зоны воспроизводства реактора бн-600

ТВС АЗ предназначена для генерирвания тепловой энергии. ТВС ЗВ предназначена также для наработки вторичного продукта - плутония. Применяются в ядерном реакторе на быстрых нейтронах для выработки электроэнергии на III блоке Белоярской АЭС им. И.В. Курчатова.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Масса ТВС, кг 101

Длина ТВС, мм 3500

Размер ТВС «под ключ» 96

Высота активной зоны ТВС, мм 1030

Число твэлов в ТВС, шт 127

Вид топлива UO2

Обогащение топлива, %

в активной зоне 17; 21; 26

в торцевых экранах <0,7 (обеднённый уран)

Оболочка твэла:

материал Сталь 06Х16Н15М2Р2ТФР-ИД

диаметр, толщина стенки, мм 6,9, 0,4

длина, мм 2420

Длина чехловой трубы, мм 2503

Толщина стенки чехловой трубы, мм 2±(0,25; 0,15)

Материал чехловой трубы Сталь 12Х12М1БФР-Ш (ЭП-450)

Температура теплоносителя, °С:

на входе 368

на выходе 567

Максимальная температура оболочки твэла, °С 710

Максимальное выгорание топлива, % 10

Назначенный ресурс, эфф. сут 480

Максимальная удельная выработка тепловой энергии

в зависимости от обогащения, МВт*сут / кг урана:

17 % 75

21 % 79

26 % 83

Количество ТВС в активной зоне, шт 269

Количество ТВС в зоне воспроизводства, шт 378

Вид теплоносителя Na

Давление теплоносителя, МПа 7,5

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТВС АКТИВНОЙ ЗОНЫ

Максимальная тепловая мощность ТВС, МВт 4,7

Назначенный срок службы, лет 3

Масса урана в ТВС, кг:

обогащённой 28,9

обеднённый 19,8

Обогащение топлива по U-235 в зависимости от исполнения, % 17; 21; 26

Габариты, мм:

длина ТВС 3500

размер «под ключ» 96

Количество твэлов в ТВС 127

Масса, кг 103

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТВС ЗОНЫ ВОСПРОИЗВОДСТВА

Назначенный срок службы, лет 3,5...5,5

Масса урана в ТВС, кг 68

Обогащение топлива по U-235, % 0,4

Габариты, мм

длина 3500

размер «под ключ» 96

Количество твэлов в ТВС, шт 37

Масса, кг 113

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТВЭЛОВ

АЗ ЗВ

Тип Гладкостержневой Цилиндрический

Габариты, мм:

длина 2440 1980

наружный диаметр 6,9 14

внутренний диаметр оболочки 6,1 13,2

Материал оболочек Специальная высоколегированная сталь

Топливо Спечённые таблетки двуокиси урана

Габариты, мм:

диаметр 5,95 13

высота 6,5¸12 14¸20

диаметра центрального отверстия 1,7 ü

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ

ТВС активной зоны и зоны воспроизводства состоит из трёх основных частей: головки, средней части и хвостовика.

Головка приварена к верхней части чехла и предназначена для сцепления ТВС с устройствами системы перегрузки и транспортно-технологического тракта при загрузки и выгрузки.

Средняя часть предназначена для размещения пучка твэлов и представляет собой шестигранную трубу с размером «под ключ» 96мм и толщиной стенки 2мм. К нижнему торцу шестигранного чехла приварен переходник, который служит для соединения средней части с хвостовиком. Хвостовик ввёрнут в переходник на резьбе и приварен к нему, вместе с переходником он обеспечивает правильную установку ТВС в коллектор.

Для обеспечения гидравлической разгрузки, с целью предотвращения всплытия ТВС, на хвостовике имеются два спиральных уплотнения. Между верхним и нижним уплотнениями выполнены дроссельные отверстия, через которые осуществляется запитка ТВС теплоносителем.

Пучок твэлов активной зоны состоит из 127 твэлов длиной 2440 мм. Оболочки твэлов изготовлены из труб 6,9 и 6,1мм (внешний и внутренний диаметр соответственно) специальной высоколегированной стали.

Активная часть твэла длиной 1030мм заполнена таблетками из двуокиси обогащённого урана. Торцевые зоны воспроизводства набираются из таблеток диоксида обеднённого урана. Длина нижней зоны воспроизводства 350мм, верхней - 300мм. Твэлы герметизируются наконечниками. Нижний наконечник имеет паз, с помощью которого твэлы устанавливаются на пластины решётки, которая крепится сваркой к чехлу. Дистанционирование 91 центральных твэлов осуществляется с помощью проволки &1,05мм, 36 периферийных твэлов - профильной проволокой 0,6х1,3мм.

Пучок твэлов зоны воспроизводства состоит из 37 твэлов длиной 1980 мм. Оболочка твэла изготовлена из трубы 14,0 и 13,2мм (внешний и внутренний диаметр соответственно) специальной высоколегированной стали. Внутри оболочки помещены таблетки диоксида обеднённого урана. Твэлы герметизируются наконечниками. Нижний наконечник имеет паз с помощью которого твэлы устанавливаются на пластины решётки, которая крепится сваркой к чехлу. Дистанционирование твэлов осуществляется профильной проволкой 0,6х1,3мм.

Постановка задачи

Целью курсовой работы является изучен принципиальных схем, конструктивных решений оборудования и систем нормальной эксплуатации реакторных установок с реакторами различного типа.

При выполнении курсовой работы необходимо:

• описать назначение и дать основные характеристики и параметры реакторной установки (реактора, технологического оборудования и систем);
• сформулировать основные принципы безопасности, заложенные в рассматриваемую реакторную установку и ее оборудование;
• изобразить принципиальную схему реакторной установки, систем, конструкцию реактора и оборудования контура;
• обосновать выбор топливных композиций, конструкционных материалов, материалов органов СУЗ, а также теплоносителя и рабочего тела;
• описать функционирование реакторной установки (РУ) и ее систем при нормальной эксплуатации РУ, переходных режимах и отказах.

Исходными данными являются:

тип реактора: РУ БН-600

тип и назначение оборудования контура установки и систем.

1. Особенности реакторов на быстрых нейтронах

1.1 Общие положения

Реактор на быстрых нейтронах по назначению является энергетическим, поэтому из активной зоны должно отводиться как можно больше тепла. Эффективный теплоотвод требует развитой поверхности твэлов и значительной доли объема занятой теплоносителем. Поверхность стержневых твэлов тем больше, чем меньше их диаметр, а снижение диаметра сопровождается увеличением доли материала оболочек, слой которого, обеспечивающий герметич­ность твэлов, имеет некоторую фиксированную толщину. В состав топлива помимо урана и плутония также могут включаться другие вещества, обеспечивающие повышенную стойкость твэлов при на­коплении продуктов деления. В результате цепная реакция в реак­торе на быстрых нейтронах оказывается возможной при содержа­нии делящегося нуклида в уране примерно 20-25 %. Несмотря на высокую концентрацию делящихся атомов, из-за малых сечений поглощения критические массы реакторов на быстрых нейтронах велики и исчисляются сотнями килограммов в пересчете на чистый делящийся материал.