Повышение безопасности реактора ВВЭР-100

Атомная энергетика
Повышение безопасности реактора ВВЭР-1000
Описание реакторной установки ВВЭР-1000
Корпус ядерного реактора
Конструкция шахты внутрикорпусной

Активная зона реактора ВВЭР-1000

Поглощающий стержень системы управления и защиты
Описание первой топливной загрузки 5-го блока Балаковской АЭС
Расчет ТВС реактора ВВЭР-1000
Расчет продолжительности первой топливной кампании
Сценарий аварии
Конструкционный расчет
Технология проведения вибрационных испытаний ТВС РУ ВВЭР-1000
Анализ опасных и вредных производственных факторов, имеющих место при работе цехов по производству ТВС
Оценка максимально-возможной радиационной аварии при производстве ТВС
 
 
 
 
 

Конструкционный расчет

 Главной идеей этой главы является анализ изменения конструкции ТВС в связи изменением топливной композиции. С этой целью проведен конструкционный расчет для обоснования прочности оболочки твэла (твэга) от действия двух силовых факторов:

- температуры

- перепада давления.

 Для определения давления внутри оболочки проведен расчет выгорания топлива с использованием программного комплекса WIMS-D5.

 Расчет был проведен:

- для твэла с обогащением 3,7 % при глубине выгорания 40 МВт/ттяж.ядер

- для твэла с обогащением 3,3 % при глубине выгорания 43 МВт/ттяж.ядер

- для твэга с обогащением 3,3% по U-235 и 5% Gd2O3 при глубине выгорания 41 МВт/ттяж.ядер.

 С помощью программы WIMS-D5 определяются концентрации газообразных продуктов деления (I, Xe, Cs) по достижению определенной глубины выгорания.

Теплогидравлический расчет

 Теплогидравлический расчет реактора вместе с нейтронно-физическим, прочностным и экономическим расчетами служит для обоснования реактора ядерной установки, ее теплотехнической оптимизации и повышению ее теплотехнической надежности.

 Для проведения поверочного теплогидравлического расчета необходимо задавать исходные данные: гидравлические характеристики элементов активной зоны, теплофизические свойства материалов и конструкционные характеристики активной зоны. Теплогидравлическому расчету предшествует создание математической модели теплогидравлических процессов в реакторе, которое включает в себя дифференциальные уравнения переноса массы, количества движения и энергии в отдельном канале. В связи со сложностью взаимосвязанных процессов, происходящих в реакторе, полные математические модели громоздки и исследуются численно на ЭВМ. В данной работе теплогидравлический расчет активной зоны ВВЭР-1000 5-го блока БалАЭС выполнялся с использованием п/к Радуга-7. Файл исходных данных см. в Приложении 2.

 В результате расчета получено:

 - распределение температуры топлива по длине активной зоны;

- распределение температуры теплоносителя по длине активной зоны

- распределение энерговыделения по длине активной зоны

- максимальная температура оболочки твэла 316 градусов по Цельсию

- максимальная температура оболочки твэла 1065 градусов по Цельсию

Относительное покассетное энерговыделение, отнормированное на мощность энерговыделяющих кассет

Нейтронно-физический расчет

 П/к Радуга так же позволяет получать нейтронно-физические характеристики активной зоны, поэтому расчет проводился с использованием этого программного комплекса.

  В результате расчета было получено:

- распределение коэффициента неравномерности энерговыделения по высоте активной зоны

- распределение энерговыделения по радиусу активной зоны

  м

Рисунок 3.7 – Распределение коэффициента неравномерности энерговыделения по высоте активной зоны

Рисунок 3.8 – Распределение энерговыделения по радиусу активной зоны

3.4 Прочностной расчет. Определение критических параметров опорной решетки и расчет его на прочность в рабочих условиях

3.4.1 Цель и задача расчета

 Расчет выполняется для обоснования прочности опорной решетки ТВС ВВЭР-1000 с внешним размером «под ключ» 229 мм.

 Задачей расчета является – расчет на прочность опорной решетки в рабочих условиях.

3.4.2 Условия и данные для расчета

3.4.2.1 Материалы

  Шестигранная решётка изготавливается из стали 12Х18Н9Т. Физико-механические свойства материала при температуре 300С приняты следующие:

предел текучести

предел прочности

модуль упругости 

коэффициент Пуассона

3.4.2.2. Допускаемые напряжения.

 Для статического нагружения чехла принято следующее допускаемое напряжение , МПа минимальное из следующих значений:

,

где - коэффициент запаса прочности по пределу текучести;

 - коэффициент запаса прочности по временному сопротивлению

При   и  допускаемое напряжение МПа.

3.4.3 Определение критических параметров

 Расчеты проводились с помощью программы COSMOSWorks, позволяющей с помощью метода конечных элементов проводить комплекс расчетов НДС пространственных конструкций, в том числе анализ критических параметров.

 Для проведения расчетов использовалась 3-х мерная модель опорной решетки, представленная на рис. 3.9.

Рисунок 3.9 – 3-х мерная модель опорной решетки

 Количество конечных элементов в модели чехла составило 97 986.

По всей поверхности решетки прикладывалась равномерно распределенная нагрузка от веса стержней, а в центре по диаметру окружности 158 мм распределенная нагрузка от действия пружинного блока. Кроме того, учитывалось, что решетка находится в горячем состоянии.

 Внешний вид нагружения опорной решетки представлен на рис. 3.10

Синим цветом обозначена температура, желтым цветом – закрепление, оранжевым цветом – нагрузка от веса стержней, розовым цветом – нагрузка от пружинного блока.

Рисунок 3.10 – Схема нагружения опорной решетки.

