AGR (advanced gas-cooled reactor)

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 16Следующая ⇒

Этот реактор представлял собой дальнейшее развитие реакторов типа Magnox. Строительство первого реактора AGR усовершенствованный еактор с газовым охлаждением.

Главным отличием от технологии Magnox является оболочка ядерного топлива сделаная из нержавеющей стали, а в качестве топлива использовался не металлический природный уран, а керамический, обогащённый на 2%.

Следующие модели реакторов типа AGR третьего поколения достигли широкого распространения по сравнению с реакторами типа Magnox новое поколение имело большую производительность – до 600 МВт, а затем и 1000 МВт электроэнергии.

Примечание:

Все три реактора Северной Кореи, основаны на технологии Magnox.

В реакторах AGR температура газа на выходе достигает 650^оС, а КПД ~ 40%. Использование металлического топлива Magnox стало основной причиной экологических проблем, связанных с безопасностью. Металлический уран быстрее подвергается коррозии при взаимодействии с водой, чем керамическое топливо на основе окиси урана. При взаимодействии с водой металлический уран образует окись урана и гидрид урана, оба легковоспламенимые вещества. Это представляет дополнительную угрозу безопасности реактора. Сильно корродируют и отработанные ТВЭЛы при их промежуточном хранении в бассейнах при АЭС.

В настоящее время Великобритания остаётся единственной в мире страной, до сих пор использующей на АЭС реакторы с газовым охлаждением (26 из 27). Реакторные установки подобного типа есть в Италии и Японии.

Преимущества:

КПД ~ 40%

использование слабообогащенного топлива
высокая температура теплоносителя

Недостатки:

наработка плутония

использование в качестве топлива металлического урана
повышенная коррозия ТВЭЛов

РЕАКТОРЫ ПОКОЛЕНИЯ IV.

Выбор типа будущих АЭС на данный момент определяться, и ограничиваться следующими факторами:

1. экономикой, низкой стоимостью капитальных затрат (≤ 1000 дол. США/кВт-эл.);

1.1. Стандартизированные проекты для каждого типа, упрощающие процедуру лицензирования, уменьшающие их стоимость и сроки строительства.

1.2. Более простые конструкции, облегчающие их управление и исключающие влияние ошибок персонала.

2. решаемостью вопросов безопасности;

2.1. исключение возможности расплава активной зоны реактора

2.2. вероятность тяжелого повреждения активной зоны ~ 10^-6 1/р. г,

2.3. вероятность крупного выброса во внешнюю среду ~ 10^-7 1/р. г.

3. приемлемой экологичностью.

4. обеспечением величины коэффициента воспроизводства КВ≥ 1;

5. применением замкнутого топливного цикла с переработкой топлива;

6. степенью освоенности технологии теплоносителя;

7. возможностью реализации энергоблоков различной эл. мощности (300-1700 МВт);

Вышеперечисленным требованиям сегодня удовлетворяют два типа перспективных реакторов 4-го поколения:

1) быстрые реакторы, с натриевым теплоносителем

2) реакторы с быстрым (или с быстро-резонансным) спектром нейтронов с охлаждением водой СКД.

Наибольший опыт по эксплуатации быстрых реакторов с натриевым теплоносителем имеется у России, Франции и Японии.

Международным сообществом разрабатывается концепция SCWR (Super Critical Water Reactor) реакторов с тепловым и быстрым спектрами нейтронов, внедрение которых планируется осуществить к 2030 г. Преимущества сверхкритического состояния воды заключается в отсутствии фазового перехода вода - пар и высокой теплопроводностью. (Критические параметры воды p=22, 1 МПа, t=374⁰ С).

В России концепция SCWR сведена в проект ВВЭР-СКД для РУ теплового и быстрого спектра нейтронов.

ВВЭР-СКД

В России, как и за рубежом, проводятся работы по двум направлениям: корпусные реакторы со сверхкритическим давлением (СКД) и канальные реакторы СКД. Канальный и корпусной реакторы СКД являются развитием реакторов РБМК и ВВЭР с использованием многолетнего опыта эксплуатации этих реакторов. Корпусные реакторы отличаются компактностью установки (в 3 раза меньше эквивалентный диаметр активной зоны) и внедрением заводской технологии изготовления (корпус, турбина и др.). Канальные – формированием спектра вне ТВС (за корпусом канала), наличием опыта эксплуатации с ядерным перегревом пара.

В ВВЭР-СКД планируется достигнуть КПД ~ 45%. Давление составляет 24, 5 МПа, а температуры теплоносителя на входе и выходе из активной зоны - 290°C и 540°C, соответственно. В качестве ядерного топлива в нём могут использоваться оксид урана, MOX или керметное топливо.

