Внутренняя энергия
<<  Экологические и экономические выгоды использования твердого топлива вместо газа Методы отопления печи шагающими балками  >>
Разработка новых видов топлива и конструкционных материалов для
Разработка новых видов топлива и конструкционных материалов для
Введение
Введение
Ввэр-1200
Ввэр-1200
Ввэр-1200
Ввэр-1200
Ввэр-1200
Ввэр-1200
Ввэр-1200
Ввэр-1200
7
7
8
8
9
9
10
10
11
11
12
12
Ввэр-1200
Ввэр-1200
Модернизация сплава Э110 – увеличение O и Fe
Модернизация сплава Э110 – увеличение O и Fe
15
15
16
16
17
17
Смешанное топливо для БР
Смешанное топливо для БР
Смешанное топливо для БР
Смешанное топливо для БР
Смешанное топливо для БР
Смешанное топливо для БР
21
21
22
22
23
23
24
24
25
25
26
26
27
27
Спасибо за внимание
Спасибо за внимание

Презентация: «Новый счет тысяча». Автор: Boris Nesterov. Файл: «Новый счет тысяча.ppt». Размер zip-архива: 4576 КБ.

Новый счет тысяча

содержание презентации «Новый счет тысяча.ppt»
СлайдТекст
1 Разработка новых видов топлива и конструкционных материалов для

Разработка новых видов топлива и конструкционных материалов для

крупномасштабной ядерно-энергетической системы России

1

1

В.М. Троянов, ОАО ВНИИНМ им. А.А. Бочвара

Международная конференция «Атомно-энергетический комплекс Украины:международное сотрудничество и кооперация, инвестиции, ядерно-топливный цикл» Украина, Киев, 23-24.06.2010.

2 Введение

Введение

В докладе рассматриваются 2 вопроса, касающиеся разработки ядерного топлива для обеспечения ядерно-энергетической системы России: 1 - топливо для реакторов ВВЭР-1000 и ВВЭР-1200, 2 - концептуальные подходы к созданию производства смешанного топлива для реакторов на быстрых нейтронах, работающих в замкнутом топливном цикле.

2

2

3 Ввэр-1200

Ввэр-1200

3

3

Основные параметры РУ ВВЭР-1200 и ядерного топлива

Параметры

Ввэр-1000

Ввэр-1200

Номинальная мощность реактора, МВт

3000

3200

Давление теплоносителя на выходе из реактора, МПа

15,7

16,2

Температура теплоносителя на входе в реактор, ?С

291

298,6

Температура теплоносителя на выходе из реактора, ?С

321

329,7

Максимальный линейный тепловой поток, Вт/см

448

420

Межперегрузочный период, мес.

12 - 18

12/(18-24)

Высота топливного столба, мм

3530

3730

Масса UO2, кг

80600

87065

Все изменения рабочих параметров топлива требуют своего обоснования!!!

4 Ввэр-1200

Ввэр-1200

4

4

Топливные циклы АЭС-2006 – Заказчику на выбор!

Топливный цикл

5х1

3х1,5

Количество ТВС подпитки, шт.

36

78

Среднее обогащение ТВС, %

4,84

4,85

Длительность работы топливной загрузки, эфф.сут. (без мощностного эффекта)

302

521

Выгорание в выгружаемых ТВС, МВт*сут/кг U среднее максимальное

57,2 64,5

45,6 64,0

Удельный расход природного урана (отвал 0.3%)

0,191

0,24

5 Ввэр-1200

Ввэр-1200

5

5

Конструкция тепловыделяющих элементов основывается на референсном опыте проектов ТВСА и ТВС-2

6 Ввэр-1200

Ввэр-1200

6

6

Топливная композиция и оболочки

В качестве выгорающего поглотителя используется окись гадолиния, интегрированная в топливную матрицу с массовой долей до 10%. Оболочки твэлов выполнены из оптимизированного сплава Э-110опт. Топливные таблетки имеют диаметр нар./внутр. 7.6/1.2 мм. Рассматривается в дальнейшем возможность использования таблеток 7.8 мм без отверстия с соответствующим изменением толщины оболочек 9.10х0.57мм.

7 7

7

7

Развитие конструкции твэла ВВЭР-1000

Увеличение загрузки топлива за счет оптимизации размеров топливного сердечника и оболочки при сохранении внешнего размера оболочки.

