ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные узлы и системы реакторной установки из "Тепловое и атомные электростанции изд.3 " К реакторной установке относят следующие основные конструктивные элементы и системы активную зону, отражатель и зону воспроизводства (экран), биологическую защиту, системы управления и защиты реактора, перегрузки топлива, контроля и обеспечения безопасности, теплосъема. [c.135] В активной зоне (АЗ) происходит цепная реакция деления ядер. АЗ пространственно-гетерогенного реактора состоит из тепловыделяющих элементов, замедлителя, теплоносителя, внутрикор-пусных устройств и органов управления и защиты реактора. [c.135] Тепловыделяющий элемент (твэл) представляет собой топливный сердечник, заключенный в герметичную оболочку с концевыми деталями, предотвращающими утечку продуктов деления и взаимодействие топлива с теплоносителем. В больщин-стве случаев твэл энергетического реактора имеет цилиндрическую форму. В реакторах типа ВТГР твэл имеет сферическую форму. [c.135] Низкая теплопроводность обусловливает большие градиенты температуры топливного сердечника. Диоксиды — это керамика, поэтому вследствие больших температурных градиентов возникают высокие механические напряжения, приводящие к растрескиванию и возможному разрушению топливных таблеток. [c.135] Силициды и нитриды урана во многом лишены этих недостатков, кроме того, они имеют большую плотность, однако их поведение под действием излучения до конца не исследовано. Кроме того, слабо изучена их совместимость с материалами оболочки твэлов (табл. 2.2). [c.135] Между оболочкой и сердечником оставляют зазор для компенсации распухания и термических расширений. Контактный слой заполняют материалом с высокой теплопроводностью (гелием, натрием и т.п.), который должен быть инертным по отношению к оболочке и сердечнику. [c.135] Диоксид урана обладает очень хорошей со-вмест1 мостью с большинством материалов, используемых для изготовления оболочек (табл. 2.3). [c.135] Замедлитель. Нейтронно-физические характеристики замедлителей представлены в книге 1, табл. 6.18 и 6.21. Легкая вода имеет очень хорошие замедляющие свойства, поэтому реакторы с легко-водным замедлителем при той же мощности более компактны по сравнению с реакторами с другими замедлителями. [c.135] Графит имеет малое сечение поглощения тепловых нейтронов, поэтому реакторы с графитовым замедлителем могут работать на низкообогащен-ном и даже природном уране. Рассеивающие и замедляющие свойства графита значительно ниже, чем у легкой воды, поэтому реакторы с графитовым замедлителем имеют значительно большие размеры и более низкие удельные энергонапряженности по сравнению с легководными реакторами. [c.136] Минимальным сечением поглощения из всех замедлителей обладает тяжелая вода. Однако сравнительно высокая стоимость производства тяжелой воды, высокие требования, предъявляемые к герметичности контура вследствие большой гигроскопичности (при поглощении легкой воды существенно ухудшаются нейтронно-физические характеристики тяжелой воды) и повышенной по сравнению с легкой водой наработкой трития, сдерживают ее широкое использование в ядерной энергетике. [c.136] Теплоноситель. Теплоносители ядерных реакторов должны обладать следующими свойствами малыми коррозионной агрессивностью и эрозионным воздействием по отношению ко всем материалам активной зоны высокими теплоемкостью и теплопроводностью, малой вязкостью высокой температурой кипения и низкой температурой плавления высокой температурной и радиационной стойкостью взрывобезопасностью малой активацией. [c.136] Водный теплоноситель по многим показателям наиболее приемлем для использования в ядерных реакторах. Основной недостаток водного теплоносителя — низкая температура кипения. Для повышения температуры кипения приходится существенно повышать давление водного теплоносителя, что, в свою очередь, требует использования толстостенных корпусов. [c.136] Газовые теплоносители имеют очень низкие теплоемкость и теплопроводность, поэтому требуется очень высокое давление. Однако они слабо активируются, обладают низкой коррозионной активностью, могут иметь очень высокую температуру. Последнее обстоятельство позволяет создавать АЭС с газотурбинными установками. [c.136] Система теплосъема обеспечивает отвод теплоты из активной зоны и ее передачу к паротурбинной (газотурбинной) установке. Различают одно-, двух- и трехконтурные установки. [c.136] В двухконтурных паротурбинных установках пар генерируется в парогенераторе (активность рабочего тела во втором контуре обусловлена только протечками теплоносителя из первого контура). В петлевом варианте компоновки теплота в активной зоне передается теплоносителю первого контура, который по главным трубопроводам поступает в парогенератор, где происходит передача теплоты рабочему телу второго контура. Второй контур включает парогенератор, главные паропроводы, турбину, конденсатор и систему регенерации теплоты. Первый контур помимо главных трубопроводов включает главные циркуляционные насосы (ВВЭР). В варианте интегральной компоновки (реактор БРЕСТ) парогенератор находится в общем контейменте с реактором и теплоноситель после прохождения через парогенератор поступает в опускной участок, где расположены главные циркуляционные насосы. Второй контур аналогичен контуру в петлевом варианте двухконтурной АЭС. [c.137] Трехконтурные установки применяются на АЭС с реакторами на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. Из-за возможной реакции наггрия с водой между первым контуром и контуром с паротурбинной установкой предусмотрен промежуточный контур с натриевым теплоносителем. Практика проектирования и эксплуатации показала предпочтительность интегральной компоновки, когда главный циркуляционный насос и промежуточный теплообменник находятся в одном корпусе с реактором. [c.137] Отражатель. Материалы, окружающие активную зону и возвращающие обратно часть уходящих из нее нейтронов, в совокупности образуют отражатель. В реакторах на тепловых нейтронах в качестве отражателя используют обычно те же материалы, что и для замедлителей. Примерная толщина боковых отражателей в реакторах на тепловых нейтронах ВВЭР — 12—15 см РБМК — 100 см тяжеловодный — 80—100 см. [c.137] В реакторах на быстрых нейтронах роль отражателя выполняют экраны, в которых накапливается новое топливо. [c.137] Для снижения нейтронного и у-нзлучений до предельно допустимых уровней необходимо создать биологическую защиту от переоблучения персонала, защиту напряженных элементов конструкции от радиационных повреждений и перегревов (тепловая защита) прежде всего это относится к корпусу под давлением, а также к массивным деталям внутрикорпусных устройств каналов и топливных кассет. Заряженные частицы (а, р и др.) вследствие малого пробега до поглощения обычно не играют роли при расчете защиты реактора. [c.137] Вернуться к основной статье