CS201306B1 - Prevádzka jádrového reaktora v náběhových nerovnovážných kampaniach - Google Patents

Description

Vynález sa týká prevádzky jádrového reaktora v náběhových nerovnovážných kampaniach.

Doterajší sposob prevádzky sa vyznačoval snahou dosiahnuť maximálně vyrovnanie neutronového toku po celom objeme reaktora s cielom dosiahnuť prevádzkový stav, v ktorom sa čo naj rovnoměrně jšie a pri najvyššom možnom povolenom strednom výkone dosiahnutelnom bez miestnych překročení ohraničuj úcich parametre v využívalo jádrové palivo. Tento sposob prevádzky mal za následok velké nevyhorenie jádrového paliva vyberaněho z reaktora pri prvej a ďalších nerovnovážných náběhových výměnách. Ak bolo u uvažovaného jádrového reaktora prvých n kampaní reaktora nerovnovážných, potom prvé vymieňané palivo dosiahlo 1/n, druhé 2/n. . . z nominálneho vyhorenia, dosiahnutelného v rovnovážných kampaniach. Z toho vyplývá, že celková strata energie nevyhořením paliva v dósledku uvádzania reaktora do rovnovážného stavu dosahovala hodnotu kde E_s — strata energie

Ue E_v — energia dosiákhUtóftá Z HiftOŽStva paliva vymieňaného pri jednej výměně a vyhoření dosahovanom v rovnovážnom režime kde n — počet nerovnovážných kampaní

Rozdiel dosahovanej skutečnosti oproti takto stanovenej teoretickej hodnotě v známých případech nepřesahoval 10 % z hodnot dosahovaných v rovnovážném stave, bolo s ním počítané už v projektech a o túto hodnotu bolo zvyšované i projektované vyhorenie nerovnovážných vsádzok paliva.

Tieto nevýhody f dstraňuje sposob prevádzky jádrového reaktora v náběhových nerovnovážných kampaniach s novým rozdělením vývinu energie s cielom dosiahnuť lepšieho využitia jádrového paliva cestou hlbšieho vyhorenia nerovnovážných vsádzok, ktorého podstatou je, že absolútne i relativné zvýšenie neutronového toku v oblastiach aktívnej zóny, v ktorých je umiestnené palivo, ktoré sa vymieňa v najbližšej následujúcej výměně paliva sa prevedie regulačným! orgánmi tak, že ohraničujúce parametre v aktívnej zóně reaktora nepresiahnu medze povolené výrobcom a že skutočný i relativný podiel záťaže je přenesený za každého prevádzkového režimu maximálně na tú část paliva, ktorá bude v následuj úcej výměně z reaktora vybraná.

Přenesením záťaže na túto část paliva sa dosiahne jeho rýchlejšie vyhorievanie a teda i zlepšenie jeho využitia a odlahčí sa palivo, ktoré v reaktore zotrvá i po výměně. Pri znižovaní absolútneho výkonu reaktora rastie možnosť zvýšit relatívnu záťaž časti paliva určenej na vyňatie v nasledujúcej výměně. Využitím tejto možnosti pri každom absolútnom znížení výkonu sa móže dosiahnuť zvýšeného efektu.

Na pripojenom výkrese je nakreslená schéma 60° výseče rozloženia palivových článkov v reaktorech typu VVER-440, na ktorých bol vynález výpočtovo kontrolovaný s použitím programu BIPR 5. Hrubo orámované šesťuholníky (1), (4), (7), (10), (30), (33) a (50) predstavujú miesta — kazety v palivovej mreži reaktora, v ktorých sú umiestnené regulačně orgány (v ďalšom HRK), Ostatně šesťuholníky sú kazety s palivom. Kazety HRK sú v tomto type reaktora skonštruované tak, že horná časť kazety je silný absorbátor neutrónov a spodná časť je normálny palivový článok. Z toho plynie, že v případe vyťahovania tyče HRK sa na miesto absorbátora automaticky dostává palivo a naopak.

Reaktory tohoto typu sú na počiatku prevádzky osadzované palivom troch róznych obohatení.

V kazetách (2), (5), (6), (12), (16), (17), (20), (22), (23), (29), (31), (32), (33), (36), (37), (44), (48), (50), (53) je palivo obohatené na 1,6 % U 235 teda to, ktoré sa vymění v prvej výměně (podlá projektu). V kazetách (1), (3), (4), (7), (8), (10), (11), (13), (14), (15), (21), (24), (25), (28), (30), (35), (38), (39), (42), (43), (45), (46) a (49) je palivo obohatené na 2,4% a v kazetách (9), (18), (19), (26), (27), (34), (40), (41), (47) , (51), (5.2), (54), (55), (56), (57), (58) a (59) je palivo obohatené na 3,6 % U 235.

V tabulke uvádzame středné vyhorenie paliva po 80 efektívnych dňoch v projektovom režime prevádzky a taktiež v režime prevádzky navrhovanom podlá podmienok obsiahnutých vo vynáleze v prvej kampani reaktora.

Kazety HRK v režime práce reaktora podlá projektu sú všetky úplné vytiahnuté okrem kaziet v kanálkoch č. 1 a 7, ktoré sú určené na reguláciu a ich zasunutie sa mění v intervale 50 až 150 cm. V uvedenom případe ie 125 cm.

