Газо-графитовые реакторы (ГГР)

Достоинства: (из-за использования газового теплоносителя)
1. Можно получить высокую температуру газа при низких давлениях. – можно поднять параметры пара второго контура – повысить КПД.

2. Сечение захвата очень маленько – паразитический захват маленький – нейтронный баланс лучше.

3. Газ менее химически активен – снижает вероятность коррозии и не требуется отделять теплоноситель от графитового замедлителя.

4. ГГР лучше совмещаются с дисперсионным топливом.

5. Воздействие на окружающую среду предпочтительнее

6. Более простое управление (отрицательный температурный коэффициент реактивности).

7. Доступность материалов.

8. Возможность перегрузки без останова реактора.

Недостатки:
1. Проблемы отвода теплоты из-за низкой теплоемкости и теплопроводности газа – отсюда – большие габариты – используются оребренные ТВЭЛы.

2. Большие затраты на прокачку теплоносителя из-за больших объемов и низкой плотности.

3. Необходимость повышения давления газового теплоносителя, с целью уменьшения п.2.

4. Низкое qv = 0.9..2.8МВт/м3

5. Большие габариты и объемы – большая стоимость установки.

В настоящее время работают 34 блока – установленная мощность 12500 МВт – все в Англии.

Можно выделить 3 этапа развития ГГР

1. Ранний – связан с развитием магноксовых (из-за использования в качестве оболочки ТВЭЛа (блочкового) сплава на основе Mg) реакторов. Первый реактор был пущен в 1956. Во всех этих реакторах в качестве Т использовался CO2. Топливная композиция – Me уран без обогащения. Замедлитель – графит. ГГР позволяет нарабатывать Pu.
a. Блочковые ТВЭЛы были высотой 1 м и диаметром до 35 мм с винтовым оребрением.
b. Ранние типы реактора имели Ме корпус. Этот корпус сваривался на монтаже из слаболегированной стали. Внутри этого корпуса устанавливалась графитовая кладка из графитовых блоков. В этих блоках имелись отверстия для размещения ТВЭЛов.
c. Первые реакторы имели температуру CO2 349-410 град. Затраты энергии на собственные нужды доходило до 13.5%. КПД установки – около 30%. Давление в реакторе – до 2.8 МПа.
d. Эти реакторы были модернизированы – в них были использованы корпуса ПНЖБ (предварительно напряженного железобетона).
i. Позволяет поднять давление до 2.8 МПа. – снизить собственные затраты до 7%.
ii. Обезопасить реактора, с точки зрения радиации.
iii. Использовать местные материалы для строительства корпуса
iv. Такое решение позволяло разместить в корпусе все элементы первого контура (ПГ, воздуходувку)
v. Такой корпус строится 3-4 года, не ремонтопригоден. Срок – 30лет.
e. Этот тип реактора перестал использоваться, т.к. температура газа не могла быть выше 410 – из-за магнокса.

2. Этап усовершенствованных ГГР
a. Используются стержневые ТВЭЛы с обогащенной двуокисью U. Оболочка – из нержавеющей стали. В качестве теплоносителя – СО2.
b. Использована интегральная компоновка первого контура с использованием ПНЖГ
c. Проектные показатели данного реактора:
i. Температура на выходе CO2 – 680 град, давление – 3.36 МПа. Параметры пара – 16 МПа, 538 град.
ii. Вход СО2- 380 град
d. В реальности – мощность пришлось снизить, т.к. СО2 стал взаимодействовать с графитом и конструкционными материалами. Температуру снизили до 600 град.
e. Собственные нужды – 8%

3. Этап высокотемпературных реакторов.
a. Предполагалось перейти на Не в качестве теплоносителя, который мог избавить от недостатков СО2
b. Используется графит в качестве конструкционных материалов и в качестве матричного материала в ТВЭЛах
c. Переход к дисперсионной топливной композиции, где в качестве оболочки – графит.
d. Задача – получить на выходе температуру 750-950 град. В этом случае может быть использована одноконтурная схема с газовой турбиной, или 2хконтурная схема с высокими параметрами пара.
e. Мощность первых реакторов (1967-69, германия, Англия США) 15 МВт и выше (маленькая).
f. Прототип — Параметры теплоносителя – ) 13.2 МВт, 4.9 МПа, 950 град при qv=2.3 (германия),
g. 1982г – прототип 1000МВт — Мощность 300МВт
h. ТВЭЛ — микротвелы смешиваются с графитом

Конструкция:
1. Корпус – из ПНЖБ. Толщина – 5 м.
2. АЗ. Высота 5.15 м. Диаметр – 5.6 м. В виде бункера, в который засыпается около 700000 шаровых ТВЭЛов. В час загружается сверху 200-300 ТВЭЛов. Выгрузка – снизу.
3. Отражатель (графит)
4. ПГ
5. Газодувка (создает давление около 4 МПа)
6. Защита ПГ
7. Выгрузка ТВЭЛов

В реакторе использован урано-ториевый цикл. Соотношение – 10 частей– Сырье, 1 часть – двуокись урана. Температура на выходе из АЗ – 750 град. Глубина выгорания – 113 МВтсут/кг. Параметры пара: 17.3 МПа, 730 град. СУЗ – 30 стержней – в боковых отражателях, 42 – в самой АЗ. Утечка Не — 3000 м3 в год.

После ПГ 10, СО2 с температурой 300 град поступает на газодувку 11, где повышается его давление и поток делится на 2. Один из потоков идет во входную камеру 3, где распределяется между технологическими каналами графитовой кладки. Этот газ охлаждает топливные сборки, расположенные в каналах. Количество сборок – 412. 53 – для СУЗ. Размеры АЗ – диаметр – 9.58 м, высота – 8.29 м. Газ, который подается в канал омывает топливные сборки, состоящие из 36 ТВЕЛов, (высота – 1 м, диаметр сердечника – 14.5мм, толщина оболчки – 0.9мм, оребрен). По высоте располагается 8 таких сборок, все они крепятся к центральной трубе с помощью дистанционирующих решеток. После АЗ газ попадает в выходную камеру 7, у затем в ПГ. Второй поток используется для охлаждения графитовой кладки. Он попадает в камеру 6, затем в графитовую кладку, проходит ее сверху вниз и в камере 3 смешивается с основным потоком.

Против каждого технологического канала в кладке имеются канала для перегрузки 8.


Комментарии запрещены.





Статистика

Рейтинг@Mail.ru