Параметр, характеристика	Быстрый энергетическийреактор (БПВЭР) 1984г.	ВВЭР СКД-И 1990г.	БыстрорезонансныйВВЭР СКД 2005г.
Мощность тепловая, МВт
КПД, %
Топливо	UO2 + PuO2	UO2	UO2 + PuO2
Теплоноситель	Паро-водяная смесь	Вода СКД (Р=23, 5 МПа)	Вода СКД (Р=25МПа)
Температура теплоносителя: вход/выход, оС	347/360	365¸ 345/381¸ 378	280/530
Коэффициент воспроизводства	1, 13 ¸ 1, 20 (разный состав и конструкция)	0, 78 в равновесном состоянии	1, 0
Оболочка: материал, диаметр, толщина	ЭИ-847, ЭП-450 9, 0 х 0, 55	Сплав Zr 9, 1х0, 65	Сплав Ni 10, 7´ 0, 55
Выгорание	10% т.а.	48 МВтсут/кгU	38 МВтсут/кг т.а.

Табл. 16 Технические характеристики различных проектов РУ с СКД

Критические параметры воды − давление 22, 1 МПа, температура 374 оС. При за-критическом давлении отсутствует фазовый переход жидкость-пар. Вода при СКД может считаться однофазной средой, свойства которой сильно зависят от температуры (см. рис. 1, 2). Т

№	Параметр	Одноконтурная установка	Двухконтурная установка
	Спектр нейтронов	Тепловой и быстрорезнансный	Тепловой
	Мощность электрическая, МВт	До 1600	500 (ЕЦ) и 1000 (принудит.)
	КПД, %	До 45	До 43
	Тепловая мощность, МВт	До 3700	До 1250 (ЕЦ) 2500 (принудит.)
	Параметры теплоносителя: Давление, МПа/температура на входе, ^оС	24, 5/290	24, 5/390
	Температура на выходе, ^оС	До 540	До 540
	Корпус	ВВЭР-1500 или ВВЭР-1000	ВВЭР-1500 или ВВЭР-1000
	Энергонапряженность (объемное энерговыделение), кВт/л	До 70 (тепловой) До 150 (быстрый)	До 70 (тепловой) До 150 (быстрый)
	Топливо^*)	Диоксид урана, МОХ, кермет	Диоксид урана, МОХ, кермет
Примечание: ) диаметр ТВЭЛа – 9-11 мм; обогащение топлива по 235U: для теплового реактора – до 5%; быстрого – до 20%; выгорание – 50…60 МВт сут/кг U. «Тесная» решетка для быстрого реактора, ТВС с замедлителями – «водяными» элементами – для зоны на тепловых нейтронах. Керметное топливо рассматривается как топливо с дополнительным барьером. ) - керметное топливо рассматривается как топливо с дополнительным барьером для одноконтурной установки. Используется опыт применения дисперсионного топлива в одноконтурных реакторах с ядерным перегревом пара (БАЭС); материал оболочек – аустенитные стали ( на первом этапе), высоконикелевые сплавы.

Табл. 17 Основные характеристики установок ВВЭР СКД.

Материалы:

Материал труб – сталь Х11В2МФ (ЭИ 756, Сr-11, W-2, V) и ее замена -новая жаропрочная сталь 10Х9МФБ-Ш (ДИ82-Ш).

Преимущества:

· повышение КПД от достигнутого на действующих АЭС уровня ~33% до 45%;

· сокращение расходов урана в случае реализации концепции быстрого реактора, позволяющего получить коэффициент воспроизводства близкий к единице;

· сокращение объемов строительства и монтажа;

· повышенная безопасность (отсутствует такое явление как критический тепловой поток, который в ВВЭР в аварийных режимах может привести к перегреву и повреждению части ТВЭЛов);

· меньший, чем в ВВЭР (в 5-10 раз) расход теплоносителя через активную зону, что позволяет сократить диаметры основных трубопроводов и мощности насосов;

· сокращение металлоемкости собственно ядерно-энергетической части АЭС за счет исключения парогенераторов и др. оборудования второго контура;

· сокращение тепловых сбросов в окружающую среду.

ТВС и ТВЭЛ проекта ВВЭР – СКД

Характеристики ТВЭЛа:

Оболочка 6, 9× 0, 6; 9, 1× 0, 7 и 10, 7× 0, 6 мм.

Материал топливной композиции – диоксид урана; МОХ-топливо, керметное топливо. Выгорание диоксида урана – до 60 МВт сут/кг U.

Нейтронно-физические условия эксплуатации ТВЭЛов

Размер оболочки ТВЭЛа – 10, 7× 0, 55 мм.

Максимальная нагрузка – 280 Вт/см.

Максимальная повреждающая доза (накопленная в центре реактора в течение 4 лет и ½ года на периферии а.з.) – 40 сна (смещение на атом).

Выгорание топлива – 38, 5 МВт сут/кг т.а.

К сравнению для теплового реактора максимальная повреждающая доза не превышает 15 сна.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