19958

Исследовательский реактор ИВВ-2- пример максимально возможного использования оборудования типового проекта ИРТ-2000

Лекция

Физика

Познакомить слушателей с техническими характеристиками исследовательского реактора ИВВ-2, результатами его модернизации, устройством активной зоны и его возможностями и приспособленностью для проведения реакторных испытаний. Рассмотреть картограмму активной зоны и распределения потоков излучений по экспериментальным каналам.

Русский

2013-08-13

29.79 KB

17 чел.

Конспект занятия 6.

Цель.

Познакомить слушателей с техническими характеристиками исследовательского реактора ИВВ-2, результатами его модернизации, устройством активной зоны и его возможностями и приспособленностью для проведения реакторных испытаний. Рассмотреть картограмму активной зоны и распределения потоков излучений по экспериментальным каналам.  

План.

1.  Исследовательский реактор ИВВ-2- пример максимально возможного использования оборудования типового проекта ИРТ-2000.

2. Модернизация исследовательского ядерного реактора ИВВ-2.

3. Картограмма, исследовательские каналы, распределения потоков излучений.

Водо-водяной исследовательский ядерный реактор бассейнового типа ИВВ-2 мощностью 5000 кВт был создан на базе серийного реактора ИРТ-2000,исходя из принципа максимально возможного использования оборудования, изготавливаемого для реакторов данного типа. Физический пуск этого реактора, предназначенного для широкого круга исследовательских работ в области ядерной физики, физики твердого тела, радиохимии, производства изотопов, радиационного материаловедения и д.р. состоялся в г. Заречный Свердловской области в 1966 году [8].

Десятилетний опыт эксплуатации реактора ИВВ-2 показал принципиальную возможность его использования для многоцелевых инженерных исследований, имеющих важное значение для решения практический задач современного реакторостроения.

    Модернизация реактора предусматривала:  

-замену штатных тепловыделяющих сборок на ТВС трубчатого типа,

-усовершенствование системы управления путем применения малогабаритных сервоприводов, устанавливаемых непосредственно над каналами стержней СУЗ (Система управления и защиты),

-увеличение расходов теплоносителя и охлаждающей воды, развитие теплопередающей поверхности теплообменника, увеличение интенсификации  теплообмена.

   Проведенная реконструкция позволяет повысить мощность реакторной установки до 20 МВт и расширить её экспериментальные возможности путем набора активных зон из 36, 52 и 58 тепловыделяющих сборок с организацией нейтронных "ловушек" диаметром до 130 мм, с обеспечением в них плотности нейтронных потоков (5,5-6,5) I014 н/см2 с.

    В    реакторе  осуществлена  идея  размещения в бассейне теплообменника со встроенным в него осевым насосом первого контура.

Принятая схема движения теплоносителя сверху в низ позволила отказаться от ряда конструктивных усложнений

бассейновых реакторов, работающих по схеме снизу-вверх, освободила комплекс    технологических помещений и не внесла (как показал опыт эксплуатации) трудностей принципиального порядка.

    Комплекс исследований связанный с анализом вопросов физики многоловушечных   систем, позволил   остановиться на основной конфигурации зоны из шести подкритических секций, нейтронная связь между которыми может осуществляться через бериллиевые, графитовые блоки или водяные зазоры.

    Наибольший запас реактивности и меньшая  неравномерность  поля энерговыделения соответствуют бериллиевой связке   секций (рис. 2.3).

    Активная зона набирается из стандартных по форме и размерам элементов (как ТВС, так и блоков отражателя), представляющих собой шестигранные призмы, размещаемые   с минимально допустимым зазором в треугольной решетке с шагом 64 мм.    

    Конструктивное   решение реактора и блочная структура активной зоны и отражателя позволяют создавать различные компоновки зоны, изменять количество секций, их размеры и размещение    на опорной  решетке, а также изменять размеры экспериментальных устройств, их нейтронно-физические и теплотехнические характеристики.

    До 1977 г. активная зона набиралась из. шестигранных ТВС с 42-мя оребренными  твэлами диаметром 7,2 мм с обогащением по урану-235  90 % (на основе интерметаллида урана UAI4  ) , в алюминиевой очехловке из материала  CAB-I, расположенными в 2 ряда.

    Тепловыделяющая сборка (ТВС) с внутренней  полостью диаметром 30 мм имеет среднюю мощность 80 кВт, максимальную ~ 360 кВт при расходе теплоносителя

~I5 м3  /ч.

    Высокие размножающие свойства зоны, значительное удельное содержание топлива,  наличие бериллиевого отражателя - всё это обеспечивало «жесткий» спектр нейтронов, особенно в "водной" полости ТВС , где кадмиевое отношение  ~3, а  также высокие плотности нейтронных потоков (3,0-4,0) I014 н/см2с по тепловым и до I014 н/см2 по быстрым нейтронам с энергией Е ~ I МэВ.