8 8

8

8

Эффект от использования «толстых» таблеток в ВВЭР-1000 – увеличение загрузки. Применение в настоящее время – блок №1 Калининской АЭС

9 9

9

9

21-я топливная загрузка на 1-м блоке Калининской АЭС (2005-2006 год)

30 ТВСА - 7,57/1,4 10 ТВСА - 7,60/1,2 1 ТВСА - 7,60/1,2 + 18 твэлов 7,6/0,0 1 ТВСА - 7,60/1,2 +18 твэлов 7,8/0,0

- Твэлы 7,8/0,0 или 7,6/0,0 (4,4 %)

- Твэлы 7,6/1,2 (4,4 %)

- Твэлы 7,6/1,2 (4,95 %)

10 10

10

10

Картограмма размещения ТВС в 22-й топливной загрузке на 1-м блоке Калининской АЭС (2006-2007 год)

18 ТВСА - 7,57 / 1,4 18 ТВСА - 7,60 / 1,2 6 ТВСА - 7,80 / 0,0 1 ТВСА - 7,60/1,2 + 18 твэлов 7,6/0,0 (~ 28 МВт*сут/кгU) 1 ТВСА - 7,60/1,2 + 18 твэлов 7,8/0,0 (~ 28 МВт*сут/кгU)

11 11

11

11

Состояние поверхности твэлов ТВСА после 2-х лет эксплуатации

Область 2-й ДР

Область 13-й ДР

12 12

12

12

Картограмма размещения ТВС в 24-й топливной загрузке на 1-м блоке Калининской АЭС (2008-2009 год)

36 ТВСА - 7,80 / 0,0 6 ТВСА - 7,80 / 0,0 1 ТВСА - 7,60/1,2 + 18 твэлов 7,6/0,0 (~ 55 МВт*сут/кгU) 1 ТВСА - 7,60/1,2 + 18 твэлов 7,8/0,0 (~ 55 МВт*сут/кгU)

13 Ввэр-1200

Ввэр-1200

13

13

Обоснование коррозионной стойкости выполнено для новых параметров реактора, включая повышенное до 11,4% вес. паросодержание в теплоносителе. Массовое расчетное паросодержание на выходе максимально «горячей» ячейки в течение кампании (реальные параметры для топливного цикла 5х1 год) показано на рисунке.

14 Модернизация сплава Э110 – увеличение O и Fe

Модернизация сплава Э110 – увеличение O и Fe

14

14

200

750

300

100

450

15 15

15

15

Радиационный рост

Зависимость радиационного формоизменения от содержания железа в оболочечных трубах из сплава Э110 при облучение в реакторе в БОР-60

Время облучения 4200 час

16 16

16

16

Основные требования к материалам оболочек твэлов

Повышение надежности твэлов нового поколения (циркониевая губка, утонение стенки 0.65 ? 0.57 мм) Обеспечение конкурентоспособности (свойства по коррозии и формоизменению) Технологичность

Характеристики твэлов нового поколения и штатных твэлов

17 17

17

17

ЗАКЛЮЧЕНИЕ по ВВЭР-1000: Эволюция топлива на энергоблоках

Конструкционные материалы ТВС

Циркониевые сплавы Э110 и Э635

Повышение жесткости ТВС

Выгорающий поглотитель

UO2 – Gd2O3 (5% ? 8%)

Снижение пиковых нагрузок. Повышение выгорания.

Обогащение топлива

235U (4,4% ? 4,95%)

Повышение выгорания и энерговыработки

Повышение выгорания и энерговыработки

Повышение выгорания и энерговыработки

Повышение выгорания и энерговыработки

Повышение выгорания и энерговыработки

Увеличение наружного диаметра топливной таблетки

7,57 ? 7,60 ? 7,8

Уменьшение центрального отверстия топливной таблетки

2,3 ? 1,4 ? 1,2 ? 0,0

Увеличение длины топливного столба

3530 ? 3680

Изменение конструкции оболочки

9,1х7,73 ? 9,1х7,93

18 Смешанное топливо для БР

Смешанное топливо для БР

Федеральная целевая программа «Ядерные энерготехнологии нового поколения…» определяет приоритетным направлением создание замкнутого топливного цикла (ЗТЦ) с регенерацией плутония из отработавших ТВС для использования его в качестве топлива реакторов на быстрых нейтронах.

