Активная зона ядерного реактора с твердым замедлителем

 

Изобретение относится к эксплуатации и ремонту ядерных реакторов и может быть использовано при проведении ремонтно-восстановительных работ на ядерных реакторах типа РБМК. Целью изобретения является повышение безопасности и экологичности ядерного реактора, улучшение условий труда путем уменьшения терморадиационного изменения формы графитовой кладки. В активной зоне графитовые блоки в колоннах под топливную загрузку выполнены по крайней мере с N≥2 равномерно распределенными по внутренней поверхности осевыми канавками глубиной L=[R<SB POS="POST">вн</SB> (ΔL/L)<SB POS="POST">бл</SB>-Δ+U<SB POS="POST">Т</SB>](ΔL/Δ)<SB POS="POST">вм</SB>-(ΔL/L)<SB POS="POST">бл</SB>, где R<SB POS="POST">вн</SB> - радиус отверстия графитового блока

(ΔL/L<SB POS="POST">вм</SB> - величина распухания графита на внутренней поверхности блока в конце срока проектной эксплуатации

(ΔL/L)<SB POS="POST">бл</SB> - величина распухания графита в средней части, блока в конце срока проектной эксплуатации

Δ - радиальный зазор между технологическим каналом и блоком на момент начала эксплуатации

U<SB POS="POST">т</SB> - радиальное перемещение трубы технологического канала в конце срока проектной эксплуатации. Ширина пазов δ=2φR<SB POS="POST">вн</SB>(ΔL/L<SB POS="POST">вн</SB>/N. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„Я0„„1597935 (q1) g G 21 С 5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4471743/40-25 (22) 02.06.88 (46) 07.10.90. Бюп. Р 37 (72) В.H.Èàíeâñêèé, A.À.Òóòíîí и И.A.Tóòíîí (53) 621.039.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1182918, кл, r, 21 С 5/02, 1985. .Авторское свидетельство СССР

В 1329463, кл. 0 21 С 5/14, 1985. (54) АКТИВНАЯ ЗОНА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

С ТВГРЛЙМ ЗАМЕДЛИТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к эксплуатации и ремонту ядерных реякторон и может быть использовано при пронеде-. нии ремонтно-восстановительных работ на ядерных реакторах типа РБМК. Целью изобретения является повышение безопасности и экологичности ядерного реактора, улучшение условий труда путем уменьшения териорадиационного.Изобретение относится к области эксплуатации и ремонта канальных ядерных реакторов и может быть использовано при проведении ремонтновосстановительных работ ня ядерных реакторах типа РБМК.

Целью изобретения является повышение безопасности и экономичности ядерного реактора, улучшение условий труда эа счет уменьшения териораднационного формоизменения кладки.

В основу предлагаемого технического решения положен физический факт терморадиационного фориоизиенения графита, физическое свойство этого

2 изменения формы. графитоной кладки.

В активной зоне графитоные блоки н колоннах под топливную загрузку выполнены по крайней мере с и 2 равномерно распределенными по внутренней нонерхности осевыми канавками глубиной 1, = (R ня (д)./1 „- Д+ 1,. Я»

«(Л1/Л ) „— (dl/1) д,, где R „— радиус отверстия графитового блока; (Lll/1)8> — величина распухания графита ня внутренней поверхности блока в конце срока проектной эксплуатации; (dl/1)6- — неличийа распухания графита в средней части блока н конце сро.ка проектной эксплуатации; Й- радиальный зазор между технологическим каналом и блоком ня момент на1ала .эксплуатации; U — радиальное перемещение трубы технологического канала в конце срока проектной эксплуатации.

Ширина пазов d = 2и R в„ 42 /1)8, /n. .3 ил. материала первовя уменьшить свои размеры (усадка) цод действием облучения, я затеи при достижении наперед определенного (для конкретг ной марки гряфитя} флюенса увеличивать размеры (вторичное распухание), я также то, что флюенс по зонам сечения графитового блока для одного и того же иоиента времени неодинаков (уменьшается от поверхности отверстия к внешней поверхности блока). В связи с этии происходит коробление блока, особенно заметное прп достижении критической величины флюенся.

