Алексей Долгов о топливе для ВВЭР

AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 19.06.2013

В ОКБ "Гидропресс" в мае состоялась VIII международная научно-техническая конференция "Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР".

О перспективах улучшения топлива для реакторов ВВЭР участникам конференции рассказал исполнительный директор ДНТД ОАО "ТВЭЛ" Алексей ДОЛГОВ.

Топливо для ВВЭР-440

Докладчик сообщил, что выпуск технического проекта топлива второго поколения для реакторов ВВЭР-440 с таблеткой 7,8/0 намечен на второй квартал 2013 года.

В 2015 году должна начаться поставка такого топлива на чешскую АЭС "Дукованы".

Геометрические характеристики твэлов для ВВЭР-440

Продолжаются работы по созданию регулирующих кассет РК третьего поколения без несущих трубок в каркасе. Планируется, что их опытная эксплуатация начнётся в 2015 году на Кольской АЭС. Корректировка технического проекта выполнена в 2012 году.

Остановившись на перспективных топливных циклах для блоков с ВВЭР-440, докладчик отметил, что в 2015 году на венгерской АЭС "Пакш" планируется внедрить 15-месячный цикл.

Топливо для ВВЭР-1000/1200/1300

Перед разработчиками топлива для отечественных реакторов большой мощности стоит задача повышения ураноёмкости, длины кампании и глубины выгорания.

К 2020 году необходимо располагать топливом, способным выдерживать максимальное выгорание 74 МВт×сут/т и длительность кампании 680 эффективных суток.

Максимальное выгорание

Длительность кампании

Докладчик перечислил проекты кассет, которые появятся в ближайшем или обозримом будущем.

В частности, это ТВС-4А и ТВС-4М (кассеты четвёртого поколения) с таблеткой 7,8/0 мм и высотой активной зоны 3680 мм. Разработка технических проектов твэлов, твэгов и ТВС закончена в 2012 году. Расчётно-экспериментальное обоснование твэлов и твэгов будет проходить до 2015 года, после чего планируется поставка пилотной партии. Промышленная эксплуатация топлива четвёртого поколения должна начаться в 2017 году.

Топливо IV поколения

Кассета ТВС-2006 предназначается для реакторов ВВЭР-1200. Высота активной зоны у неё 3730 мм. В 2012 году изготовлена первая топливная загрузка блока №1 Нововоронежской АЭС-2. До 2015 года предполагается провести усовершенствование конструкции кассеты, в том числе, за счёт внедрения модифицированных циркониевых сплавов.

Кассета ТВС-ТОИ будет загружаться в новые блоки с реакторами ВВЭР-ТОИ. Высота активной зоны у неё также 3730 мм. Разработка технических проектов твэлов, твэгов, ПЭЛ и ТВС выполнена в 2012 году. До 2017 года будет вестись усовершенствование конструкции, а также обоснование работоспособности при маневрировании 100-50-100%.

После ТВС-ТОИ наступит время новой перспективной кассеты ТВС-XXI. Обогащение урана в ней будет поднято до 7%. Предполагается переход на эрбиевые поглотители и новые конструкционные материалы. Разработка технических проектов твэлов с обогащением до 7% и новой ТВС будет вестись до 2017 года, разработка инновационных конструкционных материалов для реакторных испытаний - до 2020 года.

Ближайшие направления развития

Докладчик перечислил ближайшие направления развития топлива для реакторов ВВЭР:

- увеличение загрузки топлива в ТВС за счёт использования таблетки 7,8/0 мм для всего парка ВВЭР;

- внедрение интенсификаторов теплообмена;

- подъём мощности активной зоны до 107-110% от номинальной для реакторов ВВЭР-1000;

- увеличение длины ПС СУЗ;

- унификация конструкций;

- внедрение усовершенствованных циркониевых сплавов;

- использование топлива с обогащением свыше 5% по урану-235 и внедрение уран-эрбиевого топлива в ТВС реакторов ВВЭР;

- обоснование топливного цикла с длительностью кампании до 24 месяцев.

