Аналіз технічних заходів із підвищення економічності паливних циклів ВВЕР-1000 за рахунок зростання вигорання палива.
Автор: Совгуть Андрій Миколайович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Теплоенергетика
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: заочна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Совгуть А. М., Римар Т. І. (керівник). Аналіз технічних заходів із підвищення економічності паливних циклів ВВЕР-1000 за рахунок зростання вигорання палива. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2023. Розширена анотація Успішна реалізація програм поетапного підвищення вигоряння палива [1 – 3] провідними фірмами-виробниками палива та науково-дослідними центрами дає можливість стверджувати, що в даний час немає серйозних технічних перешкод для ліцензування в найближчому майбутньому палива легководних реакторів з допустимим вигорянням 65...70 МВт•добу/кг урану (середнє ТВЕЛ) і 60…65 МВт•добу/кг урану (середнє за ТВЗ). Досвід експлуатації українських ВВЕР-1000 на початок 1999 р. складає 130 реакторо-років. На початок 1999 р. загальна кількість тепловиділяючих збірок (ТВЗ), вивантажених із активних зон українських ВВЕР-1000, становила 5819 шт. (110 паливних циклів). Підвищення економічності паливовикористання досягається збільшенням вигоряння палива шляхом використання ТВЗ проекту 3-річної паливної кампанії у четвертому паливному циклі. У разі використання ТВЗ на 4-й рік експлуатації забезпечується прийнятна надійність палива. Перехід на вдосконалене паливо в найближчі 4 - 6 років дасть можливість збільшити вигоряння палива на 5 – 7 % за умови зниження збагачення палива на 5 – 7 %, що зменшить потреби ядерної енергетики в природному урані та кількість відпрацьованого ядерного палива на одиницю виробленої електроенергії. Під час визначення тенденцій розвитку ядерної енергетики довгострокову перспективу вигоряння палива правомірно розглядати як із оптимізаційних критеріїв ядерного паливного циклу. Об?єкт дослідження – тепловиділяючі збірки, вивантажені із активних зон українських ВВЕР-1000. Предмет дослідження – методичні підходи до вирішення задач розрахункового обґрунтування підвищення економічності паливних циклів ВВЕР-1000 за рахунок зростання вигорання палива. Мета дослідження: дослідження і аналіз технічних рішень та розробок, направлених на збільшення ресурсу та підвищення працездатності поглинаючих елементів поглинаючих стрижнів СУЗ ядерних енергетичних реакторів, а також визначення найбільш перспективних напрямів в розробках поглинаючих елементів для реакторів типу ВВЕР-1000. У магістерській кваліфікаційній роботі проведено дослідження і аналіз різних варіантів зниження вартості ядерного паливного циклу, скорочення термінів спорудження і ступені уніфікації еволюційних водо-охолоджуваних реакторів. Зниження вартості паливного циклу забезпечується шляхом збільшення вигорання палива і відповідно зниженням кількості відпрацьованого ядерного палива на одиницю виробленої електричної енергії. Подальше підвищення техніко-економічних характеристик палива ВВЕР-1000 забезпечується використанням уран-гадолінієвих паливних таблеток (паливо UO2 – Gd2O3) і заміною сталевих конструктивних елементів на цирконієві. При цьому забезпечується підвищення розмірної стабільності ТВЗ і підвищення ефективності використання палива (зниження витрати природного урану на одиницю виробленої енергії). Відповідно до нейтронно-фізичних розрахунків заміна сталевих конструктивних елементів на цирконієвий сплав підвищує ефективність використання палива на 8,2 %. Використання уран-гадолінієваого палива UO2 - Gd2O3 (паливні стрижні з інтегрованим вигоряючим поглиначем IFBA) замість ТВЗ із стрижнями вигоряючого поглинача і зменшення діаметру центрального отвору паливної таблетки від 2,4 до 1,4 мм дають можливість підвищити ефективність використання палива на 2,4 і 4 % відповідно. Впровадження вдосконаленого палива дасть можливість збільшити вигорання палива на 5 – 7 % у разі зниження збагачення палива на 5 – 7 %. Використання частини ТВЗ на 4-й рік експлуатації дало можливість збільшити середнє вигоряння палива у вивантажених ТВЗ з 38 – 39 МВт•добу/кг урану до 41,5 МВт•добу/кг урану. Це дає можливість знижувати обсяг відпрацьованого палива і відповідно вартість «заднього краю» паливного циклу. Аналізуючи наявні дані, можна стверджувати, що підвищення вигоряння палива ВВЕР-1000 не погіршило надійність палива. Основна проблема експлуатації активних зон ВВЕР-1000 в останні роки полягала у викривленні ТВЗ в активній зоні реактора. У зв’язку з цим було припущено утворення збільшених водяних зазорів між ТВЗ і можливе перевищення енерговиділення в ТВЕЛ периферійного ряду окремих ТВЗ над допустимим проектним значенням. В розділі економіка проведено економічний розрахунок за пунктами таким як: річне вироблення і відпуск електричної та теплової енергії, режим роботи енергоблоків, чисельність працюючих та інші. В розділі автоматизація проведено автоматизацію деаератора з обґрунтування вибору системи автоматичного регулювання та вибору технічних засобів. Ключові слова: відпрацьовані тепловиділяючі збірки, відпрацьоване ядерне паливо, вигорання палива. Перелік використаних джерел літератури: 1. Кучмагра, О. А., Молчанов, О. С., Одинокін Г. І. (2014). Контроль вигорання відпрацьованого ядерного палива ядерних реакторів у широкому діапазоні значень вигорання та витримки. Ядерна та радіаційна безпека, (3(63), 24-28. https://doi.org/10.32918/nrs.2014.3(63).05 2. Ковбасенко, Ю.П. (2008). Впровадження сучасних методів оцінки ядерної безпеки систем поводження з відпрацьованим паливом на АЕС України / Ю. П. Ковбасенко, Є. М. Єременко, Є. І. Білодід, О. О. Дудка, Я. В. Костюшко / Ядерна та радіаційна безпека. – № 1. – С. 17 – 21. 3. Гальченко, В. В. (2010). Урахування вигорання ядерного палива при обґрунтуванні ядерної безпеки систем зберігання та транспортування відпрацьованого ядерного палива ВВЕР-1000 / В.В. Гальченко, В.І. Макодим, В.В. Соловйов, В.В. Ількович // Ядерна фізика та енергетика. – Т. 11, № 4. – С. 415 – 420.