Системы безопасноти

Система Аварийного Охлаждения

Топливо

В качестве топлива в реакторах CANDU используется диоксид природного урана (0,72% U(235)). Трубка из циркалоя наружным диаметром 13,1 мм с таблетками их UO(2) образуют твэлы. 37 твэлов объединённых в цилиндрический пучок, образуют ТВС. В каждый топливный канал реактора загружается комплект из 12 таких ТВС.

Всего в активной зоне содержится 4560 ТВС или 95 т диоксида урана. Активная зона имеет диаметр 6,3, длину 5.9 м, энергонапряжённость 11 кВт/л. В CANDU ТВС могут выгружаться на работающем реакторе. За 200 эффективных суток эксплуатация выгорания выгружаемого урана равно 7 МВт*сут/кг. При этом выгружаемое топливо содержит 0,2% U(235) и 0,3 % Pu.

Система аварийного расхолаживания в реакторах CANDU предназначена для охлаждения твэлов и отвода теплоты из первого контура после остановки реактора. Как правило, она состоит из насосов и теплообменников, расположенных по обе стороны от торцов реактора и соединённых с раздаточными и сборными коллекторами обеих циркуляционных петель. При нормальной остановке реактора система охлаждения (при сниженном давлении в первом контуре) обеспечивает отвод энергии тепловыделения, соответствующего 1,2% номинальной мощности. При аварийной остановке система охлаждения может быть подключена к первому контуру при номинальном давлении (10 МПа). В этих условиях обеспечивается отвод энергии тепловыделения, соответствующего примерно 7% номинальной мощности, т.е. мощности, которую имеет реактор сразу после быстрой остановки.

При аварии с потерей теплоносителя во все коллекторы с помощью отдельной системы аварийной инжекции теплоносителя подается легкая вода, как это схематически показано на рис. 4.34. Для инжекции воды в системе имеется ступень высокого давления, аналогично гидроаккумуляторам PWR используется находящийся под давлением газ. В некоторых конструкциях эта ступень заменена насосами высокого давления, питаемыми водой из аварийного резервуара. Когда запас находящейся под высоким давлением воды истощается, то начинает использоваться отдельный резервуар с более низким давлением. И, наконец, вытекающая из контура реактора в защитную оболочку вода может собираться и, охлаждаясь в теплообменнике, закачиваться обратно в коллекторы.

Реактор CANDU имеет два основных недостатка, относящихся к его поведению при аварии с потерей теплоносителя.

1. Каналы реактора расположены горизонтально. Это означает, что если в них начинается кипение, то жидкость отделяется в нижнюю часть канала, и условия охлаждения в его верхней, контактирующей с паром части, ухудшаются. Этот эффект стратификации фаз под действием силы тяжести имеет важное значение при анализе поведения топлива в ходе аварии с потерей теплоносителя.

2. Реактор CANDU имеет положительный пустотный коэффициент реактивности, т. е. при образовании в тяжеловодном теплоносителе полости реактивность возрастает, поскольку возникновение пустоты в топливном канале немного изменяет полный объем замедлителя в системе. В результате поглощение нейтронов в находящейся в топливном канале тяжелой воде уменьшается и реактивность возрастает. При типичном переходном процессе через 1 с после начала аварии тепловыделение в топливе может возрасти в 2 раза. Затем, после срабатывания систем остановки реактора, оно быстро уменьшается. Ввиду положительности пустотного коэффициента реактивности, для обеспечения безопасности необходимо иметь две независимые системы остановки реактора, как показано на рис. 4.35. В первой системе используются кадмиевые аварийные стержни, падающие под действием силы тяжести из верхней части реактора. Вторая система через горизонтальные сопла впрыскивает в тяжеловодный замедлитель, окружающий топливные каналы, поглощающий нейтроны раствор(поглотитель).

Другой потенциальной проблемой, связанной с поведением реактора CANDU в условиях аварии с потерей теплоносителя в результате, скажем, разрыва подающего коллектора), является эффект торможения потока. Поскольку из одного конца канала вода отсасывается насосом, а из другого вытекает по направлению к разрыву, то, следовательно, в центральной части канала может образоваться застойная зона, что ведет к быстрому перегреву топлива. При проектировании реактора типа CAN-DU эта проблема должна быть тщательно изучена. Однако у реактора CANDU есть две положительные особенности, облегчающие решение задачи обеспечения безопасности.

1. При аварии, сопровождающейся разогревом топлива и трубок высокого давления, значительное количество тепла может быть передано замедлителю, который, таким образом, может служить в качестве расположенного в активной зоне теплового стока.

2. Поскольку аварийные стержни вводятся в холодный, находящийся при низком давлении замедлитель и находятся в условиях низкой температуры, можно утверждать, что такая система намного более надежна, чем работающая при высоких температуре и давлении.

Дата добавления: 2015-06-04