ка,к показьгвают точны е расчеты, оптимальным оказывается такое выпирание Р,, при;исто;ром выгорание выпружаемопо урана в цен50 тральных ТК и,периферийных ТК второй пру п пы будет одинаковым. Таиим образом, предлагаемый способ позволяет также выравнять выгорание выгружаемого урана.

Важно отметить, что снижение мощнос55 ти ТК с выгофанием,наиболее сильно происходит в лервое аремя эисплуатацин в,результате накопления в топливе ксенюна и

caMiaрия. Поэтому для .снижения Р1 перестановки ТК целесообразно осуществлять

60 на работающем реакторе.

Выгорание Р> и доля периферийных ТК первой:группы а1 определяются из условия, чпобы расход представляемых периферийных ТК в точности разнялся расходу

65 центральных ТК, Выгоракие выпружаемо20

35 лы, причем с относительно;небольшим выго раннем урана Р>, В этом случае неравномерность мощности центральных ТК понизится в результате уменьшения иоэффициента К,р, ха|ракгер изующепо разброс мощности ТК из-за,разного,выгорании у рана. Это позволяет лоднять юбагащение урана в свежих ТК до,величины, при,кюторой

Кпер,переставленных в цен пр ТК будет ,иметь такое ж е значение, .как и при загруз:ке в центр свежих ТК с прежним обогащением. Так,известно, повышение обогащения урана с целью увеличения вго выгорания экономически,выгоднo, однако обычно оно ограничивается недопустимым увеличением максималыйой мощности ТК вследствие роста коэффициента К„р. Уменьшение Клер центральных ТК при за грузие их в центр после частичного выжигания,на периферии тем больше, чем,выше выгорание ура на в переставляемых:из .периферии ТК.

782565 а е. Источнеки информации, лри нятые во и внима н ие прои экспертизе:

1. Рудик А. П. Ядерные реакторы и

25 принцип максимума Понтряпи на, М., Атомяздат. 1971, с. 144.

2. Сидоренко В. А. Водо-водяные реакторы в ядерной эвергетике стра вы. «AmMная энергия», т. 43,:вып. 5, с. 325, 1977.

3. Йатент США № 3335061, кл. 176 — 17, опублик. 1966 (прототип).

Формула изобретения

Составитель В. Мурогов

Техред Л. Куклина

Корректор С, Файн

Редактор Н. Аристова

Заказ 29/37 Изд. № 103 Тираж 449 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» го урана периферийных ТК;второй пруппы

Р2, которые все время эксплуатируют на периферии, определяется из условия обесI печения необходимых размножающих свойств,на перифер ин где а2 — доля етеряфер ийных ТК вто|рой группы, причем Gl+Q2=1.

На арактоке может оказаться, что необходимое выравнивание радиального энергораспределения;реализуется нр и размножающих свойспвах, несколько отличных от расчетных. В этом случае аредлагаемый спосюб позволяет достаточно просто и оперативно управлять размножакяцими свойствами путем взменения,выгорания уран в периферийных ТК второй группы, т. путем снижения или увеличения времен облучения этих каналов.

1, Способ .перегрузки топлива в ядерных реакторах каналыного "пипа, заключающийся,в том, что свежие топливнЫе. каналы за гружают только в периферийные области, реактора, эксплуатируют,их там, за тем переставляют и эксплуатируют в центральной облаети реактора, о т л и ч а ющи и с я тем, что, с целью навы шения глубины выгорания выгружаемого топлива при одновременном улучшеиои выравнивания энертораспределения a ipeamepe, в центр переставляют только часть, например, 1/5 — 1/7 числа периферийных каналов, в которых достипнутое значение выгорании топлива не лревышает 1/10 — 1/3 от номи,нального, а остававшуюся часть оерифервйных,каналов продолжают эЫоплуатиревать до глубины возгорания топлива, овределяе15 мой критичностью реактора.

2. Способ по и. 1,,отлич а ющи и ся тем, что в пртоцессе эисплуатащви осуществляют варьи рование глубины выгораеия

Топлива непореставляемой части пер иферийных каналов.