Добавил:
okley
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Курсовой проект 5 кафедра (спецы 4 курс) / 177_Атомные электростанции с реакторами типа ВВЭР_PWR
.pdf
Глава 2. АЭС с реакторными установками ВВЭР поколения III+
240
мощности. Конструкторские решения для основного оборудования
первого контура [парогенератор, ГЦНА, компенсатор давления, а
также оборудование систем безопасности (емкости пассивной части
САОЗ, насосы, теплообменники и т.д.)] должны иметь максимальную
референтность;
• РУ должна быть выполнена в двухпетлевом исполнении ГЦК.
На момент написания книги ведется разработка концептуального про-
екта двухблочной АЭС с РУ средней мощности ВВЭР-С (на базе эскизно-
го проекта В-551С) для района Кольской АЭС. В рамках проекта Кольская
АЭС-2 с энергоблоками ВВЭР-С предусматривается разработка двух энер-
гетических блоков, каждый мощностью 600 МВт, в состав каждого входят
реакторная установка типа В-551С и быстроходная одновальная теплофи-
кационная турбина.
2.14. Технико-экономические параметры энергоблока ВВЭР-С
(на примере эскизного проекта В-551С)
Назначенный срок службы корпуса реактора,
крышки, ВКУ, деталей уплотнения главного
разъема, лет
80
Назначенный срок службы парогенератора, лет 60
Расчетный срок службы турбины, лет 60
Номинальная тепловая мощность реактора, МВт 1600
Количество циркуляционных петель РУ, шт. 2
Количество парогенераторов, шт. 2
Параметры первого контура:
– давление расчетное избыточное, МПа; 17,64
– давление теплоносителя на выходе из активной
зоны, МПа, абсолютное;
16,2
– температура теплоносителя на входе в реактор, °С; 298
–температура теплоносителя на выходе из
реактора, °С
328
Основные параметры второго контура:
– расчетное давление ПГ по второму контуру, МПа; 9,0
– расчетная температура второго контура, °С; 305
2.6. Проект В-551С. Кольская АЭС-2
241
– давление (абсолютное) генерируемого пара при
номинальной нагрузке на выходе из коллектора
пара парогенератора, МПа;
7,0±0,1
– номинальная паропроизводительность, т/ч; 1600
– влажность генерируемого пара на выходе из
парогенератора, %, не более
0,2
Максимальная расчетная глубина выгорания
топлива в ТВС для режима стационарных
перегрузок, МВт×сут/кг
до 70
Количество ТВС в активной зоне, шт. 163
Тип защитной оболочки Двойная железобетонная.
Внутренняя – преднапря-
женная с герметизирую-
щей облицовкой.
Внешняя – непреднапря-
женная
Внутренний диаметр защитной оболочки, м 45
Конструктивная схема турбины ЦВД+2ЦНД
Водо-водяной энергетический реактор со спектральным регулировани-
ем В-551С конструктивно основан на эволюционных проектных решениях
реакторов ВВЭР поколения III+ и представляет собой вертикальный сосуд
высокого давления (корпус реактора с крышкой), внутри которого разме-
щаются ВКУ (шахта внутрикорпусная, выгородка, БЗТ), активная зона,
органы регулирования и датчики СВРД. Реактор гетерогенный, на тепло-
вых нейтронах, с реализацией технологии спектрального регулирования.
В качестве ядерного топлива используется двуокись урана. Теплоносителем
и замедлителем в реакторе является химически обессоленная вода с борной
кислотой.
Спектральное регулирование изменения реактивности активной зоны
В-551С в процессе выгорания топлива проводится при помощи измене-
ния водо-топливного соотношения в ТВС за счет использования подвиж-
ных вытеснителей воды (ВС СУЗ). В специально спроектированных ТВС
предусмотрены направляющие каналы, в которых размещаются вытесни-
тели, перемещение которых осуществляется посредством приводов СУЗ.
Окончание табл. 2.14
Глава 2. АЭС с реакторными установками ВВЭР поколения III+
242
Диапазон изменения водо-топливного отношения в ТВС при опущенных и
извлеченных вытеснителях меняется, приблизительно от 1,5 до 2,0.
