Опыт эксплуатации кассет реакторов ВВЭР-440

С 1980 г. для всех реакторов ВВЭР-440 начато изготовление кассет по единой документации, за исключением топлива АЭС «Ловииза» в Финляндии (отличия в способе изготовления кассет и геометрии топливных брикетов). В 1987 году на блоки АЭС «Ловииза» стали поставляться кассеты, в твэлах которых загружалось таблеточное топливо. В связи с конструктивными отличиями указанных типов реакторов, условия эксплуатации кассет в каждом типе реакторов были различными с точки зрения гидродинамического воздействия на элементы и узлы кассет.

Реакторы ВВЭР-440 были спроектированы для работы в базовом режиме эксплуатации с возможностью ограниченного участия в недельном и суточном регулировании мощности электрической сети. Проектом предусматривалась ежегодная перегрузка одной трети кассет активной зоны. В выгруженной партии кассет расчетная глубина выгорания топлива по проекту составляла 28,6 МВт*сут/кг U.

Первые годы эксплуатации (с 1974 по 1979 гг.) реакторов типа В-179 характеризовались относительно значительным количеством отказов по причине высокого содержания влаги и других примесей в топливе и, как следствие, коррозионным повреждением оболочек твэлов. После улучшения технологии изготовления топлива, в частности, таблеточного варианта, процент выхода из строя топлива, начиная с 1979 г., значительно уменьшился.

Ввод в эксплуатацию к 1975 г. первых блоков В-230, в особенности на АЭС «Норд» в ГДР, АЭС «Козлодуй» в Болгарии и Кольской АЭС в России, характерен отказом ТВС кассет АРК по причине больших вибрационных нагрузок на узлы и элементы кассет из-за превышения проектного расхода теплоносителя в каналах АРК и недостатков конструкции кассет, приводящих к фреттинг-износу чехла и твэлов. Приведение в соответствие проекту расхода теплоносителя через каналы АРК и модернизация конструкции ТВС кассет АРК исключило указанные повреждения.

Лучшие показатели надежной работы кассет наблюдаются в реакторах типа В-213. На ряде блоков не выявлено ни одного разгерметизированного твэла (АЭС «Пакт», АЭС «Дукованы»). На других блоках отмечается низкий процент разгерметизированных твэлов (0,00007%), что не выше лучших мировых достижений.

Однако следует отметить ряд эпизодов, связанных с отказом кассет. На 2-м блоке АЭС «Ловииза» в период с 1992 по 1995 гг. обнаружено засорение кассет смолами, попавшими в теплоноситель первого контура от разрушенных фильтров специальной водоочистки. Попадание смол в пучок твэлов привел к перегреву оболочек и, соответственно, к повышенной их коррозии.

На 2-м блоке Ровенской АЭС после первого года опытно-промышленной эксплуатации в 5-годичном топливном цикле 66 рабочих кассет (кассеты, профилированные по поперечному сечению пучка средним обогащением 4,21%, 17 топливная кампания) в ППР-99 по результатам КГО выявлены три негерметичные кассеты из числа кассет опытной партии, причем одна кассета с превышением критерия отказа. Причина отказа — попадание посторонней твердой частицы в пучок твэлов из теплоносителя (выявлена в результате послереакторных исследований).

Данные для анализа работоспособности кассет получены из результатов послереакторных исследований кассет с герметичными твэлами, проработавших от трех до шести топливных циклов с различными глубинами выгорания. Получены следующие данные:

  • механические и коррозионные повреждения на чехлах, головках и хвостовиках отсутствуют. На внутренней поверхности чехлов имеются следы касания дистанционирующих решеток. Удлинение чехла составляет не более 2 мм, максимальная стрела прогиба составляет 2,4 мм, угол скручивания — 0,4 градуса;
  • удлинение твэлов составляет величину, пропорциональную выгоранию;
  • диаметры твэлов уменьшаются до выгорания ~ 40-45 МВт сут/кг урана, а при больших выгораниях диаметр твэлов изменяется незначительно;
  • наружная поверхность всех исследованных твэлов, как правило, покрыта равномерной темной окисной пленкой толщиной, не превышающей 8 мкм. В оболочках выявилось небольшое количество пластинчатых гидридов циркония, размер которых не превышал 100 мкм. Содержание водорода в облученных оболочках всех твэлов находится в пределах (3—6)х10_3% массовых;
  • механические свойства циркониевых оболочек твэлов и узлов кассеты из нержавеющей стали сохраняют свои высокие характеристики;
  • выделение газообразных продуктов деления в среднем не превышает 0,03% и составляет давление менее 0,3 МПа при исходном давлении гелия 0,1 МПа;
  • таблетки сохраняют исходную конфигурацию во всем диапазоне исследованных выгораний. Пористость и распределение пор в таблетке изменяется в сторону уменьшения от периферии к центру. Пористость и средний размер пор составляет соответственно 6% и 0,8 мкм на периферии и 3% и 1,11 мкм в центре. Температура в центре топливных таблеток исследованных кассет не превышала 1500 °С.

Результаты послереакторных исследований кассет и твэлов подтверждают надежную их работоспособность в базовом режиме эксплуатации. Облученные оболочки твэлов сохраняют высокий запас пластичности. Механические свойства оболочек твэлов после работы в реакторе в течение пяти лет до среднего выгорания в кассете 48,95 МВт-сут/кг урана существенно не отличаются от механических свойств оболочек твэлов, которые проработали в реакторах в течение трех лет до среднего выгорания около 32 МВт*сут/кг урана.

В связи с тем, что по тепловым нагрузкам на твэлы в реакторах ВВЭР-440 имеется большой запас, часть блоков переводилась на мощность выше номинальной. Так 1- и 2-й блоки Кольской АЭС эксплуатировались на мощности 105—107% номинальной в течение второго и третьего топливных циклов, одну кампанию на мощности 107% проработал блок Ровенской АЭС, а 1-, 2-й блоки АЭС «Ловии-за» эксплуатируются на повышенном уровне мощности 109% номинальной с 2000 г., причем на блоках АЭС «Ловииза» «малая» активная зона (313 кассет).

При повышенном уровне мощности подогрев теплоносителя в наиболее напряженных кассетах не превышал разрешенного для номинальной мощности.

Каждое производство нуждается в качественном обеспечении снабжения электроэнергией и проведении плановых электротехнических работ. В современном мире давно принято заказывать данные работы у инициализируемых организаций. Аутсорсинговые электромонтажные услуги оказывает компания «АСТО».

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector