При хранении и отправке отработанного ядерного топлива.

Хранение отработанного ядерного топлива на АЭС произво­дится в приреакторном бассейне выдержки. Конструкция стелла­жей БВ такова, что кассеты жестко дистанционируются в нем по отношению друг к другу с шагом 225мм, что полностью исключает достижение критичности даже в случае залива кассет чистым конденсатом. Дополнительной мерой обеспечения ядерной безо­пасности при хранении ОЯТ является поддержание в БВ концент­рации НзВОз>12г/кг.

Кроме этого, в БВ должен обеспечиваться следующий режим: - исключена возможность попадания посторонних предметов в ТВС;

- защита персонала от радиоактивности (путем поддержания

уровня воды в БВ);

- периодическая очистка воды БВ;

- исключена возможность случайного опорожнения;

- температурный режим поддерживается путем периодического включения в работу системы расхолаживания БВ. Температура во­ды в БВ не должна превышать 30^С на блоках с В-230 и 50^С на блоках с В-213.

Вывоз отработанного топлива осуществляется после трехго­дичной выдержки его в БВ. Загрузка отработанных ТВС из стел­лажей в чехол неплотный защитного контейнера ТК-6, установ­ленного в колодце N1, осуществляется поштучно с помощью пе­регрузочной машины под слоем воды с концентрацией НзВОз не менее 12г/кг. Конструкция чехла неплотного полностью исключа­ет образование критической массы.

При проведении транспортно-технологических операций с от­работанными ТВС должна исключаться возможность:

- попадания посторонних предметов в ТВС, чехлы неплотные, контейнеры ТК-6;

- перегрева ТВС из-за остаточного тепловыделения;

- нарушения герметичности твэлов.

Электродвигатели механизмов ТТО должны иметь надежное пи­тание с резервом. Этому же требованию должны удовлетворять механизмы системы охлаждения при транспортировке отработанных ТВС. Перед проведением работ должна быть произведена проверка готовности (с оформлением акта готовности) транспортно-техно­логического оборудования РУ в соответствии с требованиями эк­сплуатационных инструкций. Для проведения транспортно-техно­логических операций разрешается использовать только штатные приспособления и механизмы.

Загрузка чехлов неплотных должна производиться отработан­ными ТВС с близкими значениями выгорания и обогащения. Пере­возка отработанных ТВС в зависимости от глубины выгорания и суммарного остаточного энерговыделения может осуществляться при заполнении внутренней полости контейнера ТК-6 газом или водой:

- при глубине выгорания ТВС не более 24•10³ и суммарном остаточном энерговыделении не более 15кВт заполнение контейнера осуществляется водой с нормируемыми параметрами.

Из вышеизложенного следует, что непредусмотренное достижение критичности не может быть следствием единичного события (отказа) ни на одном из этапов обращения с топливом.

6.4. Характерные моменты обеспечения ядерной безопасности при использовании ТВС с обогащением 4,4%.

Использование в качестве топлива подпитки ТВС обогащением 4,4% имеет некоторые особенности в плане обеспечения ядерной безопасности. Если для образования критмассы из топлива обо­гащением 3,6% необходима плотная сборка из 6-ти ТВС, то для топлива обогащением 4,4% достаточно уже 4-х ТВС. Из этого следует, что основное внимание должно быть уделено вопросу обеспечения гарантированной подкритичности мест размещения топлива обогащением 4,4% (узел свежего топлива, активная зона при перегрузке, БВ, чехлы неплотные).

При хранении топлива 4,4% в УСТ количество контейнеров в одной группе не должно превышать 20 шт. (при обогащении топ­лива <3,6%-до 50 шт.). Хранить топливо обогащением 4,4% в контейнерах только в один ярус. Топливо обогащением 4,4% раз­мещается в чехле неплотном в количестве 16 шт., при этом ТВС устанавливаются с интервалом в 1 ряд.

Перед началом перегрузки в первом контуре создается стоя­ночная концентрация борной кислоты не менее 16г/кг. Все опе­рации по перегрузке активной зоны производятся также под за­щитным слоем воды с концентрацией НзВОз не менее 16г/кг. При снижении концентрации НзВОз в БВ или БП до 16г/кг перегрузку топлива немедленно прекратить.

Для РУ с топливом подпитки 4,4% борный раствор с концент­рацией НзВОз не менее 16г/кг используется также: в гидроем­костях САОЗ; на тарелках системы локализации аварий; в баках ТН системы САОЗ; в баках грязного конденсата.

Хранить ТВС обогащением 4,4% первого года эксплуатации необходимо в ячейках стеллажей БВ с интервалом в один ряд. Промежуточный ряд следует заполнять ТВС меньшего обогащения либо ТВС обогащением 4,4% 2-го, 3-го и 4-го года эксплуатации.