Благодаря вытеснителям, погруженным в активную зону, объем замед-
лителя в начале компании меньше, поэтому спектр нейтронов в активной
зоне более жесткий. Это приводит к снижению сечения деления нечетных
делящихся изотопов и увеличению сечения резонансного захвата
238
U. Оба
эффекта приводят к снижению размножающих свойств активной зоны и
росту накопления
239
Pu, что экономит делящийся материал в загрузке то-
плива. Дополнительный эффект ужесточения спектра нейтронов — уве-
личение доли делений на
238
U. При извлечении вытеснителей спектр из
жесткой области смещается в тепловую, что приводит к росту реактивности.
Спектральное регулирование в процессе выгорания топлива реализует два
эффекта: 1) снижает величину необходимого запаса реактивности на выго-
рание топлива, за счет большего накопления
239
Pu; 2) компенсирует необхо-
димый запас реактивности на выгорание топлива.
Спектральное регулирование как способ управления реактивностью
полностью заменяет использование борной кислоты при работе РУ на мощ-
ности.
Управление реактивностью производится путем использования трех не-
зависимых систем, обеспечивающих:
• механическое перемещение ПС СУЗ в активной зоне;
• изменение концентрации борной кислоты в теплоносителе;
• использование выгорающих поглотителей в твэгах;
• спектральное регулирование.
Преимуществом спектрального регулирования как способа управле-
ния реактивностью является снижение необходимого запаса реактивности
на выгорание, т.е. уменьшение обогащения загружаемого топлива и сни-
жение ЖРО при работе топливной загрузки. Недостаток — локальное воз-
мущение поля энерговыделения в активной зоне в момент перемещения
вытеснителей
- (-551)
Первый контур содержит радиоактивный теплоноситель и состоит из
главного циркуляционного контура и системы компенсации давления.
Главный циркуляционный контур осуществляет отвод тепла от актив-
ной зоны реактора путем циркуляции теплоносителя по замкнутому конту-
ру, а также осуществляет передачу тепла второму контуру.
В состав главного циркуляционного контура входит реактор, две цирку-
ляционные петли, каждая из которых включает парогенератор (коллекторы
первого контура, внутреннее пространство теплообменных трубок), ГЦНА,
ГЦТ (рис. 2.74).
2.6. Проект В-551С. Кольская АЭС-2
243
Первый контур имеет связи с системами безопасности, а также с систе-
мами нормальной эксплуатации, обеспечивающими обслуживание и на-
дежную, безопасную эксплуатацию реакторной установки.
Второй контур нерадиоактивный. Он состоит из паропроизводительной
части парогенераторов, паропроводов свежего пара, одного турбоагрегата,
включающего в себя турбоустановку и турбогенератор, конденсатные на-
сосы, систему регенеративных подогревателей низкого давления, систему
основного конденсата, деаэратор, систему питательной воды, включая пи-
тательные насосы и систему регенеративных подогревателей высокого дав-
ления.
Реактор установлен в цилиндрической бетонной шахте, имеющей био-
логическую защиту в районе активной зоны реактора. Для закрепления
реактора используются ферма опорная, ферма упорная и блок электрораз-
водок.
ПГ, ГЦНА и КД располагаются в изолированных боксах для обеспече-
ния радиационной защиты и исключения повреждений оборудования при
внутренних воздействиях (рис. 2.75).
. 2.74.Общий вид оборудования первого контура РУ В-551С
Глава 2. АЭС с реакторными установками ВВЭР поколения III+
244
Компоновка оборудования РУ обеспечивает естественную циркуляцию
в первом контуре при авариях с потерей электроснабжения собственных
нужд энергоблока.
В верхней части бетонной шахты выполнены транспортные проемы для
перегрузки под водой топлива и транспортировки ВКУ реактора.
. 2.75. Компоновка элементов РУ В-551С в герметичной оболочке
2.6. Проект В-551С. Кольская АЭС-2
245
Основные особенности компоновки реакторной установки В-551С (рис.
