Высокотемпературный опыт

Smith, для AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 06.09.2016

Мы публикуем статью, подготовленную для электронного издания AtomInfo.Ru, давним активным участником нашего форума. По его просьбе, в авторстве указывается только его ник на форуме Smith.

Материал подготовлен на основании доклада представителя экспертной группы по исследовательскому реактору AVR, который был представлен на первой международной конференции по ядерным рискам, состоявшейся в 2015 году в Австрии.

Реактор AVR (от герм. Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor) - высокотемпературный исследовательский реактор, программа подготовки концепт-проекта которого стартовала в Германии в 1959 году.

Сооружение установки началось в 1961 году и продолжалось около пяти лет. В промышленную эксплуатацию установка была пущена в 1967 году, проработав до момента окончательного останова 21 год.

В качестве теплоносителя в реакторе AVR использовался инертный газ гелий, а в качестве замедлителя выступал графит. Для загрузки активной зоны требовалось порядка 100 тысяч сферических твэлов, содержащих уран-235 и торий-232.

Каждый твэл, в свою очередь, содержал внутри себя от 10 тысяч до 40 тысяч штук топливных микрочастиц, покрытых защитной оболочкой (Рис.1).

Рис.1. Структура твэла реактора AVR.

Согласно принятым конструктивным решениям, шаровые твэлы засыпались в активную зону сверху (Рис.2), а продувка зоны теплоносителем (гелием) осуществлялась снизу вверх. Парогенератор располагался выше активной зоны (Рис.3).

Рис.2. Система засыпки топлива реактора AVR.

Рис.3. Принципиальная схема реактора AVR.

В течение срока эксплуатации реактора AVR были проведены тесты с использованием 15 типов сферических твэлов с различными вариантами состава топливной композиции и защитных покрытий.

Как правило, одновременно в активной зоне находилось от шести до восьми различных типов твэлов.

Конструкция реактора изначально AVR не позволяла вести непрерывные измерения динамики температуры твэлов и теплоносителя сразу в нескольких точках активной зоны. На основании "дискретных" измерений оперативным персоналом регулярно определялась средняя температура газа на выходе из активной зоны.

В результате было принято решение о постепенном увеличении температуры газа на выходе с 700°С в начале эксплуатации установки до примерно 950°С к 1974 году.

В 1970, 1972 и 1986 годах были проведены три специальных измерения максимальной температуры сферических твэлов. Измерение 1986 года показало, что температура в активной зоне превышала 1280°С. Это никак не коррелировало с имевшимися расчётными величинами.

Детальный анализ произошедшего показал, что среди причин, приведших к подобной нестыковке расчётных и экспериментальных температур, фигурируют как недостатки в моделировании процессов внутри активной зоны и первого контура реактора, так и слабые места в применявшихся методах измерения.

Недостатки в моделировании заключались, в частности, в отсутствии учёта байпасирования теплоносителя, недостаточном понимании поведения потока топлива, использовании до 1984 года только 2D-моделирования.

Вторым настораживающим фактором стало то, что вплоть до 1973 года активность первого контура находилась в пределах нормы, однако после стало наблюдаться резкое, на несколько порядков, увеличение содержания в нем различных радионуклидов, таких как цезий-137 и стронций-90.

Попадание указанных радионуклидов в теплоноситель первого контура возможно различными путями. Среди вероятных вариантов: продукты деления из дефектных сферических твэлов, возможная диффузия через неповреждённые покрытия твэлов, а также частицы загрязнённой графитовой матрицы вне твэлов.

На вероятность загрязнения первого контура могут влиять как тип самого твэла и его покрытия, температура эксплуатации, достигнутый уровень выгорания, так и условия, в которых твэл находился до его загрузки в активную зону.

Экспертиза показала, что в случае реактора AVR к повышению активности первого контура привело качество части использовавшихся сферических твэлов и их покрытий, превышение установленных эксплуатационных параметров по температуре, а также неточное определение периода (времени) облучения и глубины выгорания топлива.

Последняя причина тесно связана со спецификой формирования активной зоны AVR методом засыпки сферических твэлов (см. Рис.2 и Рис.3).

В общем и целом, по итогам эксплуатации реактора AVR можно констатировать имевшие место существенные недостатки в части применявшихся методов моделирования и систем измерений, а также отсутствие комплексной стратегии проведения необходимых измерений.

Это выразилось, к примеру, в отсутствии измерений температуры активной зоны в промежутке между 1972 и 1986 годами, что могло бы существенно облегчить задачу понимания природы и предотвращения наблюдавшегося термического эффекта.

Всё это в совокупности с серьёзным инцидентом с парогенератором в 1978 году даёт основания полагать, что в период эксплуатации реактора AVR его оператор, а также конструкторские и научные организации, поддерживающие развитие высокотемпературного направления в целом, не уделяли должного внимания вопросам безопасности инновационного по своей сути реактора.

Ключевые слова: История, ВТГР, Германия, Статьи, Smith

---

Другие новости:

AREVA изготавливает новую партию MOX-топлива для АЭС "Takahama"

Завершая, тем самым, исполнение второго контракта от 2008 года.

Сайт AtomInfo.Bg отмечает пятилетний юбилей

AtomInfo.Ru поздравляет наших болгарских коллег.

Первый камень на второй очереди Бушера заложат 10 сентября

Об этом заявил Салехи.

---

---

---

---

Поиск по сайту: