Изменение изгибной жесткости ТВС ВВЭР-1000 при эксплуатации

02.10.2016 2016 - №03 Материалы и ядерная энергетика

С.В. Павлов

https://doi.org/10.26583/npe.2016.3.05

Геометрическая стабильность конструкции ТВС ВВЭР-1000 при эксплуатации во многом определяется величиной ее изгибной жесткости. Уменьшение изгибной жесткости во время эксплуатации в реакторе может приводить к такому прогибу ТВС, который будет затруднять перемещение поглощающих стержней системы управления и защиты реактора в направляющих каналах ТВС, что не допустимо с точки зрения безопасной эксплуатации реактора.

Описаны метод и установка для исследования изгибной жесткости облученных ТВС ВВЭР-1000 в защитных камерах. Метод основан на измерениях величины прогиба ТВС при поперечных нагружениях. Нагрузка прикладывается к дистанционирующим решеткам перпендикулярно их граням, величина прогиба ТВС определяется оптическими методами с помощью телекамеры. Эта же установка позволяет исследовать изгибную жесткость каркаса ТВС после извлечения из нее всех твэлов. В Научно-исследовательском институте атомных реакторов г. Димитровграда исследовано несколько десятков ТВС ВВЭР-1000 с выгоранием ядерного топлива в диапазоне от ~ 4 до ~ 65 МВт⋅сут/кгU. Обобщение и анализ результатов этих исследований позволили определить основные факторы, влияющие на изменение изгибной жесткости ТВС ВВЭР-1000 при эксплуатации, и получить экспериментальную зависимость ее изменения от выгорания.

Показано, что с увеличением выгорания изгибная жесткость ТВСА и ТВС-2 с «жестким» каркасом уменьшается до минимальных значений ~ 5 кгс/мм при выгораниях от 45 до 50 МВт⋅сут/кгU, а затем начинает расти. Установлено, что характер изменения изгибной жесткости ТВС определяется, в основном, пучком твэлов, в частности, изменением степени поджатия твэлов в ячейках дистанционирующих решеток ТВС. Максимальная величина прогиба ТВСА и ТВС-2 находится в диапазоне от 8 до 11 мм при выгораниях от 48 до 63 МВт⋅сут/кгU. Внедрение новых конструкций ТВСА и ТВС-2 полностью решило проблему безопасной эксплуатации поглощающих стержней системы управления и защиты реактора ВВЭР-1000.