2.75):
• циркуляционные петли вписаны в окружность диаметром 40,3 м;
• ГЦНА максимально смещены к периферии ГО с целью более свобод-
ного размещения оборудования в центральной части реакторного зда-
ния;
• двухсекционный БВ объемом 2217 м
3
(с учетом контейнерного отсе-
ка), что позволяет обеспечить размещение 730 ТВС;
• для шахт ревизии ВКУ и верхнего блока применена референтная кон-
струкция (проект АЭС-2006) блока;
• на отметке +8.100 организован аварийный бассейн и приямки для
сбора аварийной борированной воды и перенаправления ее в подре-
акторное пространство (система удержания расплава и охлаждения
корпуса реактора — СУРОК).
Реактор проекта В-551C
Реактор проекта В-551C — реактор водо-водяной под давлением, кор-
пусной, гетерогенный, на тепловых нейтронах, с реализацией технологии
спектрального регулирования.
Спектральное регулирование изменения реактивности активной зоны
в процессе выгорания топлива проводится при помощи изменения во-
до-топливного соотношения в ТВС за счет использования подвижных
вытеснителей воды. Спектральное регулирование как способ управления
реактивностью полностью заменяет использование борной кислоты при ра-
боте РУ на мощности.
В состав реактора (рис. 2.76) входят:
• корпус реактора;
• кольцо опорное;
• кольцо упорное;
• детали уплотнения главного разъема;
• шахта внутрикорпусная;
• выгородка;
• БЗТ;
• блок верхний;
• приводы СУЗ;
• зона активная;
• СВРД;
• образцы-свидетели (облучаемые ОС расположены на стенке корпуса
реактора, температурные ОС — на верхней плите БЗТ).
За основу применяется конструкция реактора ВВЭР-1200. Базовые
размеры оборудования реактора принимаются на основании проекта РУ
Глава 2. АЭС с реакторными установками ВВЭР поколения III+
246
с ВВЭР-1200, с применением кон-
структорских решений проекта
ВВЭР ТОИ.
Теплоноситель принудительно
с помощью главных циркуляцион-
ных насосных агрегатов подается в
реактор через два входных патрубка
Ду 850, опускается по кольцевому
зазору между корпусом реактора и
шахтой внутрикорпусной и снизу че-
рез перфорированное эллиптическое
днище шахты внутрикорпусной и от-
верстия в опорных трубах поступает
в ТВС.
За счет тепла, выделяемого в ре-
зультате реакции деления ядерного
топлива, теплоноситель нагревается
в активной зоне до рабочей темпе-
ратуры и выходит через головки ТВС
и перфорированную нижнюю плиту
БЗТ в межтрубное пространство БЗТ.
Далее, через перфорацию в обе-
чайках БЗТ и шахты внутрикор-
пусной теплоноситель выходит из
реактора через два выходных патруб-
ка Ду 850.
Активная зона и ТВС проекта В-551C
Активная зона реактора состоит
из 163 ТВС, различающихся по обо-
гащению топлива. Каждая ТВС снаб-
жена направляющими каналами. В
объеме активной зоны размещаются
78 ВС СУЗ (вытесняющие стрежни
системы управления и защиты) и 43
ПС СУЗ (поглощающие стержни си-
стемы управления и защиты).
ТВС состоит из следующих со-
ставных частей: подпружиненной
головки, пучка твэлов и твэгов, уста-
новленных в каркас, хвостовика со
сферической опорной поверхностью
(рис. 2.77).
4
13
8
9
4
11
3
1
10
2
12
5
7
6
∅4525
∅850
∅850
19410
. 2.76. Реактор проекта В-551C.
1 – ШВК; 2 – выгородка; 3 – БЗТ; 4 – БВ; 5 –
зона активная; 6 – устройство контроля
протечек главного разъема; 7 – корпус
реактора; 8 – детали уплотнения ГРР;
9 – СВРД; 10 – кольцо опорное; 11 – коль-
цо упорное; 12 – ОС; 13 – привод СУЗ
2.6. Проект В-551С. Кольская АЭС-2
247
Пучок твэлов и твэгов собирается из 305 твэлов и твэгов. Каркас ТВС
собран из 13 направляющих каналов, приваренных к ним 17 дистанциони-
рующих решеток, инструментального канала под СВРД, нижней решетки.
Каркас служит несущей конструкцией ТВС. Основные характеристики ТВС
проекта В-551С представлены в табл. 2.15.
