Канальный уран-графитовый реактор

АЭС

  Канальный уран-графитовый реактор (рис. 5), установленный на Первой АЭС, имеет мощность 30 Мвт. Исходя из основ­ной задачи — проверить техническую осущест­вимость безопасной работы в единой техноло­гической схеме с турбиной в условиях выдачи энергии в сеть, — многие технические решения по реактору были выбраны достаточно консервативными, со значительным запасом надежности.

              В качестве конструкционного материала технологических каналов и оболочек твэлов была принята   нержавеющая   сталь; циркониевых сплавов, подходящих по свойствам для работы при температуре 300°С, еще не было. Реактор Первой в мире АЭС охлаждался водой   под давлением 100 ат, что позволило получать пар при температуре 280°С, т. е. весьма умеренных параметров.

      Конструкция каналов ядерного реактора была выбрана полностью сменяемой из условий ограничения ее ресурса под облуче­нием временем пребывания топлива в активной зоне. Рассчитывать на ресурс работы конструк­ционных материалов в активной зоне под облу­чением, равный полному сроку службы АЭС (20-30 лет), не было оснований.

            Конструкцию твэлов приняли трубчатую с односторонним охлаждением, чтобы уменьшить вероятность попадания продуктов деления в первый контур при возможных повреждениях твэлов.

 

Канальный уран-графитовый реактор

 

Рис.5. Реактор Первой в мире АЭС: 1 — боковая водяная   защита; 2 — кожух   кладки; 3 — верхнее перекрытие; 4 — сборный коллектор; 5 — топливный канал; 6 — верхняя плита; 7 -графитовая кладка; 8 — нижняя плита; 9 — распределительный коллектор

 

Для снижения температуры оболочек твэлов в качестве топливной композиции был использован уранмолибденовый сплав в виде крупки, диспергированной в теплопроводной матрице. Диспергированное ядерное горючее в теплопроводящей матрице-разбавителе позволило создать   для первой  АЭС   высоконадежные твэлы, способные работать с большой энерго­напряженностью при значительных тепловых нагрузках. Испытания этих твэлов в реакторе показали, что они также весьма слабо подвер­гаются деформации и распуханию под облу­чением при достаточно большой глубине выго­рания ядерного горючего.

          В целях безусловного исключения возмож­ности появления радиоактивности во втором конту­ре и в машинном зале схема АЭС была выбра­на двухконтурной с производством пара в па­рогенераторах, также изготовленных из нержа­веющей стали. Мощность турбогенератора 5 Мвт электрической мощности обеспечивала представительный для того времени промышленный масштаб испыта­ний. Успешная работа Первой АЭС в течение многих лет убедительно доказала возможность промышленного использования атомной энер­гии вообще и на базе канальных реакторов в частности. Доказательство технической осуще­ствимости этого процесса и его безопасности АЭС, для чего необходимы были дальнейшие работы по созданию более мощных реакторов, определению ресурсных характеристик мате­риалов и оборудования, улучшению технико-экономических показателей и поиску наиболее оптимальных конструкций для будущих про­мышленных АЭС.

        Возможными направлениями достижения экономичности с использованием водо-графитовых реакторов канального типа могли быть следующие:

       увеличение мощности и размеров реактора с повышением его параметров и параметров пара до уровня, допускающего использование стандартных турбоагрегатов ТЭС (510°С, 90 ат);

       использование в качестве конструкционных материалов в активной зоне и в качестве обо­лочек твэлов слабо поглощающих нейтроны, например циркониевых или алюминиевых, спла­вов при сохранении параметров реактора и па­ра на уровне, допускающем применение указанных сплавов (до 270ОС, 70 ат) и использова­ние турбоагрегатов на насыщенном паре;

      изучение возможности теплосъема и физи­ческого поведения активной зоны при кипении теплоносителя и переход к кипящим, охлаждае­мым пароводяной смесью реакторам с одно­контурной схемой и подачей пара непосредст­венно из реактора на турбину.