Конструкция кассет реактора ВВЭР-1

Для реактора ВВЭР-1 (энергоблок №1 Нововоронежской АЭС) с 1957 по 1962 год было разработано 16 типов кассет, не считая проектов опытных кассет для испытаний.

Типы кассет реактора ВВЭР-1

Рабочая кассета представляет собой пучок твэлов в количестве 90 штук, заключенный в шестигранную трубу из циркониевого сплава (Zr+2,5%Nb) с толщиной 2 мм и размером «под ключ» 144 мм. Твэлы выполнены в виде трубок диаметром 10,2×0,6 мм из циркониевого сплава (Zr+1%Nb), заполненных таблетками из двуокиси урана. Твэлы в поперечном сечении пучка размещены по треугольной решетке с шагом 14,3 мм. Герметизация твэлов осуществлена верхней и нижней заглушками с помощью электронно-лучевой сварки.

Дистанционирование твэлов выполнено при помощи нижней опорной решетки и девяти промежуточных четырехъярусных дистанционирующих решеток планочного типа, а также верхней решетки. Материал дистанционирующих решеток — циркониевый сплав (Zr+1%Nb). Крепление твэлов выполнено в нижней опорной решетке пластинчатого типа шплинтующей проволокой.

Шестигранная труба скреплена с хвостовиком и головкой кассеты винтами.

Все рабочие кассеты удерживаются в активной зоне реактора блоком защитных труб с ловителями.

Кассеты с полониевым и бериллиевым источниками предназначались для повышения уровня нейтронного поля в подкритичном реакторе в целях надежного его контроля при пуске.

Компенсирующая кассета (кассета К) состоит из двух частей: верхняя часть — поглощающая надставка, нижняя часть — тепловыделяющая сборка. Части кассеты в реакторе соединяются посредством штанги привода. Длина собственно кассеты К — 3175 мм, длина кассеты в сборе — 5715 мм, масса в сборе — 323 кг.

Надставка представляет собой сварную конструкцию из концевых деталей — головки и хвостовика, скрепленных сваркой с шестигранным чехлом размером «под ключ» 144 мм. Внутри чехла размещены вкладыши из сплава СБЯ (нержавеющая сталь с содержанием бора 2 %), собранные на трубе 114×5,5 мм. В головке и хвостовике надставки встроен диффузор с отверстиями для прохода дптанги привода и продольными пазами для потока теплоносителя.

Тепловыделяющая сборка представляет собой сборку твэлов в количестве 90 штук, заключенную в шестигранную трубу из циркониевого сплава Zr+2,5%Nb (Э-125) с толщиной 2 мм и размером «под ключ» 144 мм.

Твэлы выполнены в виде трубок диаметром 10,2 мм из циркониевого сплава Zr+1%Nb (Э-110), заполненных таблетками из двуокиси урана, которые установлены в кассете по треугольной решетке с шагом 14,3 мм. Герметизация твэлов осуществлена при помощи нижней и верхней заглушек из сплава Э-110, приваренных к оболочке электронно-лучевой сваркой.

Дистанционирование твэлов осуществляется при помощи промежуточных девяти четырехъярусных дистанционирующих решеток планочного типа. Крепление твэлов производится в нижней опорной дистанционирующей решетке шплинтующей проволокой.

Верхняя и нижняя опорная дистанционирующие решетки выполнены из нержавеющей стали и крепятся соответственно к головке и хвостовику. Шестигранная труба скреплена с хвостовиком и головкой кассеты. В хвостовике тепловыделяющей сборки размещен демпфирующий стержень. В днище реактора располагается ответный демпфирующий стакан для каждой ТВС. Демпфирование кассеты при аварийном падении осуществляется за счет гидравлического сопротивления потока воды через зазоры между стаканом и стержнем. Кассета проверена на 30-кратный коэффициент перегрузки.

Кассета автоматического регулирования (кассета АР) предназначена для тонкого регулирования мощности, с целью чего внутри устанавливается подвижный стержень из поглощающего нейтроны бористого материала.

Стержень регулирующий оформлен в виде трех пластин, соединенных под углом 120°, между которыми размещены пластины из нержавеющей стали с бором, вверху заканчивается головкой под захват привода.

Кассета комплектуется твэлами в количестве 60 штук, расположенными в трех ромбических секциях (по 20 штук в каждой) с треугольным шагом 14,3 мм. Длина собственно кассеты АР — 3210 мм, масса — 197 кг.

Конструктивное исполнение органов автоматического регулирования проявилось в резкой недостаточности общей компенсирующей способности системы управления запасом реактивности. В связи с этим было принято решение о ликвидации специальных органов автоматического регулирования и использования безопасного режима компенсирующих кассет в режиме автоматического регулирования мощности.

Кассета аварийной защиты (кассета АЗ) состоит из поглощающей надставки и блока А. Надставка представляет собой трубу диаметром 125 мм с размещенными внутри вкладышами цилиндрической формы из нержавеющей стали с бором. Блок А собран из циркониевых цилиндров (сплав Э-125), насаженных на трубу. Хвостовая часть блока А заканчивается демпфером в виде стержня.

Общая длина кассеты в сборе составляет 5700 мм, общая масса — 284 кг.

Движение кассеты А в активной зоне происходит в шестигранной трубе из циркониевого сплава с внешним размером «под ключ» 144 мм и внутренним отверстием 131 мм.

Для проведения пусконаладочных работ при перегрузке активной зоны был разработан и внедрен стержень перегрузочный. В последующем не использовался.

Для экономии средств для получения тепловой энергии во всем мире давно используются тепловые насосы. Тепловые насосы позволяют экономить до 50 % бюджета для получения тепла.