ТВС-XXI

Кассета ТВС-XXI, по мнению докладчика, должна знаменовать собой третий скачок в развитии топлива для ВВЭР большой мощности. Первым таким скачком явился переход от сталей к циркониевым сплавам, а вторым скачком стал отказ от центрального отверстия.

Для кассеты ТВС-XXI будут использоваться новые критерии безопасности. С этой целью начата разработка керамических оболочек твэлов и ведётся обсуждение иных возможных материалов-кандидатов на эту роль.

Перспективные топливные циклы и повышенное топливоиспользование в реакторах ВВЭР будет обеспечиваться, в том числе, путём применения уран-эрбиевого топлива с обогащением порядка 6,5% и выше по урану-235, создания топливных таблеток с профилированным обогащением и размером зерна по радиусу, а также освоения производства уран-гадолиниевого топлива с содержанием гадолиния до 10%.

Докладчик выделил также такие направления как разработка уран-бериллиевого топлива с высокой теплопроводностью и расчётно-экспериментальное обоснование поведения топлива без центрального отверстия в проектных авариях.

Впрочем, следует отметить, что направления работ по ТВС-XXI во многом будут зависеть от тех решений, которые будут приняты по ЗЯТЦ. Не исключено, что в будущем потребуется внесение определённых корректив в намеченные планы.

Расчётные коды

Докладчик привёл список некоторых работ, которые выполняются по направлению расчётных кодов.

По нейтронике речь идёт о создании "Клуба пользователей" ПК КАСКАД, создании кода связного нейтронно-физического и теплогидравлического расчёта активной зоны, повышении точности расчётов (совмещение MCU и КАСКАД).

По термомеханике твэлов докладчик упомянул о разработке, валидации и кроссверификации 3D-моделей взаимодействия таблеток и оболочки, а также о разработке, валидации и кроссверификации моделей зарождения и развития трещин топливных таблеток на основе механики разрушения.

По теплогидравлическим кодам было сказано об учёте перемешивающих решёток во всех режимах эксплуатации РУ, развитии CFD-кодов, создании базы данных по КТП и о совершенствовании методик расчёта DNBR по локальным параметрам.

Наконец, по обоснованию аварий докладчик отметил необходимость реакторных экспериментов для верификации топливных кодов в области высоких выгораний и реакторных экспериментов для верификации топливных кодов для расчёта твэлов без центрального отверстия.

Нулевой уровень отказа топлива

ТВЭЛ, концерн и эксплуатирующие организации Украины, Чешской Республики и Болгарии подписали меморандумы о совместных действиях для достижения нулевого уровня отказа ядерного топлива. Естественно, что обязательно и участие ОКБ "Гидропресс", причём не только в качестве разработчика ТВС, но главного конструктора РУ.

Достичь высоких экономических показателей работы АЭС можно только с герметичным топливом, отметил докладчик. Поэтому задача обеспечить нулевой уровень отказа топлива имеет особую важность. Под отказом здесь понимается любая негерметичность, причём степень её не имеет значения.

В настоящее время, примерно 90% блоков с ВВЭР-440 работают без отказов топлива (докладчик выделил как успешные такие станции, как Дукованы, Пакш, Моховце и Ловиизу).

По блокам с ВВЭР-1000 ситуация хуже - без отказов работает 70% блоков. Среди положительных примеров - Козлодуй, Тяньвань, Запорожская, Балаковская и Ростовская станции.

Поставленный целевой показатель - достигнуть уровня 95(100)% после 2015 года. Переходный период займёт от трёх до пяти лет. За это время необходимо определить и ранжировать факторы, влияющие на надёжность, разработать регламенты и руководства для АЭС, КБ и заводов, и наконец, внедрить в практику и обеспечить контроль за исполнением.

Ключевые слова: Выставки и конференции, ТВЭЛ

---

Другие новости:

"Росэнергоатом" к декабрю подготовит обоснование продолжения работы первого блока ЛАЭС

Свет в конце тоннеля есть.

Первый энергоблок АЭС "Куданкулам" в Индии технически готов к эксплуатации - источник

Пуск откладывается из-за рассмотрения петиции в верховном суде.

Ростов-3: установлен корпус реактора

Это ключевое событие для завершения работ по монтажу I контура.

---

---

---

---

Поиск по сайту: