Твэлы

Твэлы

В результате многолетних исследований и испытаний были отработаны конструкция и. технология изготовления трубчатых пароперегревательных твэлов и каналов, обеспечиваю­щих перегрев пара до температур 500-550°С при требуемой плотности теплового потока и установленных гидравлических характеристи­ках реактора.

Пароперегревательный твэл (рис. 7) пред­ставляет собой дисперсионный элемент на осно­ве двуокиси урана с высокотеплопроводной мат­рицей в оболочках из стали марки ЭИ-847. Ка­налы с пароперегревательными элементами ра­ботают в реакторе на протяжении 10 лет и продемонстрировали высокие ресурсные ха­рактеристики. К настоящему времени в каналах этого типа достигнута энерговыработка в пре­делах 1000-1200 Мвт-сутки/канал, выгорание топлива 35-40 кг/т, календарный ресурс рабо­ты — от 4 до 8 лет. Следует отметить, что оба реактора работают по диспетчерскому графику нагрузки, которому отвечает около 200 полных циклов охлаждения и разогрева в течение 5- 6-летнего срока службы канала. Свыше 100 ка­налов удовлетворительно работали в форсиро­ванном режиме при температуре перегрето­го пара до 560—565°С в течение нескольких лет.

Длительная и успешная работа пароперегревательных каналов позволила получить под­тверждение технической возможности и эконо­мической целесообразности применения ядер­ного перегрева в графитовых реакторах ка­нального типа. За последние несколько лет се­бестоимость электроэнергии на БАЭС состави­ла 1,15-1,16 руб./(квт-ч), а на II блоке — 0,92- 0,93 руб./(квт-ч), что равно средней себестои­мости электроэнергии, отпускаемой на Урале ТЭС такой же мощности.

Твэлы

Таким образом, были доказаны технические решения, которые позволяют получать доста­точную экономичность при использовании ак­тивных зон с высоким поглощением нейтронов за счет более высокого термического КПД. Оценки топливной составляющей себестоимости электроэнергии позволяют утверждать, что при средней энерговыработке 1100 Мвт-сутки/канал и при сохранении существующей технологии и стоимости изготовления твэлов и каналов мож­но ожидать значения топливной составляющей на уровне 0,3 руб./(квт-ч), что делает ядерный перегрев конкурентоспособным по крайней ме­ре в районах, где аналогичная топливная со­ставляющая ТЭС с органическим топливом до­статочно высока, в частности во всех районах, где цена органического топлива франко-потребитель превышает 20 000-22 000 рублей за тонну условного топлива.  С учетом же дополнительного эффекта от снижения удельных капитальных затрат и уменьшения теплового загрязнения окружающей среды реальная экономия может оказаться более высокой. Продолжение работ в этом направлении представляется целесообразным. Основой для такого утверждения. в частности, служит продолжающееся по мере научно-технического прогресса   разуплотнение графика нагрузок энергосистем, что приводит к необходимости создания в перспективе специализированных маневренных блоков для работы в переменных режимах по суточному и недельному диспетчерскому графику. Такие специализированные блоки могли быть ориентированы на использование канальных уран-графитовых реакторов, охлаждаемых паром со сверхкритическими параметрами и обладающих экономически приемлемой для таких блоков  структурой затрат на производство электроэнергии. Решение проблемы ядерного перегрева было бы еще более экономичным и перспектив если бы удалось создать слабопоглощающие сплавы, способные выдерживать температуру 450-500°С.

 

Рис.7. Испарительный (а) и пароперегревательный (б) топливные каналы  БАЭС: 1- верхняя головка; 2- уплотнительные кольца; 3- твэлы; 4- компенсаторы линейных удлинений; 5- нижняя  головка.

 

Опыт работы БАЭС наряду с получением удовлетворительных технических и экономических характеристик  подтвердил еще одно важнейшее положение, которое явилось основой для разработки серии последующих реакторов, на радиоактивном паре убедительно продемонстрировала   возможность    использования   на      АЭС   одноконтурных   систем   охлаждения   с        исключением   из   них   парогенераторов   и с        использованием    традиционного    оборудования  машинного зала. Длительный опыт эксплуатации и ремонтов турбогенераторов БАЭС показал, что уровень активности при этом вполне безопасен  и отвечает  требованиям санитарных  правил.