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

14 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

85254. Шасси самолета ЯК-42 999.13 KB
  Самолет снабжен трехстоечным убирающимся в полете шасси, главные из которых навешены на силовых элементах крыла, имеют четырехколесные тележки и убираются к оси фюзеляжа. Передняя опора навешена в носовой части, имеет два управляемых при передвижении по аэродрому колеса и убирается против потока в фюзеляж.
85255. Поняття «конкурентоспроможність товарів» та її складові 23.28 KB
  Імідж товару Управління конкурентоспроможністю продукції Заходи щодо підтримання та підвищення конкурентоспроможності товарів. Позитивний імідж є важливим фактором успішної діяльності в різних сферах підприємництва і найчастіше досягається високою якістю продукції сталістю фінансового стану фірми...
85257. Имущественное право в Древнем Риме 127 KB
  Изложенный материал позволяет получить систематизированное знание о вещном праве и праве собственности в Древнем Риме, их основных институтах, раскрывает их взаимосвязь с современным российским гражданским правом, способствовует формированию у студентов творческого профессионального юридического...
85258. Обязательственное право в Древнем Риме 149.5 KB
  В данной теме дается систематизированное знание об обязательственном праве и его основных институтах в Древнем Риме, раскрывается её взаимосвязь с современным российским гражданским правом. Полученные знания будут способствовать формированию правовой культуры, креативного юридического мышления...
85259. ОСНОВЫ РИМСКОГО ПУБЛИЧНОГО ПРАВА 99 KB
  В процессе рассмотрения темы дается систематизированное знание об особенностях государственного права в Древнем Риме на различных этапах его истории раскрываются основные государственно-правовые институты показывается его взаимосвязь с римским частным правом. Возникновение государства в Древнем Риме.
85260. Автоматизація оброблення інформації у страховій галузі 131 KB
  Контроль за страховою діяльністю в Україні здійснює Комітет по нагляду за страховою діяльністю: видає ліцензії на надання видів страхових послуг; перевіряє, щоб страхові компанії діяли за законом; складає та друкує статистичну інформацію по діяльності страхових компаній на страховому...
85261. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТОИМОСТИ РАБОТ ПО ПОДТВЕРЖДЕНИЮ СООТВЕТСТВИЯ В ЗАКОНОДАТЕЛЬНО РЕГУЛИРУЕМОЙ СФЕРЕ 23.13 KB
  Стоимость работ по подтверждению соответствия конкретного вида продукции, систем качества, систем управления качеством, систем управления окружающей средой, персоналом устанавливается назначенным органом по оценке соответствия согласно с этими Правилами и утверждается их руководством.
85262. УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ И УСЛУГ 43.67 KB
  Создание и внедрение системы качества Создание и внедрение системы менеджмента качества в организации предусматривает следующие шаги: признание высшим руководством организации качества как жизненно важного элемента его деятельности; осознание того что разработка системы качества является...