Ядерные реакторы
РБМК 1000
Математика
Курсовые
Альтернативная энергетика
ВВЭР
Информатика
Черчение

Теплоэнергетика

Реактор БН
Сопромат
Электротехника
Ядерная физика
Ядерное оружие
Графика
Карта

Физика атомного реактора

Применение ядерной энергии для преобразования ее в электрическую впервые было осуществлено в нашей стране в 1954 году. В городе Обнинске была введена в действие первая атомная электростанция (АЭС) мощностью 5000 кВт

В последнее время удалось повысить надёжность топлива и снизить уровень повреждаемости топлива. Тем не менее, повреждения топлива случаются. Некоторые из этих повреждений оказались своего рода сюрпризами, т. е. новыми и непредвиденными, как, например, аномальное осевое смещение твэла твэла в реакторах PWR, повреждения топлива в первом цикле облучения (в корпусных водо-водяных энергетических реакторах, PWR и в ядерных реакторах кипящего типа, BWR), неполное вхождение регулирующих стержней в реакторах PWR и деградация поврежденного топлива в реакторах BWR. В Табл. 1 приведены основные причины повреждаемости топлива реакторов PWR и BWR. Табл.1 Потенциальный комплекс проблем, относящийся к топливу

Реакторы PWR

Реакторы BWR

Аномальное осевое смещение твэла

Тяжелая вторичная деградация

Повреждения топлива, вызванные:

Повреждения топлива, вызванные:

локальной коррозией из-за осаждения отложений (CILC-коррозия)

CILC- коррозией


До 1998 основной причиной повреждаемости ТВЭЛов реакторов PWR была фреттинг-коррозия (т.е. коррозия при трении деталей). Проблема включает взаимодействие между ТВС различных конструкций и потоком теплоносителя в активной зоне. Потом были изменены конструкции и материал ТВС, а также химический состав теплоносителя. Было предложено вводить в теплоноситель химические добавки для того, чтобы защитить нетопливные компоненты активной зоны и/или чтобы уменьшить дозовые нагрузки на персонал. АЭС с реакторами BWR стали эксплуатироваться при повышенном содержании водорода и с добавками цинка и/или благородных металлов. В реакторах PWR при повышении начального обогащения топлива требуется более высокая концентрация бора в воде, которая должна быть сбалансирована более высоким содержанием лития для регулирования рН.

Повреждения топлива, вызванные осаждением отложений (crud), наблюдались как в реакторах PWR, так и в BWR. Из-за плотных отложений повышается температура на поверхности раздела оксид-металл, что приводит к ускоренной коррозии оболочки ТВЭЛа со стороны теплоносителя. При этом происходит аномальное осевое смещение ТВЭЛа, которое вызвано захватом бора в слой отложения, осажденного на высокотемпературной части ТВЭЛов. За последнее десятилетие был отмечен ряд повреждений ТВЭЛов реакторов BWR, которые приводили к значительному выходу газообразных продуктов деления. Некоторые АЭС пришлось останавливать. Выход радионуклидов из поврежденных ТВЭЛов происходит из-за образования длинных щелей в оболочке. Деградация связана со вторичным наводороживанием оболочки, а конструкция ТВЭЛа с тонким защитным циркониевым покрытием уязвима из-за быстрой коррозии и образования водорода. Здесь важным параметром является скорость образования водорода в результате коррозии циркониевого слоя. Поэтому для уменьшения скорости коррозии в паре был изменён состав материала покрытия.

Внедрение в реакторы BWR топлива с циркониевым слоем на внутренней стороне оболочки решило проблему повреждения ТВЭЛов при внезапных всплесках мощности. Механизм повреждения известен как взаимодействие топлива с оболочкой (Pellet-Cladding Interaction – PCI-эффект), связанное с поверхностными дефектами таблетки. Топливо с таблетками из UO2 c добавкой 0,25% алюмосиликата устойчиво к разрушению под действием PCI-эффекта в жестких условиях работы с циклированием мощности при умеренных уровнях выгорания.

Современная промышленность мобилизовала ресурсы для создания очень надежного топлива, которое экономически выгодно и не преподносит «сюрпризов».

АЭС имеют ряд преимуществ перед другими видами электростанций. Основное преимущество заключается в том, для работы АЭС требуется очень небольшое количества топлива (энергия, заключенная в 1 г урана, равна энергии, выделяющейся при сгорании 2,5 тонн нефти). В связи с этим эксплуатация атомных электростанций обходится значительно дешевле, чем тепловых. Атомные электростанции строятся, прежде всего, в европейской части страны. Ядерные реакторы не потребуют дефицитного органического топлива и не загружают перевозками угля железнодорожный транспорт

Инженерная графика

 

Сопромат