Перегрузка ядерного топлива (ЯТ) на энергоблоках (ЭБ) с ВВЭР осуществляется при полностью остановленном ЯР и обычно совмещается с ремонтом оборудования. Для ЭБ с ВВЭР перегрузка ЯТ имеет две важные особенности:
1) перегрузка топлива связана с изменением геометрии активной зоны ЯР;
2) перегрузка топлива оказывает особое влияние на остаточное тепловыделение в активной зоне ЯР. Первая особенность во многом определяет ядерную безопасность ЭБ, а вторая требует организации сложных технологических систем охлаждения из-за необходимости сохранения в работе тепломеханического и электромеханического оборудования, насосов, средств и приборов контроля.
Основными документами, определяющими технологию перегрузки ЯТ с остановкой ЭБ, являются:
- инструкция по перегрузке ЯТ на ЭБ;
- программа и график ремонтов;
- программа и рабочий график перегрузки ТВС.
В программе перегрузки ЯТ, разрабатываемой персоналом АЭС, определяются важнейшие укрупненные этапы перестановки основных групп ТВС, а также порядок и перечень транспортно-технологического оборудования, используемого при перемещении ТВС. Рабочий график перегрузки ЯТ подробно описывает для каждой ТВС маршрут ее движения: номер и тип ТВС, координаты ячейки активной зоны или БВ, откуда извлекается ТВС, а также ячейки, куда она устанавливается.
Перегрузка ЯТ в ВВЭР может осуществляться «мокрым» или «сухим» методом. При «мокром» методе перегрузки транспортнотехнологические операции по перемещению отработавших ТВС из активной зоны в БВ проводятся под слоем воды (в бассейне перегрузки шахте). При «сухом» методе отработавшие ТВС транспортируются к БВ в защитном металлическом контейнере во воздуху.
Для перегрузки ЯТ используются перегрузочные машины. Мост перемещается над ЯР и БВ. На мосту имеется передвижная тележка с рабочей штангой и системой телевизионного контроля. Мост и тележка перемещаются во взаимно-перпендикулярных направлениях. Этим обеспечивается возможность автоматического или дистанционного вывода перегрузочной машины в точку с заданными координатами в активной зоне или БВ.
После остановки ЭБ, расхолаживания ЯР, ввода борной кислоты в теплоноситель первого контура для обеспечения необходимой под-критичности активной зоны снимают верхний блок (крышку) и блок защитных труб ЯР, закрывающие доступ к активной зоне. Крышку и блок защитных труб ЯР помещают в цилиндрические колодцы вблизи ЯР (в качестве временного варианта крышку реактора размещают на полу центрального зала). Все операции по разборке выполняются при условии заполнения ЯР теплоносителем до уровня главного разъема. В БВ уровень воды поднимается до отметки б:
Схема транспортно-технологического оборудования для перегрузки топлива на ЭБ с ВВЭР: 1 — реактор; 2 — перегрузочная машина; 3 — мостовой кран: 4 — транспортный коридор; 5 — чехлы для отработавших ТВС; а — нормальный уровень воды в бассейне выдержки; б — уровень воды во время перегрузки топлива
Этот уровень несколько превышает нормальный уровень, характеризуемый отметкой а перегружаемых ТВС. До отметки б заливается борированной водой реакторный зал, бассейн (шахта) перегрузки, БВ и помещения с гнездом установки чехлов со свежими ТВС. Концентрация борной кислоты в бассейнах перегрузки и выдержки и в колодце под установку чехлов с ТВС составляет для ВВЭР-440 12 г/кг, а для ВВЭР-1000 — 16 г/кг. После того как установится одинаковый уровень воды в бассейнах перегрузки и выдержки и колодце под установку чехлов со свежими ТВС извлекаются гидрозатворы и приступают к собственно перегрузке ТВС. Для обеспечения биологической защиты и надежности охлаждения ТВС все операции по перегрузке ЯТ проводят под слоем воды толщиной 2- 3 м. Сквозь слой воды возможно визуальное наблюдение за перегрузкой. В случае необходимости во время перегрузки заменяют органы СУЗ. Продолжительность перегрузки ЯТ для ВВЭР составляет 15-25 сут.
При частичной перегрузке ЯТ один раз в год проводятся замена 1/3 и внутренние перестановки выгоревших ТВС в зависимости от схемы перегрузки. Постоянное присутствие в ЯР частично выгоревших ТВС предопределяет необходимость непрерывной работы системы расхолаживания ЭБ. До 30-40% общей трудоемкости всех операций при частичной перегрузке составляют внутренние перестановки части выгоревших ТВС, оставляемых в ЯР для дальнейшей работы.
Перегрузка с полной выгрузкой ТВС из ЯР проводится раз в четыре года с целью инспекционной проверки корпуса ВВЭР. При этом извлекаются все ТВС и внутрикорпусные устройства ЯР. ТВС располагают в БВ, а внутрикорпусные устройства — в специальных помещениях центрального зала ЭБ. Для соблюдения симметрии активной зоны сначала выгружаются только ТВС одного типа из симметричных ячеек, затем выгружаются ТВС другого типа, но также из симметричных ячеек. При этом в соответствии с правилами ядерной безопасности (ЯБ) должно быть исключено образование локальных критических масс в объеме активной зоны. С этой целью сначала выгружают наименее выгоревшие ТВС (с наибольшим запасом реактивности), а в последнюю очередь — поглощающие материалы. После инспекционной проверки корпуса ЯР вновь загружают ЯТ из БВ группами ТВС, как свежих, так и ранее отработавших, располагая их по симметричным ячейкам активной зоны в соответствии с картограммой новой топливной загрузки и рабочим графиком перегрузки ТВС. Обратный процесс загрузки ЯТ в ЯР выполняется также с соблюдением всех правил ЯБ.