Ссылки

1. Enin A., Bezborodov Y., Pluzhnikov D. Improvement of VVER-1000 FA Design and Manufacturing Techniques: The Basic Results of Operation VVER-1000 FA Made by JSC NCCP. – Proceedings of the 8-th International Conference on VVER Fuel Performance, Modelling and Experimental Support, 26 September – 4 October 2009, Helena Resort, Bulgaria. РP. 201-209.
2. Шмелёв В.Д. Активные зоны ВВЭР для атомных станций. – М.: ИКЦ «Академкнига», – 2004. –220 с.
3. Троянов В.М., Лихачёв Ю.И., Фоломеев В.И. Метод расчета продольно-поперечного изгиба бесчехловой ТВС ВВЭР-1000 при эксплуатационных нагрузках // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2002. – № 2. – С. 44-54.
4. Троянов В.М., Лихачёв Ю.И., Фоломеев В.И. Моделирование термомеханического поведения ТВС в составе активной зоны ВВЭР-1000 // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2002. – № 3. – С. 14-19.
5. Материалы работ межведомственной комиссии по выяснению причин застревания ОР СУЗ на энергоблоках с ВВЭР-1000. Т. 1-8. – М.: Концерн «Росэнергоатом», 1996.
6. Поленок В.С., Павлов С.В., Смирнов В.П. и др. Исследования по проблеме, связанной с изгибом ТВС ВВЭР-1000 при эксплуатации // Сб. докл. V Межотраслевой конференции по реакторному материаловедению. Димитровград, 8–12 сентября 1997. – Димитровград: ГНЦ РФ НИИАР, 1998. – Т. 1. – Ч.1. – С. 47-58.
7. Павлов С.В., Поленок В.С., Смирнов В.П. Методика определения прогибов ТВС ВВЭР-1000 при поперечных нагружениях / Сб. трудов НИИАР. – 1998. – Вып. 3. – С. 85-93.
8. Павлов С.В., Сухих А.В., Сагалов С.С. Неразрушающая диагностика состояния элементов активных зон ядерных реакторов. – Димитровград: ДИТИ НИЯУ МИФИ, 2015. – 320 с.
9. Марков Д.В., Павлов С.В., Новоселов А.Е. Топливо ВВЭР и РБМК нового поколения: результаты послереакторных исследований, обоснование надежности и работоспособности / Сб. докл. IX Российской конференции по реакторному материаловедению. Димитровград, 14–18 сентября 2009. – Димитровград: ОАО «ГНЦ НИИАР». – 2009. – С. 24–46.
10. Pavlov S.V. Key Results of VVER-1000 Fuel Assemblies Post-Irradiation Examinations. – 10-th International Conference on VVER Fuel Performance, Modeling and Experimental Support. 7-14 September 2013, Sandanski, Bulgaria. – PP. 213-227.
11. Самойлов О.Б., Кайдалов В.Б., Романов А.И. и др. Технические характеристики топливной сборки ТВСА ВВЭР-1000 / Сб. докл. VIII Российской конференции по реакторному материаловедению. Димитровград: ОАО «ГНЦ НИИАР». – 2008. С. 4-12.
12. Molchanov V., Starikov A., Samoilov O. et al. Results of TVSA Fuel Assembly Development and 10 Year Operation in VVER-1000 Reactor Cores: Development Trends. – Proceedings of the VIII-th International Conference on VVER Fuel Performance, Modelling and Experimental Support, 26 September–4 October 2009, Helena Resort, Bulgaria. – PР. 191-200.
13. Рыжов С.Б., Мохов В.А., Васильченко И.Н. и др. Опыт разработки и результаты эксплуатации ТВС-2 и ТВС-2М / Сб. докл. IX Российской конференции по реакторному материаловедению, Димитровград, 14–18 сентября 2009 – Димитровград: ОАО «ГНЦ НИИАР». – 2009. – С. 46-52.
14. Новосёлов А.Е., Павлов С.В., Поленок В.С. и др. Состояние оболочек твэлов ВВЭР после шести лет эксплуатации // Физика и химия обработки материалов. – 2009. – № 2. – С. 24-32.
15. Поленок В.С., Марков Д.В., Жителев В.А. и др. Состояние и параметры твэлов ВВЭР с выгоранием топлива до 75 МВтЧсут/кгU / Сб. докл. VIII Российской конференции по реакторному материаловедению. Димитровград: ОАО «ГНЦ НИИАР». – 2008. – С. 138-147.
16. Жителев В.А., Марков Д.В., Звир Е.А. и др. Изменение геометрических параметров ТВС ВВЭР-1000 с жестким каркасом при эксплуатации / Сб. докл. IX Российской конференции по реакторному материаловедению, Димитровград, 14–18 сентября 2009 – Димитровград: ОАО «ГНЦ НИИАР». – 2009. – С. 121-129.
17. Markov D.V., Pavlov S.V., Novoselov A. Ye. et al. New Generation VVER and RBMK Fuel: Results of Postirradiation Examinations, Justification of Operational Reliability. – Proceedings of 2010 LWR Fuel Performance/TopFuel/WRFPM Orlando, Florida, USA, September 26–29, 2010. Paper 006. – РP. 504-512.
18. Молчанов В.Л., Панюшкин А.К., Железняк В.Н. и др. Итоги создания и задачи дальнейшего совершенствования ТВС альтернативной конструкции для реактора ВВЭР-1000 / Сб. докл. VI Российской конференции по реакторному материаловедению, Димитровград, 11–15 сентября 2000. В 3-х томах. Т. 2. ч. 1. – Димитровград, 2001. – С. 53-66.
19. Tyukin V. Operational Experience of Fuel Assembly TVS-2 at Balakovo NPP. – Proceedings of the VIIth International Conference on VVER Fuel Performance, Modelling and Experimental Support, 17-21 September 2007, Albena Congress Center, Bulgaria. – PP. 139-145.
20. Molchanov V., Starikov A., Samoilov O. et al. Results of VVER-1000 TVSA Operation and Tendencies for Design Development. – Proceedings of the VII-th International Conference on WWER Fuel Performance, Modelling and Experimental Support, 17–21 September 2007, Albena Congress Center, Bulgaria. – PP. 218-222.

ТВС твэл ВВЭР изгибная жесткость выгорание ядерного топлива дистанционирующая решетка каркас ТВС прогиб ТВС

Ссылка для цитирования статьи: Павлов С.В. Изменение изгибной жесткости ТВС ВВЭР-1000 при эксплуатации. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2016. – № 3. – С. 42-52. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2016.3.05 .