Паливо реактору ввер-1000

загальне завантаження АЗ – 75-80 т UO₂;

середня питома потужність 107-115 МВт/м³;

ТВЗ реактору ВВЕР-1000:

Конструкція ТВЗ:

331 позиція по трикутній гратці з кроком 12,75 мм (1 — центральна трубка, 18 – напрямні для рухомих поглиначів, 312 – твели);

мінімальний зазор між твелами – 0,8 мм;

центральна трубка – Zr-сплав, 13,3x0,65 мм для датчиків ТК або КНП;

напрямні трубки - сталь 08Х18Н9Т, 12,6 х 0,65 мм (силові елементи каркасу);

оболонки твелів – Zr-сплав, 9,1x0,65 мм;

всередині оболонок - таблетки з UO₂ (збагачення за ²³⁸U 3,3%-4,4%);

призначення пружин:

• утримання касет від вспливання;

• компенсація температурних розширень ТВЗ та ВКП;

• компенсація динамічних навантажень при розущільненні 1-го контуру;

• компенсація динамічних навантажень на ПС при АЗ;

• максимальне стискання рухомої частини ТВЗ – 22 мм.

Твел:

Конструкція твелу:

загальна довжина твелу 3837 мм, загальна вага - 2,1 кг;

трубка (3800 мм) – сплав Zr + 1%(ваг.)Nb; густина - 6,55 гр/см³;

9,1 ± 0,05 мм (зовнішній), стінка 0,65 ± 0,03 мм; 7,72 ± 0,08 мм (внутрішній);

газовий зазор - 0,19-0,32 мм;

таблетка UO₂ - 7,53 ± 0,05 мм, l = 20 мм;

центральний отвір таблетки - 2,3 мм;

краї таблетки – з фасками;

стовпчик таблеток фіксується розрізними втулками (нержавіюча сталь) та пружиною (компенсація теплового розширення).

внутрішня порожнина заповнюється гелієм до тиску 20-25 атм (30% - газовий об’єм);

на нижній заглушці – отвір для кріплення до нижньої (опорної) дистанціонуючої гратки ТВЗ.

Кріплення твел у верхній дистанціонуючій гратці:

Кріплення твел у нижній дистанціонуючій гратці:

.

Температурні характеристики твел:

максимальна температура таблетки - 1940°С (на зовнішній поверхні - 900°С);

середня температура таблетки - 1600°С (на зовнішній поверхні - 470°С);

середній перепад у газовому зазорі - 100°С;

середній перепад на оболонці твела - 23°С;

робоча температура на зовнішній поверхні оболонки - 350°С.

Таблетки UO₂ мають високу температуру плавління (~2800°С), не взаємодіють з водою та парою навіть при високих температурах, сумісні з матеріалом оболонки твел.

Температура 350°С для оболонки є критичною, вище якої міцносні властивості сплаву погіршуються, пластичні - збільшуються. При температурі ~1000°С цирконій взаємодіє з водяною парою по реакції його окислення:

2Zг+2 Н₂О —>2 Zг O₂+2 Н₂ + Q

При ~1200°С ця реакція суттєво прискорюється, за рахунок екзотермічності оболонка швидко (хвилини) розігрівається до температури плавління з одночасним утворенням значної кількості водню.

В конструкції ТВЗА реалізовані наступні технічні рішення:

• впроваджен силовий каркас;

• застосовані оптимізовані дистанціонуючі гратки (ДГ) із зменшеною взаємодією «твел-ячейка»;

• забезпечена однорідність за рахунок використання в «активній» частині ТВЗА схожих конструкційних матеріалів (Zr-сплави);

• кутки каркасу та напрямних трубок (НТ) виготовлені з Zr-сплаву з підвищеними механічними властивостями та радіаційною стійкістю;

• для НТ передбачена можливість взаємонезалежного терморадіаційного подовження, осьове навантаження розподіляється на всі 18 НТ завдяки головці спеціальної конструкції та зазорам між НТ і ячейками ДГ.