Развитие электроэнергетики страны Концепция развития атомной энергетики

Развитие электроэнергетики России Энергосбережение

Энергетика является основой развития производственных сил в любом государстве. Энергетика обеспечивает бесперебойную работу промышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств. Стабильное развитие экономики невозможно без постоянно развивающейся энергетики.

В качестве основного управляющего параметра при моделировании температурного режима в эксперименте предложено использовать мощность реактора. Давление и расход теплоносителя при этом не изменяются. Методика достижения конечного состояния ЭТВС, при котором в пучке твэлов образуется граница раздела фаз среды,  основана на создании малого расхода теплоносителя (7-11г/с) в герметичном контуре ПУ при низком уровне мощности ТВС, близком к остаточному тепловыделению в штатной ТВС ВВЭР. Узел создания и регулирования малых расходов теплоносителя выполнен в виде протяженного змеевика Æ4х1мм длиной 25м и диаметром навивки 200мм.

Алгоритм проведения эксперимента, разработанный с учетом минимизации величины мощности ЭТВС, исключения кризиса I рода на твэлах на участках I и II температурного сценария (рисунок 3) , управляемости переходным процессом при воспроизведении заданной динамики изменения температуры твэлов, минимального воздействия на работу реактора, включает следующие этапы:

- Предварительное облучение ЭТВС.

-  Режим II стадии аварии “Большая течь”:

- разогрев контура петли;

- уменьшение расхода теплоносителя до расчетной величины 7…11г/с;

- выпаривание теплоносителя в подъемном участке и верхней части ЭТВС;

 - воспроизведение заданного температурного режима на твэлах

- Быстрое снижение мощности ЭТВС (реализуется вводом стержней АЗ в активную зону) с последующим восстановлением расхода теплоносителя через канал и длительное расхолаживание ЭТВС (III стадия аварии “Большая течь”).

Для обоснования возможности проведения эксперимента выполнен необходимый объем расчетных исследований по определению режимов испытания ЭТВС и управлению параметрами, в том числе:

- расчетное моделирование температурных режимов;

- определение графика изменения мощности ЭТВС для реализации прогнозируемой динамики изменения параметров твэлов и ТВС;

- расчетные исследования пространственного распределения энерговыделения в ЭТВС.

Результаты вариационных расчетов по коду ТЕЧЬ-М-97 (модуль КАНАЛ) для второго этапа эксперимента представлены на рисунке 4.

Определен диапазон изменения параметров реактора МИР для реализации всех этапов эксперимента. Температурный сценарий может быть обеспечен по восходящей ветви путем непрерывного подъема мощности реактора со скоростью (0,4…0,5)% /с, по нисходящей ветви – уменьшением мощности со скоростью (0,5…0,6)% /с.



Важным условием при подготовке и проведении эксперимента является обеспечение минимальной неравномерности энерговыделения по сечению пучка. В этом случае все твэлы попадают в режим перегрева, что улучшает качественные показатели эксперимента, в том числе и статистику. Достигалось это профилированием обогащения топлива в свежих твэлах, которое было снижено до 2,4%, что соответствует  концентрации делящихся нуклидов (с учетом 239Pu) в выгоревшем до 50 МВт сут/кгU топливе. Кроме того, вокруг петлевого канала были размещены рабочие ТВС реактора МИР со свежим топливом, и все ближайшие к петлевому каналу органы регулирования полностью извлекали из активной зоны. В результате коэффициент неравномерности энерговыделения не превысил значения 1,1 (рисунок 5).

Таким образом, проведение интегральных реакторных экспериментов в реакторе МИР обусловлено возможностью:

- реализации требуемых условий испытаний,

- моделирования динамических процессов с изменением по заданному сценарию параметров теплоносителя и твэлов,

- использования сложных экспериментальных устройств с обязательным оснащением внутриреакторными средствами измерений.

