19960

Исследовательский реактор БР-10 – база проверки работоспособности элементов активных зон быстрых реакторов

Лекция

Физика

Познакомить слушателей с техническими характеристиками исследовательских реакторов БР-10 и МИР, устройством их активных зон, их возможностями для проведения реакторных испытаний. Рассмотреть картограммы активных зон и распределения потоков излучений по экспериментальным каналам.

Русский

2013-08-13

33.21 KB

2 чел.

Конспект занятия 8.

Цель.

Познакомить слушателей с техническими характеристиками исследовательских реакторов БР-10 и МИР,  устройством их активных зон,  их  возможностями для проведения реакторных испытаний. Рассмотреть картограммы активных зон и распределения потоков излучений по экспериментальным каналам.  

План.

1.  Исследовательский реактор БР-10 – база проверки работоспособности элементов активных зон быстрых реакторов. Направления научных исследований и возможности постановки реакторных испытаний.

2. Исследовательский реактор МИР и постановка экспериментов по ресурсным испытаниям ТВС. Моделирование аварийных ситуаций.

Исследовательский реактор БР-10

    Реактор на быстрых нейтронах БР-10 [10] находится в Физико-энергетическом институте (ФЭИ г,Обнинск) и является  модернизированной моделью реактора БР-5. Мощность реактора 10 МВт. (рис. 2.8.).

    Реактор предназначен  для:

I) испытания твэлов и экранных элементов быстрых реакторов ;

2) испытания отдельных узлов технологического оборудования быстрых реакторов и накопления опыта работы с жидкометалляческим контуром охлаждения;

3) проведения ядерно-физического и материаловедческого   комплекса работ  для исследования свойств веществ под воздействием интенсивных потоков быстрых нейтронов.

    Основные характеристики реактора следующие:

- мощность 10 МВт;

- максимальный поток быстрых нейтронов 5*10 15 н/см 2 с.

удельное энерговыделение  460 кВт/л;

температура теплоносителя 500 °С.

- топливо - диоксид плутония,

- отражатель - диоксид урана.

    Активная зона реактора состоит из 80-ти шестигранных сборок, которые содержат по 19 цилиндрических твэлов диаметром 5 мм, длиной 280 мм  при толщине стенки 0,4 мм.

    Сборки активной зоны могут заменяться экспериментальными каналами.

    В отражателе реактора имеется два канала диаметром 50мм  и один канал диаметром 70 мм. В физический зал реактора выведены 5 ГЭК с диаметрами 40 мм, в том числе тепловая колонна (рис.2.9).

    Два ГЭК имеют поток быстрых нейтронов 6*109  н/см 2 с. Один ГЭК с потоком промежуточных нейтронов  5*108 н/см2 с   и один

ГЭК с потоком тепловыми нейтронами  5*107 н/ см2с. Тепловая колонна с потоком тепловых нейтронов 5*1012 н/ см2с.

    В центре активной зоны реактора установлен канал для петлевых испытаний, который имеет независимое охлаждение жидким металлом. В канал возможно помещение устройств диаметром 20 мм.  

1

2

3

4

6

7

8

7

6

5

Рис. 2.8. Разрез реактора БР-10: 1-крышка, 2- корпус,            3- контур охлаждения АЗ ( Na ), 4- бассейн с Na, 5- контур воздушного охлаждения зоны отражателя, 6- АЗ,                   7- отражатель, 8- защитная газовая подушка.

  1.                     2                                             3                      4

5

6

9

8

7

Рис.2.9.Расположение ВЭК и ГЭК

на реакторе БР-10.

№ ВЭК

Поток быстрых нейтронов

Ф*1014н/см2с

1

50

2

1,0

3

1,0

4

10

№ ГЭК

Поток нейтронов

Ф*109 н/см2с

5

500-тепловые

6

6,0-быстрые

7

6,0-быстрые

8

0,5-промежуточные

9

0,05-тепловые

Исследовательский реактор МИР.

    По совокупности экспериментальных возможностей реактор МИР[6,9] один из наиболее крупных исследовательских реакторов в мире, позволяющий проводить экспериментальную отработку новых конструкций ТВС для усовершенствования топливного цикла действующих энергетических реакторов и для обеспечения проектов новых установок.

    Для решения этой проблемы используются высокопоточные реакторы канального типа с твердым замедлителем, который необходимо охлаждать во время работы реактора. Наиболее простой и удобный способ охлаждения: помещение реактора в бассейн с водой.

    Картограмма активной зоны реактора МИР показана на рис.2.10. Технические характеристики представлены в табл. 2.3.

    Активная зона реактора состоит из бериллиевой кладки, пронизанной каналами с топливными сборками. Бериллиевая кладка выполнена из шестигранных блоков с размером «под ключ» 150 мм и высотой 1100 мм.

    Первые четыре ряда блоков и центральный блок имеют осевые цилиндрические отверстия диаметром 80 мм для установки каналов  с топливными сборками и петлевых экспериментальных каналов.