а) общий вид б) вид сверху
1
2
3
4
5
2 6
. 2.77. Тепловыделяющая сборка РУ проекта В-551С.
1 – головка; 2 – направляющие каналы; 3 – дистанционирующая решетка; 4 – твэл/твэг;
5 – хвостовик; 6 – канал под СВРД
Глава 2. АЭС с реакторными установками ВВЭР поколения III+
248
2.15. Основные характеристики тепловыделяющей сборки
Высота ТВС, мм 4570 ± 1
Размер ТВС «под ключ», мм, максимальный 235,1
Высота столба топлива в холодном состоянии в твэле (твэге), мм,
номинальная
3730
Топливо:
- топливо таблетки твэла;
- топливо таблетки твэга
UO
2
или MOX
UO
2
+ Gd
2
O
3
Тепловыделяющий элемент:
- количество твэлов и твэгов в ТВС, шт.;
- шаг между твэлами (твэгами), мм;
- наружный диаметр оболочки твэла (твэга), мм, номинальный;
- материал оболочки твэла (твэга)
305
11,64
9,1
Сплав Э110
Направляющий канал:
- количество, шт.;
- материал
13
Сплав Э635
Труба под СВРД:
- количество, шт.;
- материал
1
Сплав Э635
Дистанционирующая решетка:
- количество, шт.;
- материал;
- масса, кг
17
Сплав Э110
0,9
Решетка нижняя:
- количество, шт.;
- материал
1
Сталь 12Х18Н10Т,
12Х18Н9Т или
08Х18Н10Т
В качестве переходной — первой загрузки активной зоны реактора
В-551С будут использованы ТВС+ с увеличенным количеством поглощаю-
щих стержней (до 22). Такая загрузка активной зоны важна для отработки
технологии плавного изменения спектра нейтронов, использования «серых
стержней» и возможности маневрирования мощностью реактора в диапазо-
не 100–50–100% без изменения концентрации борной кислоты.
Вытесняющие стрежни СУЗ и поглощающие стрежни СУЗ в проекте В-551С
Перемещение вытесняющих стрежней СУЗ (ВС СУЗ) и поглощающих
стержней СУЗ (ПС СУЗ) по высоте активной зоны осуществляется приво-
дами СУЗ.
2.6. Проект В-551С. Кольская АЭС-2
249
ВС СУЗ предназначены для регулирования ядерной реакции и поддер-
жания реактивности на заданном уровне за счет изменения водо-топливного
соотношения в активной зоне, также используются для быстрого прекраще-
ния ядерной реакции в активной зоне. ВС СУЗ состоит из 13 вытесняющих
элементов (ЭЛВ) и траверсы ЭЛВ, представляет собой оболочку, заполнен-
ную наполнителем и герметизированную концевыми деталями посредством
сварки (рис. 2.78, а).
ПС СУЗ предназначены для быстрого прекращения ядерной реакции в ак-
тивной зоне, поддержания мощности на заданном уровне и ее перевода с одно-
го уровня на другой, выравнивания поля энерговыделения по высоте активной
зоны, предупреждения и подавления ксеноновых колебаний. ПС СУЗ состо-
ит из 13 поглощающих элементов (ПЭЛ) и траверсы. ПЭЛ представляет собой
оболочку, заполненную поглощающим материалом и герметизированную кон-
цевыми деталями посредством сварки. В качестве поглощающего материала
используюется виброуплотненный порошок карбида бора B
4
C (рис. 2.78, б).
Траверса
Вытесняющий
элемент с подвесом
∅25,3
Траверса
Поглощающий
элемент с подвесом
∅24
Поглотитель В
4
С
а б в
. 2.78. Конструкция ВС СУЗ и ПС СУЗ.
а – вытесняющие стержни СУЗ; б – поглощающие стержни СУЗ; в – 3D-модель
2.16. Основные характеристики ВС СУЗ и ПС СУЗ
Количество ЭЛВ, шт. 13
Внешний диаметр ЭЛВ, мм 25,3
Масса ВС СУЗ, кг, не более 75
Количество ПЭЛ, шт. 13
Состав поглощающего материала B
4
C
Масса ПС СУЗ, кг, не более 75
Соседние файлы в папке Курсовой проект 5 кафедра (спецы 4 курс)