
- •1 Опис реакторної устанвки та її компонентів
- •1.1 Система компенсації тиску
- •1.2 Система управління і контролю
- •1.3 Система аварійного охолоджування активної зони
- •1.4 Внутрішня шахта реактора ввер-1000
- •1.5 Корпус реактора ввер-1000
- •1.6 Активна зона реактора
- •2 “Пряма” заміна двукисневого
- •2.2 Опис твела базової конструкції
- •2.3 Опис твела проектованої конструкції
- •2.4 Розрахунок кількості палива та його збагачення у проектованому твелі
- •2.4.4 Визначення об'єму займаного паливною композицією у проектованій конструкції твела
- •2.5 Розробка технологічного процесу виготовлення твела
- •Виготовлення стержней
- •Виготовлення паливних секцій
- •Виготовлення твела
- •3 Теплофізичний розрахунок базового твела
- •3.4 Розробка технологічного процесу виготовлення твела
- •4 Теплофізичний розрахунок проектованого твела
- •5 Економічне обгрунтування
- •5.1 Теоретична частина. Продуктивнiсть працi
- •5.1.1 Продуктивнiсть працi: сутнiсть I значення
- •5.1.2 Показники і методи вимірювання продуктивності праці
- •5.2 Розрахунок вартості базової твз
- •5.3 Розрахунок вартості твз з твелами проектованої конструкції
- •6 Охорона праці і навколишнього середовища
- •6.1 Загальні питання охорони праці
- •6.1.1 Поняття про безпеку атомних станцій
- •6.1.2 Перелік небезпечних і шкідливих факторів, що виникають при експлуатації аес
- •6.2 Законодавство про безпечну експлуатацію атомних станцій
- •- Облік ядерних матеріалів, що діляться.
- •6.3 Промислова санітарія
- •6.3.1 Метеорологічні умови
- •6.3.2 Вентиляція й опалення
- •6.3.3 Виробниче освітлення
- •6.3.4 Шум і вібрація
- •6.4 Промислова безпека
- •6.4.1 Дозові межі радіаційної безпеки для обслуговуючого складу та населення
- •6.4.2 Основні вимоги охорони праці при проектуванні та експлуатації аес
- •6.4.3 Відповідальність та функції експлуатуючої організації щодо забезпечення безпеки ас
- •6.5 Пожежна безпека
- •6.6 Дія аес на навколишнє середовище
2.3 Опис твела проектованої конструкції
У проектованому твелі стандартне паливо у вигляді UO2 таблеток змінюється силіцид урану. Паливна секція представляє собою повністю закриту ампулу з двох оболонковою конструкцією твела зціпленого типу і зображена на рисунку 2.3. Товщина ампули складає 0,4 мм та 1 мм з торців.
Елементи твела – довжина, кінцеві заглушки не змінюються.
Металеве паливо економічно вигідне, оскільки вміст ділимих нуклідів в ньому близько 100%, при цьому воно має високу щільність і хорошу теплопровідність. Проте ряд недоліків металевого палива стримує його вживання в енергетичних реакторах з високою енергонапруженістю. При роботі в області
400 -500°С відбувається газове розпухання урану унаслідок накопичення в ньому газоподібних продуктів ділення.
При температурі від кімнатної до 400..500°С він легко втрачає свою форму під навантаженням. Урану властиві формозмінення і радіаційне зростання, що приводять до збільшення розмірів паливного сердечника. Внаслідок вказаних причин досяжне вигоряння металевого урану невелике - воно не перевищує (4..10)∙103 МВт діб/т U.
Можливість вживання металевого палива в сучасних енергетичних реакторах вельми перспективна. Проте для цього необхідно істотно підвищити глибину вигоряння до значення не менше (15.20)∙103 МВт∙діб/т U. Для цього потрібна наявність вільного об'єму для розпухання твела при його роботі у реакторі. Такий об'єм може бути створений усередині паливного сердечника у вигляді отвору в центрі.