Поэтому в данной активной зоне гра1597935 (1)

d1 41 (— ) -(— )

1 ан 1 и шириной

2fi R вн 41 (— )ан и 1 (2) 35

На фиг. 1 представлено сечение графитового блока с осевыми канавка- . ,ми; на фиг. 2 - графиты скорости искривления графитовых колонн (S) пери-.. ферийньж рядов активной зоны реакто- 40 ра, состоящей из блоков без канавок (кривая 1) и с осевымя канавками, расположенными одна относительно другой под углом 45,. глубиной I. 33 мм и толщиной д = 4,5 мм и Н и = 57 мм 45 (кривая 2), при радиальном коэффициенте неравномерности 0,7 и длине полуряда 25 ячеек; на фиг. 3 . — графики перемещений внутренней поверхности в блоках без канавок (кривая 3) и - 50 в блоках с канавками (кривая 4) при тех же геометрических и рабочих параметрах.,, Первоначально из конструкционных соображений, технологических возможностей нанесения канавок на их внут55 реннюю поверхность выбирают число на.носимых канавок B количестве ll pj 2, в частности для графитового блока тао

3. фитовые блоки в колоннах под топливную загрузку выполнены. rto крайней мере с n ) 2 равномерно распределенными по внутренней поверхности осевыми канавками глубиной:

d1

R (--) — 4 + U вн 1 Ел т

L где к „ — радиус отверстия графитового блока;

4» (--)в„- величина распухания графита 5 на внутренней поверхности блока н конце срока проектной эксплуатации;

А1 ! †) — величина распухания графита

1 л 20 в средней части блока в конце срока, проектной эксплуатации;

4 — радиальный зазор между технологическим каналом и бло- 25 ком на момент начала эксплуатации;

И вЂ” радиальное перемещение трубы технологического канала в конце срока проектной эксплуатации, ких канавок лучше сделать шесть или восемь. Затем ло формулам (1) и (2) определяют глубину канавок Ь и их ширину г . При этом величины R u . и д определяют из конструкционной геометрии графитового блока, U — расчетным путем по методике норм прочности, значение распухания для данной марки графита определяется из справочньж таблиц. После этого по известной технологии на остановленном реакторе извлекают трубу технологического канала (ТК) и с помощью известных приспособлений и инструмента выполняют канавки. Затем устанавливают, технологический канал в измененную таким образом колонну графитовой кладки реактора.

В общем случае количество осевых канавок, которые являются зонами разгрузки внутренних слоев графитового блока, можно .сделать сколь угодно. много (чем больше, тем лучше) с точ- . ки зрения долговечности блока» Однако сама технологическая операция выполнения таких канавок в период капитальных ремонтов действующих блоков с канальными ядерными реакторами требует дополнительных затрат времени и, самое главное, увеличения (ухудшения условий труда) коллективной дозы облучения обслуживающего персонала. С этих позиций количество выполняемых канавок должно. быть минимальным, т.е. равным двум (для однородного материала). На практике имеют дело с анизотропными конструкционными материалами, что требует создание большего количества (шестьвосемь) зон разгрузки (осевых кана« вок).

Точное потребное количество осевых канавок (2, 4, 6, ...), необходимое .для практического решения технической задачи по увеличению срока эксплуатации канальных ядерных реакторов, зависит от ряда факторов, определяемых технологической наследственностью конструктивной системы: труба технологического канала — кольцо твердого контакта — графитовых . блоков. В частности, для этого надо знать,по какой технологии изготовлена труба технологического канала, разброс исходных данньж по физико» механическим свойствам конструкционных материалов систейы. Вместе с этим

1597935

Формула изобретения для обоснованного выбора количества осевых канавок (2, 4, 6, ...) .необходимо знать начальные (монтажные) зазоры (в поле заданных допусков) между графитовым блоком и канальной 5 трубой. Поэтому в общем случае по ! разгрузке внутренней части графитового блока и повышения его рабочего ресурса .требуется выполнить осевые канавки " пазы для уменьшения неод- нородности поля деформации в количестве большем двух, и в инженерной практике уточнить их количество расчетом.

Устройство работает следующим образом.

Под действием неравномерного облучения происходит формоизменение графита и возникают терморадиационные напряжения. В области температур

500 — 600 С графит первоначально усаживается (до дозы облучения 1 10 нейтр/см2, F. 3 О, 18 МэВ), i .достигая в максимуме усадки 1Ж, а эа- 25

:тем начинает увеличивать свои линей;ные размеры, достигая распухания

107. при дозе облучения, равной

2,Sх10 пейтр/см, что соответствует

30 годам эксплуатации реактора

РБМК-1500 и примерно 45 годам работы реактора РБМК-1000.