Графит

Бериллий

ТВС

ВЭК

АЗ

Бассейн

Защита

ТК

ТК

ГЭК

ГЭК

КЭК

Рис.2.3. Картограмма активной зоны и горизонтальный разрез реактора ИВВ-2М.

    Компоновка активной зоны из 6 секций представлена на рис.2.3. Такая конфигурация позволяет иметь центральную бериллиево-водную полость диаметром I00 мм, шесть водных полостей активной зоны с жестким спектром

диаметром 64 мм, а в отражателе активной зоны могут быть сформированы бериллиево-водные полости диаметром до 150 мм.

    С 1977 г. активная эона ИВВ-2 эксплуатируется на базе ТВС трубчатого типа. Перевод активной зоны на сборки трубчатого типа является одним из важнейших моментов, заложенных в физико-инженерное обоснование реконструкции.

    ТВС типа ИВВ-2м изготовлена на основе 5 трубчатых твэлов
шестигранного профиля. В центре  ТВС имеется водяная полость диаметром ~ 30 мм.

    Топливом является композиция дисперсионного типа из диоксида урана в алюминиевой матрице. Номинальная загрузка   урана-235   ( обогащение   ~  90 % )   в   ТВС    равна   225  г.

Новая тeплoвыдeляющaя сбopкa по сpaвнeнию со стepжневoй имеет более высокое ( в 1,3 раза) удельное содержание топлива, более развитую ( в 1,5 раза) поверхность теплосъема, меньшую неравномерность энерговыделения.

     По своим параметрам ТВС ИВВ-2м может быть отнесена к лучшим современным тепловыделяющим сборкам.

Основные характеристики реактора ИВВ-2

Количество ТВС  (начало-конец  кампании) - 36-42

Количество секций-                                               6

Количество ТВС в одной секции -                      6

Полная загрузка урана-235 -                               6,5 кг

Обогащение горючего изотопом урана 235-         90 %

Номинальная мощность реактора, МВТ-         10

Расход теплоносителя I-ого контура, м3/ ч -  1100-1200

Расход теплоносителя через ТВС, м3/ ч -      13+15

Расход теплоносителя 2-ого контура, м3/ ч-      550-950

Плотность потока тепловых/быстрых ( Е> I МэВ) нейтронов:

-в активной зоне (ТВС),  н/см2с-                           5*I0I4/I*I014 

-водяная полость секции с ТВС-                          3*I0I4/5*I013

-водяная полость центральной «ловушки"-         4*I0I4/I.2*I0I3      

-бериллиевый блок (I ряд отражателя),  н/см2с- 2* I0I4/3* I013                                                    

    Исследовательский комплекс ИВВ-2М оснащен современным оборудованием для проведения дореакторных и внутриреакторных испытаний, а также цепочкой защитных камер, позволяющих изучать физико-механические  характеристики облученных материалов.

    Реактор оснащен также  штатными устройствами для облучения:

- восемью горизонтальными каналами  (из них два сквозных касательных и две тепловые колонны )

- шестью вертикальными каналами.

    Это позволяет вести широкий круг фундаментальных исследований по физике твердого тела ,в частности, по изучению магнитных свойств металлов, по взаимодействию"холодных" нейтронов с веществом и т.п.

    На рис.2.3 представлен горизонтальный разрез реактора ИВВ-2 и местоположение экспериментальных каналов.

    В настоящее время в активной зоне реактора ИВВ-2М может размещаться одновременно до 45 экспериментальных установок.

    Texнологический цикл эксплуатации предусматривает последовательный переход от зоны 36 кассет к зоне в 42 кассеты по годовой   схеме 36-42-36-42 с остановками для планово-предупредительных ремонтов, догрузки и перегрузки топлива. Остановка на догрузку или перегрузку осуществляется при запасе реактивности ~1 % с последующим расчетом загрузки, обеспечивающей кампанию реактора  в течение 80 - 90 суток.

    Организационный цикл эксплуатации  базируется на круглосуточной непрерывной работе, включая и выходные дни. По временной эффективности (с коэффициентом мощностного использования 70 %, отнесенного к общему годовому фонду времени) реактор ИВВ-2 практически не имеет аналогов среди родственных аппаратов в РФ.

    Стендовая база реактора обеспечивает:

-исследования конструкционных материалов в режимах

кипения и перегретого пара с имитацией работы реальных технологических контуров АЭС в диапазоне давлений до  20 МПа, температур до 45О°С, с тепловыми нагрузками до 1МВт/м2

- исследования в условиях, близких к натурным, топливных композиций,   деталей конструкций ТВС и конструкций твэлов в сборе, с возможностью исследования процесса газовыделения в ходе облучения, применительно к задачам ядерной энергетики, а также применительно к проблемам высокотемпературных реакторов;

- проведение канальных исследований внутриреакторной ползучести в диапазоне температур до 1400 °С при нагрузках до 300 МПа,

-радиационные испытания конструкционных материалов в заданных  парогазовых смесях в широком диапазоне температур ( до 800 °С), в том числе для исследования коррозионной стойкости циркониевых сплавов;