    Пятый ряд бериллиевых блоков таких отверстий не имеет и является внутренним слоем отражателя. За внутренним слоем отражателя следует внешний слой, состоящий из трех рядов графитовых блоков тех же размеров, облицованных алюминием.   

    Блоки кладки установлены с зазором  1,5 мм. По этим зазорам циркулирует вода, охлаждающая кладку реактора.

    Топливные сборки, рабочая длина которых 1000 мм, состоят из шести вставленных один в другой трубчатых тепловыделяющих элементов с сердечником из металлокерамики (смесь диоксида урана с алюминием) и с оболочкой из алюминиевого сплава и загружаются в прямоточные циркониевые каналы. Верхний конец каждого канала входит в систему напорных коллекторов и уплотняется специальной пробкой.

   Нижний конец  канала входит в соответствующую отводящую воду трубку и уплотняется резиновым уплотнением.

   Часть топливных сборок, загружаемых в периферийные ряды активной зоны, подвижные и могут перемещаться в вертикальном направлении, при этом управление происходит дистанционно с пульта. Эти сборки соединены с расположенными над ними поглотителями, состоящими из облицованного нержавеющей сталью кадмия. В крайнем нижнем положении топливная сборка находится под активной зоной реактора, а в активной зоне располагается поглотитель. При перемещении подвижной сборки в крайнее верхнее положение в активную зону входит топливная сборка, а поглотитель выводится из активной зоны. Подвижные топливные сборки могут перемещаться при работе реактора и оставаться в любом промежуточном положении.

    Помимо подвижных топливных сборок для регулирования процессом в реакторе предусмотрено еще 17 поглощающих стержней, размещаемых в каналах бериллиевой кладки между каналами с топливными сборками. Шесть этих стержней используются в качестве аварийной защиты, два с работающим и резервным автоматическими регуляторами, остальные в качестве компенсирующих.

    Петлевые каналы реактора устанавливаются вместо каналов с топливными сборками. Количество устанавливаемых в активную зону топливных сборок зависит от числа действующих петлевых каналов и может изменяться от 25 до 43, причем в их числе всегда имеется 12 подвижных сборок. Максимальное число петлевых каналов 18.

     Облучательные устройства можно установить во внутреннюю полость тепловыделяющего элемента любой топливной сборки реактора.

     Необходимо отметить, что на рис. 2.10. показана одна из возможных картограмм загрузки активной зоны реактора.

    Для испытаний и исследований на реакторе МИР имеются:

- физическая модель реактора (критический стенд) с набором средств и методов определения нейтронно-физических условий облучения объектов устанавливаемых в реактор;

-комплекс устройств и методик для промежуточного периодического обследования состояния испытываемых твэлов и ТВС в процессе облучения (измерение объема, геометрических размеров, толщины и состава отложений, выгорания топлива);

-установка для контроля герметичности твэлов в процессе облучения по концентрации носителей запаздывающих нейтронов или гамма-активности теплоносителя;

-система для непрерывного анализа состава гамма-активных продуктов в теплоносителе петлевых установок методом гамма-спектрометрии;

-устройства для моделирования режимов работы твэлов с маневрированием или с «набросом» мощности;

-комплекс устройств и методик химического анализа состава теплоносителя;

-облучательные устройства для испытаний твэлов в различных средах и режимах;

-две защитные камеры для сборки и разборки облучательных  устройств и проведения первичных постреакторных исследований (осмотр, гамма-сканирование, измерение размеров и массы облученных изделий).

    Основные направления исследований  и научные результаты:

-испытания прототипных твэлов и ТВС для активных зон промышленных реакторов нового поколения повышенной безопасности в режимах, соответствующих проекту.

-имитация аварийных режимов  промышленных реакторов ВВЭР и изучение поведения твэлов и ТВС.

-исследование поведения твэлов с глубоким выгоранием для определения их ресурса.

-изучение влияния отклонений от штатных режимов работы (водная химия, кризис теплоотдачи и пр.) на состояние твэлов и ТВС.

-получение радионуклидов 60Со, 192Ir и др.

-испытания новых ТВС для исследовательских реакторов.

    Главный результат работы реактора – обеспечение испытаний экспериментальных твэлов и ТВС в заданных нейтронно-физических, тепло-гидравлических и водно-химических режимах, включая специальные, имитирующие аварийные, переходные и другие ситуации.

    Изменения состояния твэлов и ТВС изучают как в процессе облучения, так и при последующих материаловедческих исследованиях.

    Суммарные научные выводы делают по завершению всего комплекса работ и используют для  обоснования новых конструкций ТВС перспективных реакторов.

    Имитационные аварийные эксперименты позволяют изучить поведение твэлов и ТВС в режимах проектных и за проектных аварий, а также верифицировать расчетные коды.

 1           2          3              4            5           6            7

Рис.2.10 . Картограмма активной зоны реактора МИР:

1-топливная сборка, 2-бериллиевый блок отражателя,

3-графитывый блок отражателя, 4-место для петлевых каналов, 5- центральная полость, 6- вода бассейна,

7- корпус реактора.

Таб.2.3.

