6.3.3 Твэл.

Основное требования к ТВЭЛам современных ЯР заключается в обеспечении их работоспособности при заданных условиях в течение времени необходимого для достижения проектного выгорания ЯТ. При этом считается, что ТВЭЛ работоспособен, если он в течение всего времени нахождения в реакторе герметичен и его геометр-е размеры и форма не изменились на столько, чтобы заметным образом ухудшить внешнее охлаждение и распределение температур внутри ТВЭЛа.

В стац-ных режимах на оболочку ТВЭЛа действует следующие нагрузки:

1) внешнее давление теплоносителя;

2) внутр. Давление газообразных продуктов деления и заполняющих запасов;

3) механическое воздействие “распухающего” топливного сердечника;

4) термические напряжения;

5) кроме того, в процессе эксплуатации изменяется физикомеханические свойства оболочки ТВЭЛов. Это происходит под влиянием хим. воздействия с тепловыделением и продуктами деления и вследствие радиоактивного облучения.

При работе реактора с переменными нагрузками эксплуатационная надежность ТВЭЛов уменьшается из-за относительно быстрых изменений температуры топлива и оболочки и возникающих за счет этого доп. напряжений.

Основным разрушающим фактором при подъемах мощности является механическое воздействие на оболочку, расширяющегося топливного сердечника. Это происходит из-за различия температур и коэффициентов термического расширения сердечника и оболочки (коэффициент термического расширения циркония в 1,5 – 2 раза меньше чем у UO₂).

Кроме того, присутствием агрессивных продуктов деления (йод, цезий) циркониевые сплавы теряют пластичность, поэтому возможно коррозионное растрескивание оболочки ТВЭЛов под действием циклических напряжений.

При определении требований к условиям эксплуатации ТВЭЛов по каждому выше названному фактору устанавливаются определенные запасы и для того чтобы иметь достаточную информацию о потенциальных возможностях ТВЭЛов в условиях работы реактора с переменными нагрузками проводят ресурсные реакторные испытания и соответствующие исследования после этих испытаний.

Имеющийся отечественный опыт показывает, что выпускаемые ТВЭЛы имеют определенную устойчивость к переменным нагрузкам, а именно, ТВЭЛы не накладывают ограничения на возможность энергоблоков в следующем:

1) при регулировании недельных графиков с разгрузкой на 30% с последующими наборами мощности (2-4)% N_{ном./мин};

2) в регулировании частоты сети;

3) в аварийном регулировании.

Относительные возможности ежесуточных разгрузок достоверных данных нет.

Необходимо продолжить исследования в данной области (поиск новых конструкций высокоманевренных ТВЭЛов) имея ввиду перспективные потребности в спец. Полупиковых ЭБ АЭС.

6.3.4. Системы регулирования эб аэс.

Все современные ЭБ АЭС оснащены комплексными системами регулирования. Регулируемыми являются основными параметры реактора, турбины, а также вспомогательные системы узлов блока.

Регулирование большинства процессов производится с помощью авторегуляторов, поэтому роль систем авторегулирования особенно увеличивается в переходных и аварийных процессах (гл.5).

Регулирование мощности реактора осуществляется автономными авторегуляторами мощности АРМ и реализуется путем перемещения регулирующих сборок СУЗ. При этом скорость изменения мощности реактора определяется:

1. скоростью перемещения регулирующих сборок СУЗ;

2. их эффективностью;

3. значениями мощностного и температурного коэффициентов реактивности.

Факторы (2) и (3) определяются нейтронофизическими свойствами топливной решетки. Рабочая скорость перемещения органов регулирования реактора определяется из условий перемещения органов безопасности реактора (0,07 ß_эф/сек).

С другой стороны эта скорость ограничивается скоростной эффективностью регулятора мощности.

Для быстрого гашения цепной реакции деления в аварийной ситуации предусматривается аварийная скорость перемещения СУЗ (превышает рабочую в 10 раз).

Характеристики систем регулирования мощности реактора позволяют отрабатывать как резкий сброс мощности (до 0, до с.н., до ХХ), а также быстрый набор нагрузки с сохранением параметров ЭБ в безопасных пределах.

Одной из самых важных с точки зрения маневренности АЭС является система регулирования турбины. Это объясняется тем, что все основные требования по маневренности АЭС относятся и возможности изменения эл. нагрузки. Система регулирования турбины тесно связана с системой регулирования реактора (гл.5).

При изменении нагрузки блока в случае изменения частоты или аварии в энергосистеме нагрузку отрабатывает система регулирования турбины и система регулирования реактора приводит его мощность в соответствии требованиями.

Таким образом, достигается сохранение, поддержание основных параметров блока в допустимых пределах в переходных режимах. При этом системы регулирования реактора и турбины должны обеспечивать сравнимые скорости изменения мощности и реактора и турбины.

Специфичность технологических процессов на АЭС требует, чтобы при авариях вне АЭС, приводящих к отключению генератора ЭБ от сети сохранялись бы собственные нужды АЭС, т.е. система регулирования должна обеспечивать отработку этих режимов.

Все другие системы входящие в общую систему регулирования блока должны обеспечивать сохранение регулируемых параметров в допустимых пределах при изменении тепловой эл. мощности ЭБ и, реализовать это они должны с требуемыми скоростями.

Существующие системы регулирования практически не накладывают ограничения на маневр-ные свойства ЭБ АЭС. В настоящее время актуальной задачей является внедрения на АЭС, полностью автоматизированными системами управления технологическими процессами. Это позволит увеличить надежность, безопасность, экономичность, а также и маневренность ЭБ.