Vo variante prevádzky navrhnutom podlá vynálezu sú kazety HRK 10 a 33 plné zasunuté do reaktora, ostatně kazety HRK sú vytiahnuté. Tým sa dosiahne', že neutronový tok, ktorý je v projektovom režime čo najviac vyrovnaný sa presunie do oblasti,v ktorej je umiestnené palivo, ktoré vyměníme po prvej kampani reaktora. Tým sa dosiahne jeho rýchlejšie vyhorievanie. Výsledky sú dokumentované v priloženej tabulke, z ktorej je vidieť, že vyhorenie tejto časti paliva v režime prevádzky upravovanom podlá vynálezu je o 15,5 % vyššie ako v projektovanej. K tomu třeba dodať, že palivová časť HRK č. 10 a č. 33 nebola vóbec použitá a teda představuje ďalšie ušetřené palivo.

Za předpokladu, že len po dobu polovice prvej kampaně reaktora bude reaktor prevádzkovaný podlá navrhovanej metodiky, dosiahne sa středné vyhorenie vyberaných palivových článkov vyššie o 8 % oproti projektovanému a články č. 10 a č. 33 bude možné v reaktore ponechať o kampaň reaktora dlhšie. Nakolko popísaná je šestina reaktora, celkove sa ušetří 12 palivových kaziet po dobu jednej kampaně reaktora a z článkov vybraných po prvej kampaní sa uvolní o 8 % energie naviac oproti projektu.

Tabulka dosiahnutých vyhoření v režime prevádzky podía projektu a v režime prevádzky podía vynálezu pre 80 efektívnych dní.

Vztažné číslo palivovej kazety	Poč. obohatenie paliva v kážete % U 235	Typ kazety	Vyhorenie v prevádzke podía projektu g/kg U	Vyhorenie v pre- vádzke podía vynálezu. g/kg U	Vztažné číslo palivovej kazety	Poč. obohatenie paliva v kážete % U 235	>» Φ 3 Jsi a	Vyhorenie v pre- vádzke podía projektu g/kg U	Vyhorenie v pre- vádzke podía vynálezu g/kg U
1	2,4	HRK	2,126	4,764	31	1,6	v	2,545	2,615
2	1,6	V	2,608	4,066	32	1,6	v	2,511	1,861
3	2,4		3,475	4,864	33	1,6	HRK/V	2,395	0,0
4	2,4	HRK	3,526	4,724	34	3,6		, 2,580	1,085
5	1,6	V	2,815	.3,712	35	2,4		3,237	4,191
6	1,6	V	2,513	3,382	36	1,6	V	2,612	3,191
7	2,4	HRK	2,062	3,591	37	1,6	V	2,545	2,774
8	2,4		2,838	2,967	38	2,4		3,048	2,780
9	3,6		3,403	2,490	39	2,4		2,965	1,962
10	2,4	HRK	2,090	0,0	40	3,6		2,951	1,534
. 11	2,4		3,401	' 4,844	41	3,6		1,570	0,840
12	1,6	V	2,938	4,002	42	2,4		2,956	3,844
13	2,4		3,462	4,535	43	2,4		3,037	3,481
14	2,4		3,237	4,136	44	1,6	V	2,510	2,526
15	2,4		2,956	3,688	45	2,4		2,965	2,584
16	1,6	V	2,380	2,526	46	2,4		2,612	1,955
17	1,6	V	2,477	1,910	' 47	3,6		1,914	' 1,277
18	3,6		3,068	1,690	48	1,6	V	2,380	2,812
19	3,6		1,588	0,608	49	2,4		2,998	3,098
20	1,6	V	2,938	4,004	50	1,6	HRK/V	2,395	2,259
21	2,4		3,453	4,527	51	3,6		2,951	2,591
22	1,6	V	2,754	3,479	52	3,6		1,914	1,548
23	1,6	V	2,612	3,072	53	1,6	V	2,477	2,331
24	2,4		3,037	3,058	54	3,6		3,304	3,032
25	2,4		2,998	2,129	55	3,6		2,580	2,342
26	3,6		3,304	1,742	56	3,6		1,570	1,384
27	3,6		2,156	1,081	57	3,6		3,068	2,224
28	2,4		3,462	4,548	58	3,6		2,156	1,765
29	1,6	V	2,754	3,503	59	3,6		1,588	0,871
30	2,4	HRK	3,130	3,699

HRK — havarijně regulačně kazety

V — palivové kazety vymieňané po prvej kampani reaktora

Claims (1)

1. Sposob prevádzky jádrového reaktora v náběhových nerovnovážných kampaniach s novým rozdělením vývinu' energie s cieíom dosiahnuť lepšieho využitia jádrového paliva cestou hlbšieho vyhorenia nerovnovážných vsádzok vyznačený tým, že sa regulačnými orgánmi. absolútne i relativné zvýši neutronový tok v oblastiach aktívnej zóny, v ktoVYNÁLEZU rých je umiestnené palivo, ktoré sa v najbližšej nasledujúcej výměně vymění, čím sa skutočný i relativný podiel záťaže prenesie za každého prevádzkového režimu max. na túto časť paliva, pričom však ohraničuj úce parametre v aktívnej zóně nepresiahnu dovolená medzu.