34 Суз реактора ввэр-440
Активная зонаВВЭР-440 набрана из 349 шестигранных кассет (ТВС),часть из которых используется в качестве рабочих органов СУЗ.
Внутри кожуха кассеты смонтировано по треугольной решетке 126 стержневых твэлов диаметром 9,1 мм.
Сердечник ТВЭЛа (испеченный диоксид урана с обогащением 3,5%), диаметром 7,5 мм заключен в оболочку толщиной 0,6 мм.
Материал кожуха кассеты и оболочки ТВЭЛ - цирконий, легированныйниобием- 1%. Это так называемый сплав Э110.
СУЗ ВВЭР-440 имеет две независимые системы: систему механических органов и систему борного регулирования.
Механическая система состоит из 37 двухэтажных автоматических регулирующих кассет АРК обеспечивает управление реактором в нестационарных режимах.
Кассеты АРК размещены в активной зоне в решетке ТВС и скомпонованы в 6-12 групп в зависимости от их положения в активной зоне.
Каждая кассета СУЗ состоит из двух частей: верхняя часть — поглотитель, нижняя — ядерное топливо.
Нижним ярусом АРК служит кассета с твэлами.
Верхний ярус АРК является поглотителем типа нейтронная ловушка: по периферии расположены элементы из борногосплава, а в центре – водяной теплоноситель.
АРК перемещаются в вертикальном направлении электроприводами, а в аварийных случаях сбрасываются в активную зону реактора.
После опускания АРК место топливного яруса в активной зоне занимает поглотитель с борного сплава.
Так же как и ТВС, кассеты СУЗ имеют шестигранный чехол. В верхнем ярусе размещены вкладыши из бористой стали, которые поглощают тепловые нейтроны. Вода внутри кассеты обеспечивает непрозрачность ее для быстрых нейтронов.
Кассета СУЗ является ловушкой нейтронов - быстрые замедляются в воде и поглощаются бором, не выходя за ее пределы, а тепловые поглощаются борированными вкладышами.
При выведении (подъеме) кассеты поглотитель извлекается из активной зоны и его место занимает топливная часть.
Таким образом, при подъеме кассеты реактивность высвобождается как за счет уменьшения поглощения нейтронов поглотителем, так и за счет увеличения количества топлива в активной зоне.
Система механических органов СУЗ обеспечивавает ввод отрицательной реактивности в реактор при аварийных режимах со скоростью около 2 %/с и высвобождение реактивности при pегулировании мощности со скоростью не более 0,022 %/с.
Система механических органов управления и защиты реактора ВВЭР-440 выполняет функции регулирования мощности и останова реактора.
Медленные изменения реактивности (выгорания ядерного топлива, отравления, шлакование и др.) компенсирует система жидкостного борного регулирования.
Применение системы борного регулирования упростило СУЗ реактора, а количество АРК уменьшилась с 73 (ВВЭР-365) до 37 (ВВЭР-440).
Компенсация запаса реактивности борной кислотой позволяет уменьшить неравномерность энерговыделения в активной зоне, т. е. увеличить допустимую мощность реактора и глубину выгорания топлива.
35 Суз реактора ввэр-1000
Система механических органов управления и защиты реактора ВВЭР-1000 состоит из стержней, движущихся внутри ТВС в специальных направляющих каналах.
Твэлы внутри кассет этого реактора размещаются в узлах треугольной сетки, шаг которой равен 12.75 мм. Узлы сетки в кассете имеют 331 ячейку, но твэлы расположены только в 312 ячейках.
В центральной ячейке находится центральная трубка, в которой могут быть установлены детекторы нейтронного потока и термопары.
В остальных 18-ти ячейках находятся направляющие каналы (НК), в которых могут быть расположены поглощающие стержни (ПС) СУЗ.
Стержни СУЗ - это органы воздействия на реактивность с весьма высоким быстродействием. Стержни применяют как для аварийной защиты, так и в качестве АР/РР.
Использование стержней СУЗ в ВВЭР-1000 имеет свою специфику - стержни применяются не в виде единичных поглощающих стержней (ПС) или элементов (пэл) с индивидуальным приводом, а в виде кластеров ПС СУЗ.
Перемещаются пэлы в направляющих каналах (НК) размером 12.6x0.85 мм. Направляющие каналы для ПС СУЗ снизу закрыты заглушками, а на их боковой поверхности имеются отверстия для прохода охлаждающей воды
Для удобства управления 61 кластер ПС реактора ВВЭР-1000 (проект В-320) объединены в 10 групп, кластеры каждой из которых двигается в реакторе синхронно
Кластер из 18-ти пэлов реактора ВВЭР-1000
В типовом проекте на реакторе ВВЭР-1000 установлен 61 кластер ОР СУЗ, в зарубежных проектах их 121.
Каждый кластер имеет шаговый электромеханизм (ШЭМ) привода стержней СУЗ, находящимся на верхнем блоке реактора.
Однако управление органами регулирования ведется не каждым кластером индивидуально, поскольку это слишком сложно.
Кластеры объединены в «группы» органов, число которых во всех проектах равно 10, и управление кластерами ведется с помощью системы группового и индивидуального управления (СГИУ).
Группы мoryт содержать различное число кластеров - от 3 до 12 и даже до 18.
При этом важно, что группы №1-9 практически всегда выполняют функцию аварийной защиты. Группа №10 используется для oпeративного регулирования в качестве РР/АР.
В стандартном проекте ВВЭР-1000 проекта В-320 число кластеров составляет 61.
Эти стержни выполняют различные функции:
Компенсация избыточной реактивности;
Защита реактора (останов реактора). В этом случае они сбрасываются в низ под собственным весом (должны опустится за 3..4с).
Скорости движения ОР СУЗ при проектировании были также выбраны исходя из требований правил ядерной безопасности:
рабочая скорость движения ПС СУЗ 2 см/с,
скорость падения групп СУЗ при срабатывании аварийной защиты 1.0-1.2 м/с.