11

Международное сотрудничество в

области исследования ядерного

топлива водоохлаждаемых реакторов

в обоснование совершенствования его

характеристик

2009

2

ВНИИНМ- разработчик твэлов для российских и зарубежных АЭС

Россия 31

Украина 15

Словакия 6

Болгария 2

Венгрия 4

Чехия 5

Литва 1

Армения 1

Финляндия

2

Китай 1

Иран 1

Индия 2

3

Этапы развития ядерного топлива ВВЭР-440

Внедрение/Год

до 1997 г. 1998-2002 2003-2007 с 2009

Тип ТВС штатная РКчехловая

штатная РКчехловая

РК второго поколениячехловая

РК третьего поколения

бесчехловая

Тип пучка твэлов

непрофили-рованный

профилиро-ванный

профилированный, УГТ

Среднее обога-щение подпитки, % по U235

3,60 3,82 4,25 4,80

Количество ТВС подпитки, шт. 105 84 66 60

Выгорание топлива, МВт·сут./кг U

36 45 57 65

Топливный цикл

3-х годичный 4-х годичный 5-ти годичный 6-ти годичный

Расход природ-ного урана, кг/МВт·сут

0,256 0,209 0,184 0,180

4

Этапы развития ядерного топлива ВВЭР-1000Внедрение/Год до 1997 с 1998 с 1998 с 2003 с 2006

Тип ТВС ТВС (ТВС-М)

УТВС ТВСА ТВС-2 ТВСА- ТВС-2М

Тип каркаса НК, ДР –сталь

НК, ДР – Э110

НК, ДР, уголок –

Э635, Э110

НК, ДР –Э635, Э110

НК, ДР, уголок –

Э635, Э110

НК, ДР – Э635, Э110

Тип поглотителя

СВП УГТ

Среднее обогащение подпитки, % по U235

4,31 3,77 4,26 4,25 4,6 4,625

Количество ТВС подпитки, шт.

54 48 42 54 36

Выгорание топлива, МВт·сут/кгU

49 49 55 55 68

Топливный цикл

3-х годичный

4-х годичный

4-х годичный

3*350-370 эфф. сут.

5-ти годичный

Расход природ-ного урана, кг/МВт·сут

0,240 0,205 0,199 0,210 0,193…0,187

5

Инновационное совершенствование ядерного топлива для реакторов ВВЭР

•Топливные циклы 3x450, 5x320 и т.д., выгорание твэла до 72 МВтсут/кг U

•Форсирование мощности ВВЭР-1000 и ВВЭР-440

•Топливный цикл на базе кассет второго и третьего поколения

•ВВЭР-440 (выгорание твэла до 65 МВтсут/кг U)

6

Ядерное топливо для ВВЭРпроекта АЭС-2006

•Обеспечение глубокого выгорания твэла до 75-80 МВтсут/кгU

•Увеличение ресурса до 46 тыс. эфф. Часов

•Повышение температуры оболочек твэла до 358 °С при паросодержании в теплоносителе до 13% масс.

•Обязательность возможности маневрирования мощностью N=100-75-100 %

•Безусловное обеспечение критериев безопасности

7

Проектирование твэлов, разработка циркониевых изделий и топливных таблеток

ВНИИНМ• Проектирование твэлов•Zr-сплавы и технология

изделий• Таблеточное топливо

ОАОТВЭЛ

МСЗ

НЗХК

ЧМЗ

8

Конструирование твэлов

• Базовые требования к термомеханическому конструированию твэлов

• Специальные требования Заказчика к методологии и коду для термомеханического конструирования

Масштаб анализа-критерии конструирования должны находиться в соответствии с принципами,

определенными в US NRC 4,2-для каждой референсной конструкции твэла дополнительный анализ по взаимодействию топлива с оболочкой должен быть представлен ля верификации при режимах Condition 2

Информация технической поддержки

Все коды, модели, корреляции, методологии должны быть полностью документированы и направлены Заказчику для утверждения перед применением. Подготовленная

поддерживающая информация должна содержать следующие документы:

Описание кода

(CDD)

Детальное описание кодов,

моделей и корреляций,и их

область действия

Квалификация кода(CDD)

Детальное описание испытаний и баз данных, используемых для калибровки,

верификации и установления аналитических моделей и кореляций,

связанные неопределенности, анализы бенчмарков и расчетов, установление области валидации и применимости различных моделей и кодов в целом

Отчет по методологии конструирования твэла

(MR)Детальное описание

конструкторских основ, критериев, методологий, включая методологию по

созданию нейтронных данных. Детальное описание

используемых компьютерных кодов и физических моделей.

Конструкторский отчет (DR)

Полное описание различных характеристик

топливных таблеток, оболочек твэлов,

фиксатора. Результаты термомеханического

конструирования и анализа с использованием

утвержденных кодов и методологий

9

«Institutt for Energiteknikk»

Реакторный проект «Halden» ОЭСР

Программа исследований топлива и материалов

Реактор МИР

МАГАТЭ

Верификация кодов СТАРТ-3 и РАПТА-5

БОР-60

FUMEX-3

10

FUMEX-II

3rd Research Contract MeetingIAEA Vienna

5 - 8 December 2005 Overview of high priority cases

Fuel Modelling at Extended Burnup: IAEA Coordinated Research Project FUMEX-II

J. Killeen, V. Inozemtsev (IAEA – Austria), J. A. Turnbull (Independent Consultant – Austria)

11

Ramp

LOCA

FGR

Large grain

U-Gd

Halden Reactor

12

Halden Reactor

Топливо высокого выгорания

Увеличение размера зерна,уменьшение

стехиометрии,оптимизация пористости

Повышение теплопроводности

Понижение доспекаемости

Уменьшение г.п.д. на границах зерен

Понижение выхода г.п.д. при скачках мощности (RIA, Condition 2)

Повышение порога PCI

47

13

Rzhezh Project (RVS 3 loop)

14

15

16

17

PCMI

PCI

H-induced failures

18

Эксплуатация топлива без ограничений(устранение или снижение барьеров в нормальных режимах эксплуатации)

Экспериментальное обоснование

области надежнойэксплуатации

Развитие конструкции твэла

Модернизация и совершенствование

расчетных кодов(снижение

консерватизма)

Развитие циркониевых

сплавов

Разработка топливныхкомпозиций

19

20

Спасибо за внимание !