2.3 Общая характеристика ядерных реакторов
Наиболее интенсивным источником нейтронов является ядерный реактор. Ядерный реактор – один из мощнейших генераторов энергии, которая выделяется при самоподдерживающейся цепной реакции деления. Различают реакторы на тепловых, промежуточных и быстрых нейтронах.
Любой реактор состоит из следующих основных частей: А) активная зона (АЗ), обычно окруженная отражателем, Б) теплоноситель, В) система регулирования, Г) радиационная защита, Д) другие конструктивные элементы, Е) пульт дистанционного управления.
Рисунок 2.2 Схематическое устройство гетерогенного реактора на тепловых нейтронах ВВР-Ц [22].
Реакторы, как источники нейтронов характеризуются величиной потока нейтронов, энергетическим спектром нейтронов и техническими возможностями использования нейтронного потока. Плотности потоков нейтронов на лучших исследовательских реакторах имеют величину порядка 1015 нейтронов/см2/с, но в большинстве случаев это 1014 - 1013. (некоторые могут иметь потоки побольше, некоторые – поменьше).
2.4 Реактор ввр-к с низкообогащенным топливом
Исследовательский ядерный реактор ВВР-К является водо-водяным реактором на тепловых нейтронах бассейнового типа. Его номинальная тепловая мощность составляет 6 МВт. На базе реактора проводятся фундаментальные ядерно-физические и материаловедческие исследования, производство радиоизотопов для медицины и промышленности, нейтронное легирование кремния, нейтронно-активационный анализ.
Конструкция реактора ВВР-К показана на рисунках 2.3 и 2.4.
Рисунок 2.3 Вертикальный разрез реактора ВВР-К [17].
Рисунок 2.4 Горизонтальный разрез реактора [17].
В нижней части бассейна реактора располагается опорная плита из алюминиевого сплава, в которой имеется 85 установочных отверстий, расположенных по треугольной схеме с шагом 68,3 мм. Активная зона формируется установкой в опорную плиту 26 шестигранных тепловыделяющих сборок, 52 шестигранных бериллиевых блоков отражателя, экспериментальных и облучательных устройств. Используются ТВС двух типов – восьми и пяти трубные. Рабочая загрузка активной зоны с водяным боковым отражателем составляет 17 ТВС 1-го типа и 10 ТВС 2-го типа. В пяти трубных ТВС располагаются каналы рабочих органов (РО) системы управления и защиты (СУЗ). Функциональное распределение РО СУЗ следующее - шесть РО компенсации реактивности, три РО аварийной защиты и один РО канала автоматического регулирования мощности.
Используемое обогащение урана – 19,7 % по изотопу U-235. Плотность урана в топливном сердечнике составляет 2,8 г/см3. Твэл представляет собой трехслойную композицию: оболочка – сердечник – оболочка. Толщина оболочки 0,45 мм, материал – сплав САВ-1, толщина сердечника 0,7 мм, толщина твэла 1,6 мм; длина активной части твэла 600 мм [18]. ТВС 1-го типа состоит из восьми твэлов; все твэлы, кроме центрального, имеют шестигранное сечение, центральный твэл – цилиндрический. ТВС 2-го типа состоит из пяти твэлов и имеет внутреннюю полость, предназначенную для установки канала РО СУЗ. Поперечные сечения ТВС показаны на рисунке 2.5.
Рисунок 2.5 Поперечные сечения ТВС 1-го и 2-го типа [19].
Рисунок 2.6 Картограмма загрузки активной зоны (17 ТВС 1-го типа и 10 ТВС 2-го типа) [19].