Информация о приложенных силах представлена в таблице 3.2

 Таблица 3.2 Действующие нагрузки

Нагрузка

 

 Сила-1 <Нагрузка от веса стержней>

приложение нормальной силы 4000 Н, используя равномерное распределение

Последовательное нагружение

Сила-2 <Пружинный блок-1>

приложение нормальной силы 12000 N, используя равномерное распределение

Последовательное нагружение

Температура

температура 300 градусов по Цельсию

 Результаты расчета представлены в таблице 3.3 и на рис. 3.13-3.15.

Таблица 3.3 Результаты расчета

Имя

Тип

Мин

Место

Макс

Место

Напряжение

Напряжение Von Mises

0.428085 Н/мм^2 (MПa)

Элемент: 67957

(19.5645 мм,

-7.51394 мм,

-68.8374 мм)

123.854 Н/мм^2 (MПa)

Элемент: 58981

(106.72 мм,

-17.4221 мм,

-51.1532 мм

Перемещение

Результирующее перемещение

0 m

Узел: 23653

(-50.4579 мм,

-18.2947 мм,

116.146 мм)

1.26661e-005 м

Узел: 91343

(12.5291 мм,

-4.79475 мм,

1.21206 мм)

Деформация

Эквивалентная деформация

1.89259e-006

Элемент: 67957

(19.5645 мм,

-7.51394 мм,

-68.8374 мм)

0.000547564

Элемент: 58981

(106.72 мм,

-17.4221 мм,

-51.1532 мм)

Рисунок 3.13 – Распределение напряжений в опорной решетке.

Рисунок 3.14 – Распределение перемещений в опорной решетке

Рисунок 3.15 – Распределение деформаций в опорной решетки

3.4.4 Выводы

 Расчеты опорной решетки, проведенные с помощью программы COSMOSWorks, доказали, что при прочность решетки при работе в нормальных условиях эксплуатации обеспечена, так как условие прочности  выполняется.

 Получены следующие величины:

максимальное эквивалентное напряжение в решетке 123 МПа;

максимальный прогиб решетки – мм

максимальная эквивалентная деформация – 0,00055

Вакуумноплотные высокотемпературные электрические вводы В настоящее время наблюдается большое количество аварий и техногенных катастроф, а также возрастающее загрязнение окружающей среды вследствие выброса токсичных и радиоактивных веществ. Увеличение количества аварий можно связать с тем, что повышение эффективности производства осуществляется, как правило, за счет интенсификации процессов путем повышения температуры и давления при проведении технологических процессов.

Машиностроение для энергетики Совершенствование технологии изготовления статорных перегородок герметичных насосов на основе применения электронно-лучевой сварки Статорные перегородки (рубашки) являются важной составной частью электропривода герметичных насосов, используемых в транспортных РУ и нефтехимической промышленности. К оболочкам толщиной 0,4 мм, изготавливаемым из специального хромоникелевого сплава, предъявляются очень высокие требования по прочности, герметичности и долговечности, т.к. от этих свойств зависит работоспособность всего насосного агрегата.

Характеристики и возможности гидрорезного оборудования РФЯЦ-ВНИИТФ Насосы высокого давления разработки РФЯЦ-ВНИИТФ являются основой комплекта оборудования многофункционального назначения. На конструкцию насоса в России получен патент №2003114839/06(015688) от 19.05.2003 г. (заявка на изобретение «Плунжерный насос сверхвысокого давления»). Сегодня эти насосы представлены тремя моделями с электроприводом.

Разработка энергоустановок на твёрдооксидных топливных элементах Твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) это устройства, которые трансформируют химическую энергию подаваемого в них водорода и CO (в составе синтез-газа) в электрическую энергию постоянного тока низкого напряжения. Электрохимическое взаимодействие топлива и окислителя (кислорода в составе воздуха) осуществляется на электродах ТОТЭ, разделенных слоем газонепроницаемого электролита, обладающим проводимостью по одному из видов ионов.

Блочно-комплектные устройства для ТЭК Развитие производственной инфраструктуры сектора экономики закрытых городов оборонного комплекса в альтернативном или конверсионном направлении связан с многочисленными аспектами. Исторически весь комплекс научных, проектных, производственных организаций был направлен на выполнение политических задач оборонного комплекса. В город Озерск, как и в другие подобные города, приезжали лучшие ученые и специалисты со всего СССР.

Коммерциализация контейнерных систем заправки и транспортировки сжатого природного газа Известно, что автомобильный транспорт является самым большим потребителем нефтепродуктов метан (природный газ) и водород в настоящее время являются лучшей альтернативой бензину.

Радиологические лечебные технологии на базе источников нейтронов В последние десятилетия в мире наблюдается медленный (0,5–1% в год), но неуклонный рост заболеваемости раком. Онкологические заболевания продолжают занимать первые строки в списке причин преждевременной смертности, при чем как в экономически развитых, так и в отсталых странах. В слаборазвитых странах – это низкий уровень медицины и здравоохранения, а в высокоразвитых – увеличение средней продолжительности жизни, что повышает с возрастом риск возникновения рака и его долю относительно других причин смертности.

Прибор «СТИМУЛ-БИОФИТ» Устройство, предлагаемое Вашему вниманию «СТИМУЛ-БИОФИТ», в настоящее время выпускается предприятием ООО «Биофизические технологии». Достоинством этих аппаратов является полная функциональная идентичность стационарной клинической аппаратуре. Используя эти устройства, воздействуя электрическим сигналом, можно регулировать и восстанавливать функциональное состояние организма: снимать болевые ощущения, зуд, «мурашки», чувство онемения, а также осуществлять сокращение мышц (электромассаж) и электроаккупунктуру.

Повышение безопасности реактора ВВЭР-100