Download - Украина, Киев, 15 сентября 2010 г
11
Украина, Киев, 15 сентября 2010 г.
А. А. Тузов, ОАО «ТВЭЛ»
Тепловыделяющие элементы ВВЭР-1000: развитие конструкции, топливных композиций
и конструкционных материалов
22
ВВЭР-1200
Основные параметрыПараметры ВВЭР-1000 ВВЭР-1200
Номинальная мощность реактора, МВт 3000 3200
Давление теплоносителя на выходе из реактора, МПа 15,7 16,2
Температура теплоносителя на входе в реактор, С 291 298,6
Температура теплоносителя на выходе из реактора, С 321 329,7
Максимальный линейный тепловой поток, Вт/см 448 420
Межперегрузочный период, мес. 12-18 12/(18-24)Высота топливного столба, мм 3530 3730Масса UO2, кг 80600 87065
Любые изменения рабочих параметров топлива требуют обоснования!
33
Топливные циклы АЭС-2006 выбирает Заказчик!
Топливный цикл 5×1 3×1,5
Количество ТВС подпитки, шт. 36 78
Среднее обогащение ТВС, % 4,84 4,85
Длительность работы топливной загрузки, эф. сут. (без мощностного эффекта)
302 521
Выгорание в выгружаемых ТВС, МВт·сут/кгU- среднее- максимальное
57,264,5
45,664,0
Удельный расход природного урана, кг/МВт·сут (отвал 0,3 %)
0,191 0,240
Основные параметры
ВВЭР-1200
44
Конструкция тепловыделяющих элементов основывается на референсном опыте проектов ТВСА и ТВС-2 для ВВЭР-1000
ВВЭР-1200
55
Топливная композиция и оболочки
В качестве выгорающего поглотителя используется окись гадолиния, интегрированная в топливную матрицу с массовой долей до 10 %
Оболочки твэлов выполнены из оптимизированного сплава Э-110опт
Топливные таблетки имеют диаметр (наружный/внутренний) 7,6/1,2 мм.
Рассматривается возможность использования таблеток Ø7,8 мм без отверстия с соответствующим изменением толщины оболочек (9,10×0,57 мм)
ВВЭР-1200
66
Увеличение загрузки топлива за счет оптимизации размеров топливного сердечника и оболочки при сохранении внешнего размера оболочки
Развитие конструкции твэла ВВЭР-1000
77
Эффект от использования «толстых» таблеток в ВВЭР-1000 – увеличение загрузки.Применение в настоящее время – блок №1 Калининской АЭС
Эффект от использования «толстых» таблеток – увеличение загрузки урана. Сегодня применяется на блоке № 1 Калининской АЭС
88
30 ТВСА – 7,57 / 1,410 ТВСА – 7,60 / 1,2
1 ТВСА – 7,60 / 1,2 + 18 твэлов 7,6 / 0,0 1 ТВСА – 7,60 / 1,2 + 18 твэлов 7,8 / 0,0
- твэлы 7,8 / 0,0 или 7,6 / 0,0 (4,4 %)
- твэлы 7,6 / 1,2 (4,4 %)
- твэлы 7,6 / 1,2 (4,95 %)
21-я топливная загрузка на блоке № 1 Калининской АЭС (2005–2006 гг.)
99
18 ТВСА – 7,57 / 1,418 ТВСА – 7,60 / 1,2 6 ТВСА – 7,80 / 0,01 ТВСА – 7,60/1,2 + 18 твэлов 7,6 / 0,0 (~ 28 МВт·сут/кгU)1 ТВСА – 7,60 / 1,2 + 18 твэлов 7,8 / 0,0 (~ 28 МВт·сут/кгU)
Картограмма размещения ТВС 22-й топливной загрузки на блоке № 1 Калининской АЭС (2006–2007 гг.)
1010
Область 13-й ДР Область 2-й ДР
Состояние поверхности твэлов ТВСА после 2-х лет эксплуатации
1111
36 ТВСА – 7,80 / 0,06 ТВСА – 7,80 / 0,01 ТВСА – 7,60 / 1,2 + 18 твэлов 7,6 / 0,0 (~ 55 МВт·сут/кгU)1 ТВСА – 7,60 / 1,2 + 18 твэлов 7,8 / 0,0 (~ 55 МВт·сут/кгU)
Картограмма размещения ТВС 24-й топливной загрузкина блоке № 1 Калининской АЭС (2008–2009 гг.)
1212
Обоснование коррозионной стойкости выполнено для новых параметров реактора, включая повышенное паросодержание в теплоносителе (до 11,4 % вес).
Массовое паросодержание на выходе "максимально горячей" ячейки в течение кампании
(с 260 до 325 эфф.сут - работа на мощностном эффекте реактивности)
0,00% 2,00% 4,00% 6,00% 8,00%
10,00% 12,00%
0 50 100 150 200 250 300 Эфф. сут
Пар
осод
ерж
ание
С предельным отклонением параметров по средним параметрам
ВВЭР-1200
1313
Э110штатный
Э110оптимизированный
Корректировка ТУ 2007 г. по железу для Э110
300
200
750
100 450
Модернизация Э110 – увеличение Fe и О
1414
Зависимость радиационного формоизменения от содержания железа в оболочечных трубах из сплава Э110 при облучении
Радиационный рост
1515
Характеристики твэлов нового поколения и штатных твэлов
Основные требования к материалам оболочек твэлов• Повышение надежности твэлов нового поколения (циркониевая губка, утонение
стенки 0.65 0.57 мм) • Конкурентоспособность (коррозионные свойства, формоизменение)• Технологичность
1616
Конструкционные материалы ТВС
Циркониевые сплавыЭ110 и Э635
Повышение жесткости ТВС
Выгорающий поглотитель
UO2–Gd2O3 (5 % 8 %) Снижение пиковых нагрузок, повышение выгорания
Обогащение топлива 235U (4,4 % 4,95 %)
Повышение выгорания и энерговыработки
Увеличение наружного диаметра топливной
таблетки
7,57 7,60 7,8
Уменьшение центрального отверстия
топливной таблетки
2,3 1,4 1,2 0,0
Увеличение длины топливного столба
3530 3680
Изменение конструкции оболочки
9,1х7,73 9,1х7,93
Заключение: эволюция топлива ВВЭР-1000
1717
Спасибо за внимание!