щенности) и экономичности (в т.ч. капитальные затраты не более 1000 $ за 1 кВт электрической энергии).

Важным элементом, определяющим характеристики и безопасность реактора, является твэл. В одноконтурных установках ВВЭР СКД теплоноситель из реактора подается на турбину, и надежность твэлов влияет на радиационную обстановку в машзале. Работоспособность твэла определяется как конструкцией, так и выбором материалов.

Для выполнения требований по надежности и безопасности, а также для улучшения экономических характеристик принято следующее положение – на начальном этапе максимально использовать опыт эксплуатации общепромышленных котло-турбинных установок СКД, реакторов ВВЭР, а также опыт разработки и эксплуатации твэлов ЯЭУ и ЯЭУ с ядерным перегревом пара (БАЭС, блоки № 1 и № 2). Одним из таких предложений является использование корпусов ВВЭР-1000 или ВВЭР-1500 с доработками под режимы ВВЭР СКД. Конструкторскими решениями будет обеспечена температура корпуса 290°С и не превышение допустимого предела по повреждающей дозе. Поэтому возможно применение корпуса ВВЭР. Такой же подход – использование имеющегося опыта – применен и для выбора кандидатных материалов для активной зоны.

Предлагаемые характеристики твэла

Рассматриваются твэлы с оболочками 6,9×0,6; 9,1×0,7 и 10,7×0,6 мм. Высота активной части твэла до 4,3 м.

Материал топливной композиции – диоксид урана; МОХ-топливо, керметное топливо. Выгорание диоксида урана – до 60 МВт сут/кг U.

Нейтронно-физические условия эксплуатации твэлов

В настоящее время выполнены расчетные исследования быстрорезонансного реактора и имеются сведения по зарубежным аналогам [2].

Максимальная повреждающая доза (накопленная в центре реактора в течение 4 лет и ½ года на периферии а.з.) – 40 сна (смещение на атом). При этом выгорание топлива – 38,5 МВт сут/кг т.а.

Максимальный флюенс нейтронов в указанных выше условиях (в н/см2) – 2,2 1022 (Е > 1 МэВ); 4,0 1022 (Е > 0,5 МэВ) и 8,2 1022 (Е > 0,1 МэВ).

Эти условия являются более «жесткими», чем для твэлов теплового реактора ВВЭР СКД. Согласно данным зарубежных исследователей для условий теплового реактора максимальная повреждающая доза не превышает 15 сна. Для обоснования выбора материалов принято большее значение – 30 сна [3]. Таким образом, значение повреждающей дозы, равное 40 сна, может быть использовано для обоснования радиационной стойкости материала оболочки.

Температурные условия эксплуатации твэлов

Предельная температура оболочки (Тоб) для нормальных условий эксплуатации оценена 633°С (без учета отклонений параметров), с учетом отклонений – 686°С. Температура топлива – до 1500°С [2]. Предельная температура оболочки твэла в европейском проекте корпусного реактора с теплоносителем СКД не превышает 570°С [4], в ряде работ [5] Тоб = 620°С. В условиях проектных аварий согласно расчету температура увеличивается до 840°С и поддерживается на этом уровне в течение короткого интервала времени – до 30 с. Прорабатываются решения по снижению температуры оболочки в номинальном режиме (в частности, это позволяет применение двухзаходной схемы циркуляции теплоносителя [1]).

110