При использовании в топливной загрузке ТВС обогащением

4,4% выход на МКУ и подъем мощности разрешается при значении средней температуры 1 контура, определяемой НФХ для данного топливного цикла.

КОНСТРУКЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ АКТИВНОЙ ЗОНЫ РЕАКТОРА И ЕЕ КОМПОНЕНТОВ.

Реактор состоит из следующих основных узлов:

а) корпуса реактора;

б) верхнего блока(ВБ) с приводами АРК;

в) ВКУ (шахты, днища шахты, корзины выемкой, блока защитных труб (БЗТ)0 с промежуточными штангами;

г) активной зоны.

Реактор сверху герметично закрыт крышкой с установленными на ней приводными механизмами органов воздействия на активную зону и имеет габаритные размеры:

- диаметр - 4,71 м;

- высота - 23,63 м.

КОРПУС РЕАКТОРА.

Корпус предназначен для размещения ВКУ с активной зоной и состоит из цельнокованных точеных обечаек, сваренных между собой кольцевыми швами.

Верхняя цилиндрическая часть корпуса имеет 6 патрубков Ду500 для входа,

6 патрубков Ду500 для выхода теплоносителя и 4 патрубка Ду250 системы аварийного охлаждения зоны(патрубки САОЗ только на реакторах В-213). Патрубки расположены в два яруса и вынесены из зоны максимального нейтронного облучения. На реакторах В-230 "холодные" и "горячие" патрубки соответст­вующих петель смещены в плане друг относительно друга на 30^. Нижняя часть корпуса выполнена из 3-х обечаек с толщиной стенки 140мм. На внутренней поверхности средней обечайки кор­пуса приварены 8 кронштейнов для установки шпонок крепления ВКУ.

Эллиптическое днище корпуса имеет толщину 160мм. На торце фланца корпуса имеется 60 глухих резьбовых отверстий 0 140мм под установку шпилек и две уплотнительные поверхности с коль­цевыми канавками под установку уплотняющих прокладок.

Корпус реакторов В-213 по всей внутренней поверхности покрыт антикоррозийной наплавкой для уменьшения скорости кор­розии. Толщина наплавки 8-11мм. В реакторах В-230 наплавка сделана только на днище корпуса.

ВЕРХНИЙ БЛОК.

Предназначен для уплотнения корпуса реактора, размещения приводов АРК и организации выводов датчиков внутриреакторных измерений.

ВБ представляет собой сферическую крышку корпуса реактора

с патрубками, на которой смонтировано 37 чехлов АРК для уста­новки и уплотнения в них приводных механизмов СУЗ. К крышке приварены патрубки для вывода пучков ТК(12 шт.) и пучков КНИ (В-230 - 12 шт., В-213 - 6 шт.).

На крышке также смонтированы: система трубок, служащих для удаления воздуха при заполнении реактора водой, и система подвода и отвода воды к змеевикам охлаждения приводов АРК.

В реакторах В-213 крышка покрыта антикоррозионной наплав-

кой.

ВНУТРИКОРПУСНЫЕ УСТРОЙСТВА.

ВКУ служат для установки и закрепления активной зоны в корпусе реактора и для организации потока теплоносителя внут­ри реактора.

Конструкция ВКУ и их крепление относительно друг друга и к корпусу реактора позволяют производить извлечение всех уз­лов из корпуса для возможности его внутренних поверхностей.

Шахта реактора предназначена для организации потока теплоносителя, охлаждающего а.з., и закрепления а.з. относитель­но корпуса реактора.

Шахта представляет собой цилиндр высотой 8122 мм и диа­метром 3366 мм, который устанавливается вертикально своим верхним фланцем на кольцевой бурт в горловине корпуса аппара­та.

Между двумя рядами патрубков Ду500 расположен узел разде­ления "холодного" и "горячего" потоков теплоносителя.

Верхняя часть шахты между фланцем и разделителем потока перфорирована отверстиями(0 38,5 мм - для В-230 и 0 42,5мм ­для В-213) для выравнивания поля скоростей теплоносителя пе­ред "горячими" патрубками реактора. Кроме того, на шахте ре­актора В-213 есть два отверстия Ду250 перед верхними патруб­ками САОЗ, а в реакторах В-230, к шахте, на всю высоту актив­ной зоны приварен тепловой экран для снижения потока g-из­лучения на бетон биозащиты.