Во второй главе приведены результаты модернизации и методической доработки конструкции экспериментального устройства применительно к программе «Большая течь».

Для выполнения исследований по программе «Большая Течь» автором были разработаны и применены технические предложения по усовершенствованию конструкции ЭТВС, которые обеспечивают возможность решения поставленной задачи. Схема экспериментального устройства представлена на рисунке 6.


Стесненность условий позволила ввести в состав ЭТВС максимально три рефабрикованных твэла (РФТ). Но и это потребовало существенной доработки конструкции, связанной с необходимостью их дистанционной установки в экспериментальное устройство в условиях защитной камеры. В частности, в ЭТВС введены направляющие трубки, пробки с цанговым захватом и втулкой для установки неинструментованных РФТ в решетку и ограничения их вертикального перемещения. Предусмотрено также загрузочное устройство для установки центрального РФТ с термоэлектрическим преобразователем (ТЭП) в центре топливного сердечника и подсоединения удлинительных кабелей.

В дальнейшем, при расчете коэффициентов теплоотдачи в 19-ти элементной ТВС в подобных условиях испытаний рекомендуется введение уточняющего коэффициента Кa=aэксп/aрасч (рисунок 16), учитывающего особенности конструкции ЭТВС и теплообмена в переходной области.

В качестве основного управляющего параметра при моделировании температурного режима в эксперименте предложено использовать мощность реактора. Давление и расход теплоносителя при этом не изменяются. Методика достижения конечного состояния ЭТВС, при котором в пучке твэлов образуется граница раздела фаз среды, основана на создании малого расхода теплоносителя (7-11г/с) в герметичном контуре ПУ при низком уровне мощности ТВС, близком к остаточному тепловыделению в штатной ТВС ВВЭР.

В экспериментальном устройстве изменены координаты установки дистанционирующих решеток. Расположение решеток выбрано таким образом, чтобы в зоне максимальной температуры твэлов они не препятствовали процессу деформирования оболочек. Влияние дистанционирующих решеток на процесс деформирования оболочек предполагалось определить в сечениях в непосредственной близости к границе зоны осушения в пучке твэлов.

Расчет пространственного распределения плотности потока быстрых нейтронов на корпусах реакторов и образцах свидетелях был осуществлен в многогрупповом приближении методом дискретных ординат с помощью программ DOT3, ANISN и библиотеки групповых сечений BUGLE 96. Трехмерное распределение нейтронного поля было получено методом синтеза двух двумерных (R-θ и R-Z) и одномерного (R) расчетов

Нейтронные расчеты выполнялись двумя различными способами – в приближении «непрерывного» контейнера и с «дискретными» контейнерами.

В качестве количественной характеристики опережения облучения ОС по отношению к КР используется коэффициент опережения (КО) – величина, равная отношению усредненной расчетно-экспериментальной величины плотности потока (или флюенса) нейтронов с E>0,5 МэВ, воздействовавших на образцы-свидетели за все время их облучения, к соответствующему максимальному значению в интересующей зоне внутренней поверхности корпуса реактора за период облучения ОС

Дан обзор методов дезактивации, которые разделяют на три основные категории: химические, электрохимические и нехимические (или механические). Химические и электрохимические методы включают: «жесткие» методы (с использованием химических реагентов высокой концентрации), «мягкие» методы (с использованием химических реагентов низкой концентрации), электрохимическую дезактивацию, ультразвуковые методы для интенсификации процессов жидкостной дезактивации

Основным потребителем электроэнергии остается промышленность, хотя ее удельный вес в общем полезном потреблении электроэнергии значительно снижается. Электрическая энергия в промышленности применяется для приведения в действие различных механизмов и непосредственно в технологических процессах. В настоящее время коэффициент электрификации силового привода в промышленности составляет 80%. При этом около 1/3 электроэнергии расходуется непосредственно на технологические нужды.
Развитие электроэнергетики России Энергосбережение