18

19 Смешанное топливо для БР

Смешанное топливо для БР

Обоснованным вариантом вовлечения плутония в топливный цикл является изготовление таблеточного смешанного оксидного топлива (МОКС-топлива) для реакторов типа БН. На ПО «Маяк» накоплен опыт по получению на заводе РТ-1 регенерированного диоксида плутония и опытно-промышленному изготовлению ТВС с таблеточным МОКС-топливом для БН-350 и БН-600. Всего испытано 53 таких ТВС до максимальной глубины выгорания 11,8 % т.а. с повреждающей дозой на оболочке до 82 сна. В БН-600 проходят испытания три экспериментальных ТВС с таблеточным МОКС-топливом в конструктиве БН-800, отличающемся, главным образом, наличием в верхней части поглощающих элементов вместо торцевого экрана.

19

20 Смешанное топливо для БР

Смешанное топливо для БР

Перспективным направлением развития топливных технологий является переход на так называемые плотные виды смешанного топлива: нитриды, карбиды, металлические сплавы и композиционные топливные материалы на их основе. В исследовательских реакторах испытано значительное количество экспериментальных твэлов с различным видом плотного топлива, включая нитридное и металлическое смешанное топливо.

20

21 21

21

Реализация принципа универсальности таблеточного производств

22 22

22

Твэлы с МОХ-топливом: BN-600

BN-800

23 23

23

Irradiation-induced swelling – criterion of structural material choice

Феррито-мартенситная сталь

Аустенитная сталь

Swelling,%

24 24

24

Перспективы усовершенствования топлива в БН?600

Parameter

Current status

Stage 1

Stage 2

Fuel cladding material

06 cr16 ni15 мo2 mn2 тi W B (chs-68 cw)

06 cr16 ni15 мo2 mn2 тi W B (chs-68 cw)

07 cr16 ni19 мo2 mn2 nb тi V (EK164 cw)

Lifetime duration, effective days

560-585

592

710/770

Interval duration between refuelings, effective days

140?30

148?30

148?30

Number of operation intervals of FA basic array

4

4

5

Installed power factor, %

0,77-0,80

0,81

0,81

Maximal local fuel burn-up, % h.a.

11,2-11,6

11,7

15,0

Maximal damage dose, dpa

82-86

87

110

Fuel element maximal HGR, kW/m

47

47

47

Fuel cladding maximal temperature, ?С

700

700

700

25 25

25

Некоторые параметры эксплуатации топлива в БН?800

Parameter

Design basis core

Prospects

Fuel cladding material

06 cr16 ni15 мo2 mn2 тi W B (chs-68 cw)

07 cr16 ni19 мo2 mn2 nb тi V (EK164 cw)

Campaign, eff. days

465

570-620

Fuel cycle between refuelings, eff. days

155

143-155

Number of fuel cycles during FA campaign

3

4

Maximal local fuel burn-up, % h.a.

10,3

12,5-13,5

Maximal damage dose, dpa

90

110-120

Fuel rod maximal HGR, kW/m

48

48

Fuel cladding maximal temperature, ?С

700

700

26 26

26

Некоторые параметры эксплуатации топлива в БН?1200

Parameter

Stage 1

Stage 2

Stage 3

Fuel cladding material

16 Cr12 W2 V Ta N B (EK-181) 20 Cr12 Mo W V Nb N B (ChS-139)

ODS

ODS

Campaign, eff. days

1320

1650

1980

Fuel cycle between refuelings, eff. days

330

330

330

Number of fuel cycles during FA campaign

4

5

6

Maximal local fuel burn-up, % h.a.

14,4

17,6

20,6

Maximal damage dose, dpa

133

164

182

Fuel rod maximal HGR, kW/m

46

46

46

Fuel cladding maximal temperature, ?С

670

670

670

27 27

27

Реакторные испытания для подтверждения работоспособности твэлов БН-1200

Сна

Material science assembly, BN-600

28 Спасибо за внимание

Спасибо за внимание

28

28

«Новый счет тысяча»
http://900igr.net/prezentacija/fizika/novyj-schet-tysjacha-181625.html
cсылка на страницу

Внутренняя энергия

30 презентаций о внутренней энергии
Урок

Физика

134 темы
Слайды