Днище шахты устанавливается на опорном бурте внутри ниж­ней части шахты (на реакторах В-230 днище шахты невыемное и поэтому на нем нет проушин для выемки). Днище шахты состоит из верхней решетки толщиной 150мм и нижней дистанционирующей решетки толщиной 50мм, связанных между собой 37 внешними тру­бами и обечайкой. Внутри внешних труб располагаются защитные трубы АРК, закрепленные в верхней решетке с помощью сварки. В защитных трубах располагаются топливные части кассет АРК, когда соответствующие группы ОР СУЗ находятся в нижнем поло­жении.

В верхней решетке днища шахты установлены дроссельные шайбы, обеспечивающие профилирование расхода теплоносителя через а.з.(0 дроссельных шайб в В-230 45мм, в В-213 50мм). Дополнительное гидравлическое сопротивление, создаваемое дроссельными шайбами, делает активную зону менее чувствитель­ной к снижению расхода теплоносителя в переходном режиме с отключением ГЦН.

В защитных трубах АРК размещены демпферные устройства, предназначенные для снижения ударной перегрузки падающих АРК.

На реакторах 1-й и 2-й очереди КАЭС различна форма днища шахты, у аппарата В-230 днище шахты плоское, а у В-213 - сфе­рическое.

Корзина выемная предназначена для размещения в ней эле­ментов активной зоны и представляет собой конструкцию, состо­ящую из днища толщиной 300мм и приваренной к нему обечайки толщиной 30-40мм.

Корзина устанавливается на днище шахты. Днище корзины яв­ляется опорной плитой для рабочих кассет. В нем имеется 312 отверстий 0 105мм под установку рабочих кассет и 37 шестиг­ранных отверстий для прохода топливных частей кассет АРК.

В верхней части обечайки с внутренней стороны приварен граненый пояс. Он предназначен для снижения всплеска нейтрон­ного потока в твэлах крайнего ряда периферийных ТВС путем вы­теснения водяного отражателя. Граненый пояс также служит опо­рой для БЗТ.

Для пропуска части теплоносителя из межкассетного пространства в зазор между шахтой и корзиной предусмотрены 42 от­верстия 0 10мм в нижней части обечайки корзины. Внутри корзи­ны размещено 6 труб для установки оборудования системы конт­роля за нейтронным потоком при перегрузке топлива.

Для ориентации рабочих кассет по углу в плане в днище корзины имеются пазы, в которые входит палец кассеты при ее установке(по два паза на каждое посадочное место кассеты для В-230 и по одному для В-213).

БЗТ предназначен для следующих целей:

а) фиксации головок рабочих ТВС с помощью ловителей;

б) удержания от всплытия корзины во всех условиях эксплуатации;

в) защиты кассет АРК и штанг механизмов СУЗ от воздействия потоков теплоносителя.

В БЗТ смонтированы также чехлы и направляющие каналы под датчики внутриреакторного контроля.

БЗТ состоит из нижней решетки толщиной 200мм с закреплен­ными в ней ловителями, дистанционирующими рабочие кассеты; верхней решетки, жестко соединенной с нижней 37 защитными трубами, и обечайки, установленной на верхней решетке и к ней приваренной.

БЗТ устанавливается в реакторе на граненый пояс корзины и прижимается фланцем крышки реактора через пружинные блоки, установленные на внешней поверхности обечайки. На блоках с В-213 БЗТ фиксируется по углу в плане 3-мя позами под шпонки, выполненными на нижней решетке, в которые входят шпонки выем­ной корзины.

Внутри 37 защитных труб перемещаются в вертикальном нап­равлении промежуточные штанги, которые представляют собой связующий элемент между штангой привода и кассетой АРК.

Промштанга представляет собой конструкцию в виде трубы длиной 4824мм с максимальным диаметром 155мм и имеет вес 65кг. Промштанга проходит через поглощающую надставку АРК и посредством захвата сцепляется с головкой топливной части АРК. В верхней части промштанга соединяется с рейкой привода АРК.

АКТИВНАЯ ЗОНА.

Активной зоной называется та часть реактора, в которой протекает управляемая цепная реакция деления уранового топли­ва. Активная зона набрана из 349 кассет, из которых 312 явля­ются рабочими, а 37 - кассеты АРК. На 1 и 2 блоках КАЭС ак­тивная зона набрана из 276 рабочих кассет, 37 кассет АРК и 36 кассет экранов (подробнее см. п.8.1.).

Рабочая кассета представляет собой сборку твэлов, заключенную в шестигранный чехол с размером "под ключ" 144,2мм и толщиной стенки 2 мм. Материал чехла - циркониевый сплав.

Кассета состоит из следующих элементов:

- головки с подпружиненными штырями;

- пучка твэл с дистанционирующими решетками;

- шестигранного чехла;

- цилиндрического хвостовика.