-испытания полномасштабных ТВС транспортабельных энергетических установок типа "Север" в диапазоне давлений

до 7 МПа   с возможностью применения систем жидкостного

регулирования температуры;

- исследования физико-механических характеристик, в том числе и газовыделения из перспективных материалов биологической защиты АЭС и ЯЭУ с возможным поддержанием  параметров по температуре до 800 °С и вакуума до 10-3 Па;

-комплексное исследование датчиков внутризонного контроля
применительно к большим активным зонам высоконапряженных энергетических реакторов;

-исследование ядерных характеристик конструкционных материалов, в том числе измерения полных сечений взаимодействия, дифференциальных сечений рассеяния быстрых нейтронов.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

75894. Понятие «центр» - «периферия» в современной России и их границы 15.2 KB
  Результаты многочисленных социологических исследований показывают что такие ощущения присущи населению субъектов РФ вне зависимости от их географического положения и связаны они во-первых с повсеместными представлениями об удаленности интересов и политических решений центра от насущных проблем периферии и во-вторых с уверенностью в том что влиять на центральные интересы и решения фактически невозможно.
75895. Соотношение светской и церковной власти в Древней и Средневековой Руси 14.01 KB
  В Новгородских землях и Смоленских церкви обеспечивались к половине 12 в. К тому же во время феодальной раздробленности авторитет главы церкви значительно вырос. Территориально-административная организация церкви повторяла систему подчинения древнерусских княжеств Киеву один митрополит и несколько.
75896. Сущность российского самодержавия. Когда оно возникло? В чем его отличия от западноевропейских монархий 15.64 KB
  САМОДЕРЖАВИЕ - форма правления, при которой власть всецело и нераздельно принадлежит царю. Идея самодержавия возникла уже в самом замысле крещения Руси, то есть возникновение централизованного государства объединенного единой религией.
75897. Этапы становления и развития представительной власти в России: вече, Земский собор, Государственная Дума 14.92 KB
  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ законосовещательный орган созданный при Александре. СЪЕЗД СОВЕТОВ представительный и законодательный орган в СССР состоял из Союзного Совета и Совета Национальностей. В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ к представительным органам РФ относятся после 1993 г: Федеральное собрание высший представительный орган законодательные органы субъектов РФ органы местного самоуправления.
75898. Советская власть: теория и практика. Ленинская идея Советов и ее реализация 29.69 KB
  К сожалению с принятием Конституции 1936 года указанная определяющая особенность Советской власти была утрачена и с этого времени постепенно начала меняться классовая природа государственной власти. Большинством правящей партии большинством рабочего класса и большинством народа не был осознан советский принцип организации власти как власти формируемой в трудовых коллективах. Советский характер власти был вроде бы юридически закреплен но лишь по форме а не по существу. Организация власти не была увязана с организацией экономической...
75899. Принципиальные изменения в российском конституционном праве в 1990-2000-е гг.: дрейф в сторону авторитаризма 26.58 KB
  Следствием запрета КПСС стало разрушение всей прежней системы власти которая в меньшей степени коснулась низов политического класса но имела самые радикальные последствия для его верхушки. Запрет КПСС вызвал: ликвидацию традиционных институтов советской власти; ликвидацию института номенклатуры с ее порядком подбора и продвижения руководящих кадров для всех сфер жизни общества; передачу полномочий союзных органов власти российским и другие. Вакуум образовавшийся после распада СССР был одновременно и шансом и угрозой для новой власти....
75900. Россия как федерация: de jure и de facto. Правовой и фактический статус субъектов федерации 18.21 KB
  Правовой и фактический статус субъектов федерации. Принцип равноправия субъектов РФ провозглашенный в федеральной Конституции при последовательном его проведении предполагает построение симметричной федерации. Причем нынешняя асимметрия Российской Федерации вызвана во многом объективными причинами в первую очередь экономическими политическими историческими. Правовое положение субъекта Российской Федерации определяется Конституцией Российской Федерации.
75901. Особенности формирования и деятельности вооруженных сил современной России. Военные реформы в России 18.04 KB
  Направления реформы: Сокращение срока службы по призыву В декабре 2000 года Путин заявил: Армия должна быть профессиональной. Эти изменения в частности предусматривают сокращение с 2008 года срока военной службы по призыву с 24 до 12 месяцев С осени 2007 года россиян стали призывать в армию на 18 месяцев с 1 января 2008 года на 12 месяцев. Увеличение числа контрактников Улучшение материального положения военнослужащих и военных пенсионеров Введение альтернативной службы В 2002 г. Государственная Дума приняла закон согласно...
75902. Крестьянские движения XVII – XVIII вв.: бунт или революция? Сравнительный анализ 15.29 KB
  Первое крестьянское восстание под предводительством Хлопка 1603 вспыхнуло вследствие ужесточения крепостного гнета. Следующее восстание под предводительством И. Еще более крупное восстание в казацкой среде усилившейся за счет большого количества беглых людей произошло в Поволжье под руководством С. Восстание под предводительством К.