Перемещения графитовых колонн, из которых состоит активная эона, определяются формоиэменением графитовых блоков. На стадии усадки внутренний диаметр блока R р (фиг. 1) уменьшается под действием процесса сворачивания слоев графита, заключенных между внутренними и наружными поверхностя- 40 ми, так как внутренние слои усаживаются скорее иэ-эа большего потока в центре, при этом внутренние разрезы. компенсируют эти перемещения, так .как перемещения графита, заключенного между пазами, относительно центра отверстия противоположны по знаку.

На стадии распухания процессы повторяются, но так как усадка сменилась распуханйем, то на этой стадии графитовый блок в целом разворачивается, увеличивая диаметр внутреннего отверстия, а пазы компенсируют эти перемещения.

Таким образом, достигаются уменьшение перемещений, внутреннего отверстия графитового блока, что снижает температуру графита и улучшает физику реактора, снижаются напряжения в гряфптовом блоке до уровня, ко. торий гаряптирует неизменность геометрических параметров конструкции.

Пример. В этом случае ремонта кладки реактора РБМК выбирают число канавок, равное n = 8. Для исходdl ных данпых В „= 57 мм1 () ;„—

dl = О 0475; (- ) ьн = 0 1; д= 1,7 мм;

U = О, 7 мм, по формулам (1) и (2) определяют L = 33 м и d = 4,5 мм.

Извлекают ТК и, используя механическую фреэу на жесткой штанге с направляющими и активным оТсосоМ продуктов резания, выполняют и канавок, равномерно расположенных по окружности отверстия графитового блока ня глубину L = 33 мм fUHpHHoH сР= 4,5 мм.

После этого устанавливаем новый ТК в подготовленное таким образом отверстие графитовой колонны.

Проведенная операция позволяет уменьшить радиационное формоизменение графитовой колонны v тем самым увеличить срок эксплуатации активной зоны (фиг. 2 и 3).

Изобретение позволяет улучшить экономичность ядерной паропроизводя-. щей установки эа счет увеличения срока ее эксплуатации, уменьшения числа, калибровок отверстий колонн, что позитивно сказывается на радиационной обстановке в центральном зале реактора и улучшает условия труда обслужи.вающего персонала.

Кроме того, наличие канавок увеличивает работоспособность системы контроля целостности ТК, так как в этом случае уменьшается газовое сопротивление тракта, и не происходит распространение влажности по соседним ячейкам, где ТК герметичные.

Последнее позволяет эксплуатировать реактор в более безопасном режиме. Вместе с тем уменьшение количества графита в графитовых блоках также способствует повышению безопасности канальных реакторов, в частности типа РБМК, так как уменьшается паровой коэффициент реактивности.

Активиая эона ядерного реактора с твердым замедлителем, образующим

7, 1597935 графитовую кладку s виде колонн с осевым отверстием под технологические каналы, о т л и ч а ю щ а яс я . тем, что, с целью повышения безопасности и экономичности ядерного реактора, улучшения условий труда .за счет уменьшения терморадиационного . формоизменения кладки, графитовые блоки в колоннах под топливную загрузку выполнены по крайней мере с и 2 равномерно распределенными rro внутрейней поверхности осевыми каналами глубиной L, определяемой из соотношения где К ан - радиус отверстия графитового -блока;

dl (-l)bv " величина распухания графита на внутренней поверхности блока в конце проектного срока эксплуатации;

dl (--)gz- величина распухания графита в средней части бло10 .ка в конце проектного срока эксплуатации ф -.радиальный зазор между, технологическим-каналом и.блоком на момент нача13 : ла эксплуатации;

От - радиальное перемещение трубы .технологического канала в конце срока: проектной эксплуатации

26 при этом ширину пазов определяют по зависимости

2ИЯ®н ()ая л .41, 1 ф ВВ май «мер и

1597935

1т 10 нейтp см

22не7,тв см

Составитель А.Цыганов

Техред М.Ходанич Корректор М.Пожо

Редактор Н.Бобкова

Заказ 3059 Тираж 348 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и .открытиям при ГКНТ С СР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101