Головка рабочей кассеты выполнена из нержавеющей стали. В ней имеются 2 штыря для сцепления с захватами перегрузочных средств. В головке имеются также 6 подпружиненных штырей, ко­торые удерживают кассету от всплытия и компенсируют тепловые расширения кассеты в реакторе. При установке БЗТ на граненый пояс корзины штыри поджимаются нижней плитой БЗТ на ~12мм. На одной из граней головки кассеты выполнена ее маркировка. Крепление головки к чехлу осуществляется винтовыми соединениями. Все кассеты набираются из 126 твэлов. Твэлы выполнены из трубок внешним диаметром 9,1мм, внутренним - 7,8мм (материал - циркониевый сплав) с приваренными по концам заглушками из того же материала. Твэлы при помощи 10 решеток дистанциониро­ваны в пучке по треугольной разбивке с шагом 12,2мм и закреп­лены хвостовиком в нижней (11-й) решетке. Дистанционирующие решетки закреплены сваркой на центральной трубке 0 12,6мм.

Внутри оболочки расположены топливные таблетки, изготовленные из спеченного диоксида урана. В верхней части твэлов имеется свободное пространство, которое используется для сбо­ра радиоактивных газов, выделяющихся из топливных таблеток при работе ЯР на мощности. При сборке твэлов их внутреннюю часть заполняют инертным газом (гелием), что улучшает условия теплообмена между поверхностью таблетки и внутренней поверх­ностью оболочки.

Хвостовик рабочей кассеты предназначен для установки ТВС в гнездо днища корзины. Крепление хвостовика к чехлу выполне­но аналогично креплению головки кассеты.

На хвостовике имеется палец для ориентации кассеты в пла­не. При установке ТВС в корзину палец входит в соответствую­щий паз опорной плиты корзины. Ориентация кассеты в плане важна для правильной организации выгорания по твэлам внутри каждой ТВС с соблюдением требований по коэффициентам микроне­равномерности энерговыделения.

Кассета АРК состоит из поглощающей надставки и топливной части. Такое конструкционное решение обусловлено необходи­мостью для кассет АРК выполнять следующие функции:

а) аварийной защиты путем быстрого вывода из активной зо­ны топливной части и ввода в нее поглотителя;

б) регулирования в целях поддержания заданного уровня мощности реактора и перехода его с одного уровня на другой;

в) компенсации медленных изменений реактивности путем частичного или полного введения (выведения) в активную зону делящегося материала.

Общая длина кассеты АРК - 5700мм, вес 296кг.

Материал шестигранного чехла и концевых деталей поглощаю­щей надставки - нержавеющая сталь. Внутри надставки находится нержавеющая труба (через нее проходит промштанга). Между тру­бой и чехлом находятся шестигранные вкладыши высотой по 100мм из стали с добавкой 2% бора.

Устройство топливной части сборки АРК аналогично устройс­тву рабочей ТВС. Однако в исполнении хвостовика и головки у кассет АРК есть принципиальные отличия.

В головке ТВС АРК предусмотрен треугольный паз для обеспечения возможности сцепления с промштангой и байонетная головка для транспортировки ТВС.

Хвостовик ТВС АРК имеет специальное демпфирующее устройс­тво, выполненное в виде пустотелого цилиндра. В верхней части цилиндр переходит в усеченный конус. При падении ТВС АРК спе­циальный стержень, расположенный в днище шахты, входит в этот пустотелый цилиндр, и за счет уменьшения скорости истечения воды в объеме между цилиндром и стержнем происходит замедле­ние движения кассеты АРК.

С помощью демпфера уменьшается скорость падения кассеты АРК с 6 м/сек до 0,5 м/сек, а после прохождения конусной час­ти - до 0,02 м/сек.

Все 37 сборок АРК разбиты на 6 групп. Группы АРК с 1-й по 5-ю состоят из 6 кассет, а 6-я, регулирующая, группа состоит из 7 кассет. Все регулирующие сборки равномерно распределены по сечению активной зоны. Скорость перемещения кассет АРК:

- рабочая (АЗ-3) - 2 см/сек;

- аварийная (АЗ-1,2) - 20-30 см/сек.

Время разгона до скорости 20 см/сек - 0,7 сек. Отражатель нейтронов служит для уменьшения утечки нейтронов из активной зоны и представляет собой чередующиеся слои железа и воды со следующими составными частями:

- водяной зазор между кассетами и граненым поясом;

- граненый пояс;

- водяной зазор между граненым поясом и стенками корзины; - стенка корзины;

- водяной зазор между стенкой корзины и шахтой;

- стенка шахты;

- водяной зазор между шахтой и корпусом реактора;

- корпус реактора.