Введение к работе
Актуальность. Развитие атомной энергетики России предусматривает увеличение вклада АЭС в выработку электроэнергии. Для продления ресурса действующих и создания новых энергоблоков усовершенствованной конструкции требуется обоснование длительной работоспособности материалов реакторной техники. Ускоренное облучение материалов в полях ионизирующих излучений с целью последующего исследования их свойств обеспечивают исследовательские реакторы (ИР). В ИР, имеющих, как правило, высоконапряженную активную зону с глубоким недогревом теплоносителя, одним из основных факторов, ограничивающих мощность твэла, является кризис теплоотдачи (КТ). Создание большого запаса до кризиса ухудшает физические характеристики ИР, а незначительный запас до кризиса при возможных колебаниях мощности и расхода теплоносителя может вызвать перегрев активной зоны и создание аварийной ситуации (АС) с выбросом радиоактивности. Для оценки безопасности важно знать предельные параметры работоспособности твэла: мощность, температуру эксплуатации, способность выдерживать импульсные изменения мощности (ИИМ). В соответствии с современными требованиями нормативных документов (НД) эти параметры необходимо указывать в проекте и в отчете по обоснованию безопасности реактора (ООБ). Поэтому целесообразно исследовать теплотехнические характеристики твэлов, необходимые для обоснования безопасности (ОБ) ИР СМ-2.
Цель работы - получение недостающих данных о работоспособности твэлов реактора СМ-2 в переходных и аварийных режимах для расчет-но-экспериментального обоснования его безопасной работы.
Для достижения цели автор решал следующие задачи:
- обобщение и анализ опыта эксплуатации реактора при повышенных
1 »>0
»*ОС НАЦИОНАЛЫМ»1
поверхностных тепловых нагрузка:
разработка методики и испытание твэла при предельной тепловой нагрузке с измерением температуры сердечника твэла,
разработка методики и испытание твэлов в переходных режимах с ИИМ,
определение предельных параметров эксплуатации твэлов.
Научная новизна работы:
- созданы методики испытаний твэлов ИР СМ-2 с КТ и в переходных
режимах с ИИМ применительно к условиям ИР СМ-2;
экспериментально обоснована высокая эксплуатационная надежность
твэлов реактора СМ-2 в переходных режимах (импульсные испытания)
при различных вьи ораниях топлива;
экспериментально определены предельные параметры (NKp) твэла реактора СМ-2 в режиме КТ в условиях проведенного эксперимента,
- экспериментально определены значения температуры сердечника твэла
реактора СМ-2 в условиях нормальной эксплуатации (для условий про-
в данного эксперимента), в переходном режиме с развитым поверхно
стным кипением вплоть до КТ.
Достоверность полученных результатов подтверждена применением аттестованных средств измерения во время проведения внутриреактор-ных экспериментов, опытом эксплуатации реактора СМ-2, в ходе которой используются представленные в диссертационной работе данные, результатами расчетов по коду улучшенной оценки RELAP5/MOD3 с использованием данных внутриреакторных экспериментов.
Практическая ценность и внедрение результатов работы
- Данные по предельной мощности твэлов СМ-2 использованы в ООБ
ИР СМ-3 (СМ-3 - реактор СМ-2 после последней реконструкции 1991-
1992 гг.) для оценки запаса до КТ при обосновании безопасной работы ре-
1 .«, й »> _
актора, а также в предпроектных исследованиях по переводу этого реактора на топливо с повышенной массой 235U (6 г).
Результаты работы подтвердили работоспособность твэлов СМ-2 при ИИМ в условиях постулируемых АС. Данные использованы в ООБ при обосновании безопасности реактора при изменениях реактивности.
Экспериментальные данные (ЭД) использованы для оценки применимости теплогидравлического кода RELAP5/MOD3 для режима КТ применительно к условиям ИР СМ-2.
Степень повреждения твэла, полученная в эксперименте с КТ, используется для оценки радиационной обстановки в контуре при АС ИР СМ-2
ЭД при выходе из кризиса дают параметры для рас четов при анализе АС с КТ.
Результаты работы использованы для обоснования применимости используемой расчетной методики определения критической тепловой мощности на реакторе СМ-2.
Основные положения, выносимые на защиту
методика и результаты испытаний твэлов реактора СМ-2 в условиях К Г;
методика и результаты испытаний твэлов реактора СМ-2 при ИИМ;
практические рекомендации по допустимой скорости изменения мощности твэлов реактора СМ-2;
результаты исследования характеристик эксперимент дльных устройств,
результаты испытаний ТВС реактора СМ-2 с повышенной массой 235U
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 5 докладах и в 6 статьях.
Апробация работы. Основные результаты диссертации представлялись и обсуждались на IX школе-семинаре МГТУ им Баумана, Москва, май 1993 г.; Международном семинаре по ядерной безопасности (Япония, Tokai-mura, JAERI, январь 1997 г.); Пятой Межотраслевой конференции
по реакторному материаловедению (г. Димитровград, сентябрь, 1997 г.); Международной конференции "Теплофизика - 98" (г. Обнинск, май, 1998 г.); Отраслевом научно-техническом семинаре "Моделирование теп-логидравлических процессов в активных зонах реакторов различного назначения" (г. Обнинск, 23-24 мая 2002 г.); Отраслевом научном семинаре "Разработка многомерных теплогидравлических кодов" (г. Обнинск, 14-16 мая 2003 г.).
Структура и объем работы
Похожие диссертации на Методики и результаты реакторных исследований твэлов для обоснования безопасности эксплуатации исследовательского реактора СМ-2