Параметр

Значение

Мощность тепловая, МВт

До 100

Максимальная плотность потока тепловых нейтронов, см -2с-1

5·1014

Топливо

металлокерамика с

диоксидом урана UO2

Обогащение, %

90

Замедлитель

Бериллий + вода

Отражатель

Бериллий

Теплоноситель

Вода

Среднее выгорание 235U, %:

 по активной зоне;

 в выгружаемом топливе

10-25

40

Число петлевых каналов:

 с водой под давлением;

 с кипящей водой;

пароводяных;

 газовых

4

4

2

1

Продолжительность эксплуатационного цикла, сут

до 40

Суммарное годовое время работы на мощности, сут

до 240

Температура теплоносителя, оС:

 на входе в активную зону;

 на выходе из активной зоны

40 - 70

До 100

Расход теплоносителя через активную зону,т/ч

2000 - 3000

Давление в первом контуре,МПа

1,5


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

65210. УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ОДЕРЖАННЯ ЛЛЯНОЇ ТРЕСТИ ШЛЯХОМ ШТУЧНОГО ЗВОЛОЖЕННЯ 1.38 MB
  Метою дослідження є одержання високоякісного волокна льону за рахунок удосконалення традиційного технологічного процесу приготування трести шляхом обробки лляної соломи розчином меляси. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі завдання...
65211. МОДЕЛІ ТА ЗАСОБИ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ФУНКЦІОНУВАННЯ АДАПТИВНИХ ІНФОРМАЦІЙНО-УПРАВЛЯЮЧИХ СИСТЕМ ПРОМИСЛОВИХ ВИРОБНИЦТВ 336 KB
  Метою дисертаційної роботи є вирішення важливої науковотехнічної задачі підвищення ефективності функціонування та розвитку процесів оптимізації та адаптивного управління промислових виробництв сутність якої полягає в розробці теоретичних та методологічних основ...
65212. ВПЛИВ НЕЛІНІЙНИХ ПРУЖНИХ ХАРАКТЕРИСТИК НА ДИНАМІКУ РУХОМИХ ГНУЧКИХ ЕЛЕМЕНТІВ МАШИН 329.5 KB
  Найважливішими та найпоширенішими динамічними процесами які мають місце в енергетичних транспортних технологічних та інших системах є коливання. Отримати точні чи наближені аналітичні розв’язки для них вдається тільки в окремих випадках а застосування комп’ютерної техніки...
65213. ЗАКРІПЛЕННЯ ЗСУВОНЕБЕЗПЕЧНИХ ТЕРИТОРІЙ ЗА ДОПОМОГОЮ ЦЕМЕНТАЦІЇ ҐРУНТІВ ЗА БУРОЗМІШУВАЛЬНОЮ ТЕХНОЛОГІЄЮ 411.5 KB
  Використовується також поліпшення властивостей ґрунтів з метою штучного збільшення їх міцності. Серед цих методів ін’єкційна цементація ґрунтів застосовується частіше за інші але вона ефективна лише для тріщинуватих скельних порід щебенів і крупних пісків.
65214. УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДІВ КОНТРОЛЮ ПОКАЗНИКІВ БЕЗПЕКИ У ТЕХНОЛОГІЇ ОЛІЄЖИРОВИХ ВИРОБНИЦТВ 514.5 KB
  Враховуючи зазначене вище удосконалення методів контролю показників безпеки в технології олієжирових виробництв розроблення перспективних методик та методів визначення органічних екотоксикантів пестицидів різних груп ПАВ консервантів та антиоксидантів...
65215. ОСОБЛИВОСТІ ДІЇ ТА ПІСЛЯДІЇ ІНСЕКТИЦИДІВ НА КОМАХ–ФІТОФАГІВ 204.5 KB
  Для досягнення поставленої мети виконувались такі завдання: оцінити порівняльну токсичність сучасних інсектицидів для комах–фітофагів різних таксономічних груп; вивчити особливості фізіологічної післядії на комах–фітофагів сучасних інсектицидів...
65216. Місцеве самоврядування як чинник розвитку сільських територій 173 KB
  Закріплене в Конституції України положення про визнання та підтримку державою місцевого самоврядування як права територіальної громади самостійно вирішувати питання місцевого значення створює сприятливі умови для активізації діяльності його органів щодо забезпечення розвитку сільських територій.
65217. Нерівноважна термодинаміка мартенситних перетворень в сплавах з термічно та магнітоіндукованим ефектами пам’яті форми 1.24 MB
  Окрім бездифузійності та жорстких орієнаційних співвідношень було відмічено ще низку особливостей цього типу фазових перетворень: Пертворення розповсюджується на широку область температур верхня межа якої була названа мартенситною точкою...
65218. Технологія харчового шроту з безлушпинного ядра насіння соняшнику 535.5 KB
  Сучасна технологія видобування соняшникової олії не передбачає отримання поряд з олією харчового шроту з високим вмістом білків що рівноцінні тваринним. Таким чином розробка технології комплексної переробки безлушпинного ядра насіння соняшнику з метою вилучення...