В пособии рассмотрены общие черты и специфические особенности различных типов энергетических реакторов: легководные, тяжеловодные, с графитовым замедлителем и натриевым теплоносителем. <...> Систематизи руются и обсуждаются характерные черты и варианты конструкций от дельных узлов и систем реакторов разных типов, в том числе твэлы и то пливные кассеты, рабочие органы, приводы и каналы СУЗ, загрузка то плива, активные зоны и корпусы реакторов. <...> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117 3 ВВЕДЕНИЕ При выполнении курсового проектирования повышенной сложно сти, дипломной или выпускной работы, связанных с нейтроннофизиче ским и теплофизическим расчетом реакторной установки, в первую оче редь возникают вопросы принятия тех или иных решений, по конструк ции твэл, тепловыделяющих сборок, кассет или каналов, компоновок оборудования и конструктивного решения установки в целом. <...> В настоящем учебном пособии представлены существующие кон структивные решения для энергетических реакторов на тепловых ней тронах различного типа и их конструктивные элементы: • водоохлаждаемые реакторы – ВВЭР, ВК и с графитовым замедли телем; • газоохлаждаемые Magnox, AGR, HTGR; • натрийохлаждаемые с графитовым замедлителем. <...> Основные типы реакторов на тепловых нейтронах перечислены в табл. <...> Обе эти системы аналогичны в том смысле, что легкая вода используется в них как замедлитель и как теплоноситель, и необходимо обогатить то пливо до 2,0–2,5 % по 235 U изза заметного поглощения нейтронов в во де, расположенной в активной зоне. <...> Конструктивно в обоих реакторах активная зона размещена в большом стальном корпусе, выдерживаю щем высокое давление (рис. <...> Принципиальная схема реакторов BWR, PWR, HWR и AGR 6 Если теплопередающая система устроена таким образом, что те плота из первого контура передается в теплообменнике теплоносителю второго контура, то говорят о двухконтурном, или косвенном, цикле. <...> В BWR давление <...>
Конструкции_твэлов,_каналов_и_активных_зон_энергетических_реакторов.pdf
УДК 621.039.577.001.6(075.8)
ББК 31.46я73
К61
Колпаков Г.Н.
К61
Конструкции твэлов, каналов и активных зон энергетиче
ских реакторов: учебное пособие / Г.Н. Колпаков, О.В. Селивани
кова. – Томск: Издво Томского политехнического университета,
2009. – 118 с.
В пособии рассмотрены общие черты и специфические особенности
различных типов энергетических реакторов: легководные, тяжеловодные,
с графитовым замедлителем и натриевым теплоносителем. Систематизи
руются и обсуждаются характерные черты и варианты конструкций от
дельных узлов и систем реакторов разных типов, в том числе твэлы и то
пливные кассеты, рабочие органы, приводы и каналы СУЗ, загрузка то
плива, активные зоны и корпусы реакторов. Такой подход позволяет не
только дать полное представление об основных типах реакторов, но и
подчеркнуть сходство и различие инженерных решений по одноименным
узлам различных реакторов.
Предназначено для студентов и магистров, обучающихся по напра
влению 550800 «Физика».
УДК 621.039.577.001.6(075.8)
ББК 31.46я73
Рецензенты
Кандидат физикоматематических наук, доцент СГТА
Ю.А. Соловьев
Кандидат технических наук, доцент СГТА
В.Я. Дурновцев
© Колпаков Г.Н., Селиваникова О.В., 2009
© Томский политехнический университет, 2009
© Оформление. Издательство Томского
политехнического университета, 2009
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАКТОРОВ НА ТЕПЛОВЫХ НЕЙТРОНАХ . . . . . . . .5
РЕАКТОРЫ С ЛЕГКОВОДНЫМ ЗАМЕДЛИТЕЛЕМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Характеристики легководных реакторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Реактор с водой под давлением . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Реактор ВВЭР1000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
Состав и общее описание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
Активная зона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Назначение и проектные основы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Состав и общее описание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
Описание конструкции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
Технические характеристики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
Реактор с кипящей водой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
Реактор РБМК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51
Внутриреакторные конструкции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
Тепловыделяющие сборки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
Графитовая кладка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
Реакторная установка МКЭР1500 (проект) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62
РБМКП2000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
РЕАКТОРЫ С ТЯЖЕЛОВОДНЫМ ЗАМЕДЛИТЕЛЕМ . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
Характеристики тяжеловодных реакторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
Канальный тяжеловодный реактор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
ГАЗООХЛАЖДАЕМЫЕ РЕАКТОРЫ
С ГРАФИТОВЫМ ЗАМЕДЛИТЕЛЕМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85
Основные характеристики газоохлаждаемого
реактора с графитовым замедлителем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85
Реактор MAGNOX на естественном уране с графитовым замедлителем . .89
Усовершенствованный газоохлаждаемый реактор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93
Высокотемпературный газоохлаждаемый реактор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101
ГРАФИТОВЫЕ РЕАКТОРЫ С НАТРИЕВЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ . . . . . . . .110
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117
3
Стр.3