Рисунок 2.3 – Твел проектованої конструкції
2.4 Розрахунок кількості палива та його збагачення у проектованому твелі
2.4.1 Визначення маси урану у паливному сердечнику базової конструкції з (UO2):
MUб.к = Mпал.сердUO2∙mU / 100, (2.1)
де MUб.к – маса урану в об'ємі паливного сердечника базової конструкції, г;
Mпал.сердUO2 – маса двоокису урану в об'ємі паливного сердечника базової конструкції, г;
mU – процентний зміст урану в двоокисі урану густиною 95% від теоретичної, %.
Маса паливного сердечника рівна добутку щільності на об'єм сердечника і визначається за формулою:
Mпал.сердUO2 = ρUO2∙Vc.б.к. (2.2)
Визначимо щільність двоокису урану в сердечнику базової конструкції твела:
ρUO2 = 0,95∙10,95 = 10,4 г/см3.
Знайдемо об'єм сердечника базової конструкції за формулою, мм3:
Vс.б.к = 0,785∙(D2 – d2) ∙Lа.з, (2.3)
де D – зовнішній діаметр паливної таблетки, мм;
d – діаметр отвору в паливній таблетці, мм;
Lа.з – довжина активної зони, мм.
Vс.б.к = 0,785∙((7,57)2 – (1,5)2) ∙3530 = 153410,5 мм3...
Визначимо процентний вміст урану у двоокисі урану:
AU + 2AО = 100 %, (2.4)
де AU – атомна вага урану;
АО – атомна вага кисню.
Процентний вміст урану в двоокисі урану сердечника базової конструкції буде складати:
mU = AU∙100 / (AU + Аo) (2.5)
mU = 238∙100 / (238 + 32) = 88,15%.
Визначимо масу паливного сердечника:
Mпал.сердUO2 = 10,4∙153,4 = 1595,3 г.
Таким чином, вміст урану в паливному сердечнику базової конструкції з (UO2):
MUб.к = (1595,3 ∙ 88,15) / 100 = 1406,2 г.
2.4.2 Визначення об'єму цирконієвого сплаву, що міститься у деталях, потрібних для розділення паливного сердечника на секції
Об'єм цирконієвого сплаву можна визначити як різницю об'ємів між всією паливною ампулою та паливною ампулою без урахування цирконієвого сплаву:
Vрозд.пер = (Vамп – Vпал. амп)∙N, (2.6)
де Vамп – загальний об'єм паливної ампули, мм3;
Vпал. амп – об'єм паливної ампули без урахування цирконієвого сплаву, мм3;
N – кількість секцій, шт.
Загальний об'єм паливної ампули:
Vамп = 0,785∙Намп∙D2амп, (2.7)
де Dамп – зовнішній діаметр паливної ампули, мм;
Hамп – довжина паливної ампули, мм.
Vамп = 0,785∙70,6∙8,12 = 3636,17 мм3.
Об'єм паливної ампули без урахування цирконієвого сплаву:
Vпал. амп = 0,785∙Нпал. амп∙D2пал. амп, (2.8)
де Dпал. амп – зовнішній діаметр паливної ампули без урахування цирконієвого сплаву, мм;
Hпал. амп – довжина паливної ампули без урахування цирконієвого сплаву, мм.
Vпал. амп = 0,785∙68,6∙7,32 = 2869,72 мм3.
Тоді об'єм цирконієвого сплаву буде рівний:
Vрозд.пер = (3636,17 – 2869,72)∙50 = 38322,55 мм3.
2.4.3 Визначення об'єму займаного центральною порожниною в проектованому твелі, виходячи із запасу на розпухання 10%, мм3
Vц.п = 0,785∙Hпал∙d2пал∙N. (2.9)
де dпал – діаметр центральної порожнини в паливній секції, який знайдемо як:
dпал = 0,1∙D2 пал (2.10)
мм.
Тоді об'єм займаний центральною порожниною буде рівний:
Vц.п = 0,785∙68,6∙2,152∙50 = 14367,72 мм3.