Активная зона — часть ядерного реактора, содержащая ядерное топливо,
обеспечивающая заданную мощность и условия для инициирования и
поддержания управляемой цепной реакции деления ядер [24].
Ниже приведены основные конструкционные характеристики активной зоны
ВВЭР-1000.
в патрубке реактора (вход/выход) ..............................9,8/11
в активной зоне (средняя)......................................5,5
Среднее время работы между перегрузками топлива,
с................25,2-106
Средняя удельная энергонапряженность объема активной зоны, кВт/л 111
Число механизмов регулирования ..................................109*
* Только в V блоке НВАЗС, в серийных — 61.
Активная зона реактора набирается из ТВС
определенной форумы в соответствии с картограммой загрузки реактора. ТВС
устанавливаются в опорные ячейки днища шахты своими хвостовиками. В
отечественных реакторах ВВЭР-440, ВВЭР-1000 хвостовики ТВС
конструируются цилиндрической формы, при этом переходная часть от
шестигранника к цилиндру выполняется в виде сферы. Сферическая
поверхность ТВС опирается на конусную часть опорного элемента, тем самым
упрощается технология монтажа активной зоны и препятствует межкассетным
протечкам теплоносителя на входе в зону. Для ориентации ТВС в плане на
ее хвостовике предусматривается фиксирующий штырь.
Установленные в реактор ТВС сверху
прижимаются блоком защитных труб. В зависимости от конструкции головок
ТВС (см. рис. 2.8, 2.11, 2.12) на нижней плите БЗТ выполняются ловители
ТВС различной формы. На БЗТ реактора ВВЭР-440 ловители ТВС
сконструированы в виде конйческих втулок, которые входя в цилиндрическую
часть головок сборки (см. рис. 2.12), дистанцио-нируя их в плане
активной зоны. При этом нижняя плита БЗТ опирается на подпружиненные
штыри ТВС, что позволяет компенсировать технологические допуски при
изготовлении ТВС, а также исключает термические напряжения в сборке,
возникающие при -разогреве и охлаждении реактора. В реакторе ВВЭР-1000
цилиндрические части головок ТВС (см. рис. 2.11) входят в цилиндрические
ячейки нижней плиты блока защитных труб и происходит «разбор» ТВС с
определенным шагом^ Компенсация технологических допусков и термических
напряжений происходит за счет подпружиненных штырей на перфорированной
ТВС и подпружиненной головки пучка пэлов на безчехловой ТВС. Конструкция
подпружиненных элементов головки ТВС обеспечивает зажатие ТВС в
реакторе, выход из строя какой-либо пружины не повлияет существенно на
усилие зажатия. Запас по превышению зажатия ТВС над гидродинамической
силой при максимальном расходе теплоносителя обычно рассчитывается на
15—25 %.
В регулирующих ТВС активной зоны и защитных трубах БЗТ перемещаются
поглощающие стержни, обычно выполняемые в виде пучка пэлов, который
соединяется с приводом СУЗ через штангу.
Штанга конструируется в виде цилиндрической рейки и перемещается на
длину, равную рабочему ходу. Нижний конец штанги имеет байонетный захват
и пружинный блок для демпфирования штанги при сбросах в режимах
аварийной защиты.
Аварийное опускание рабочего органа СУЗ нижнее положе-ние
происходит самоходом под действием веса поступательно движущейся штанги
привода и пучка пэлов при обесточивании привода СУЗ. Дойдя до нижнего
положения, штанга через траверсу пучка пэлов ударяется об опорную
поверхность головки ТВС, после чего штанга и пэлы продолжают движение,
испытывая при этом торможение пружинными демпферами, в результате чего
движение приобретает быстрозатухающий колебательный характер.
Кроме СУЗ реактора, основанной на механическом принципе,, воздействие на
реактивность осуществляется также химическим: способом; обычно системой
борного регулирования осуществляется компенсация медленных изменений
реактивности, обеспечивается подкритичность реактора в холодном
состоянии и при перегрузке топлива и поддерживается необходимая
эффективность механических органов регулированияхХимическое
регулирование осуществляется изменением количества жидкого поглотителя
(концентрации борной кислоты) в теплоносителе с помощью системы
продувки-подпитки первого контура, которая вводит борную кислоту в
контур или выводит из контура с заданной скоростью в зависимости от
необходимости Предусматривается непрерывный автоматический контроль
концентрации борной кислоты в теплоносителе реактора и других системах
первого контура.
В аварийных режимах разрыва главных трубопроводов подача: борной кислоты
в реактор осуществляется с помощью системы аварийного . охлаждения зоны,
которая обеспечивает аварийный залив активной зоны из емкостей,
содержащих водный раствор борной кислоты под давлением; аварийный впрыск
кислоты высоконапорными насосами и подачу борного раствора
низконапорными насосами. Концентрация борной кислоты, подаваемой
устройствами САОЗ в реактор, должна быть достаточной для поддержания
активной зоны в подкритичном состоянии в течение всего процесса
аварийного расхолаживания.
При пуске, расхолаживании и эксплуатации ядерного реактора на блочный щит
управления энергоблока выдается и регистрируется информация о
распределении температур, энерговыделения и других теплотехнических и
физических показателях реактора. Информация предназначена для
формирования и выдачи сигналов в системе автоматического регулирования,
сигнализации, аварий* ной защиты и блокировки. Срабатывание
сигнализации, аварийной защиты и блокировок происходит при отклонении
контролируемых параметров от допустимого значения.
Как правило, в реакторе предусматривается контроль следующих параметров:
температуры теплоносителя на выходе из ТВС; давления теплоносителя на
выходе из активной зоны; перепада давления на активной зоне;
концентрации борной кислоты в теплоносителе; уровня теплоносителя в
реакторе; температуры корпуса реактора; плотности главного
разъема^реактора, приводов СУЗ, датчиков термоконтроля и энерговыделения
на крышке реактора; плотности нейтронного потока.
Модернизация активных зон ВВЭР в основном происходит по пути
усовершенствования ТВС и улучшения гидродинамических характеристик
внутрикорпусных устройств, а также улучшения тюпливоиспользования.