Підсумки роботи ДП «НАЕК «Енергоатом» за І півріччя 2019 року
Експлуатація змішаних активних зон з паливом «Вестінгауз» на АЕС України
1. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
Ядерный Форум
(Киев, 13 – 14 июня 2017 г.)
Эксплуатация смешанных
активных зон c топливом
«Вестингауз» на АЭС
Украины
В.С. Красноруцкий, А.М. Абдуллаев,
В.З. Байдуллин
НТК ЯТЦ ННЦ ХФТИ
Н.Ю. Шумкова, П.Л. Лашевич
ГП НАЭК «Энергоатом»
2. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
2
Диверсификация поставок ядерного топлива
это надежность поставок электроэнергии АЭС
Выгрузка полностью топлива из а.з. и замена
его экономически не выгодно.
Смешанные а.з. вынужденная мера при
переход от одного поставщика топлива к
другому
Введение
3. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
3
В соответствии с документом МАГАТЭ
“Operation and Licensing of Mixed Cores in Water
Cooled Reactors” TECDOC No.1720 под
смешанной активной зоной понимается
конфигурация активной зоны, включающая
ТВС с любыми отличиями характеристик.
Введение
4. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
4
Смешанные активные зоны
эксплуатировались и ранее с ТВС АО «ТВЭЛ»,
однако они не классифицировались как
«смешанные»
Вопрос смешанных активных зон возник при
внедрении топлива компании «Вестингауз»
Введение
5. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
5
2000 – подписано межправительственное
Соглашение между США и Украиной
(продлевалось в 2005 и 2010 гг.).
2005 - 6 опытных ТВС (изг. в Коламбии, США)
загружены в а.з. энергоблока №3 ЮУАЭС.
2010 – перегрузочная партия из 42 ТВС (изг. в
Вастеросе, Швеция) загружена в а.з. энергоблока
№3 ЮУАЭС.
ПКЯТУ
6. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
6
Задачи, требующие решения :
Совместимость механических, гидравлических и
нейтронно-физических характеристик ТВС
Совместимость материалов с водно-химическим
режимом 1-го контура
Отсутствие опыта обоснования безопасности
смешанных активных зон в Украине
Необходимость квалификации методологии
анализа для различных видов топлива
Смешанная активная зона
7. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
7
Внедрение ТВС «Вестингауз» (модификация
ЯУ) выполнялось в порядке, определенном:
«Підходами до регулювання ядерної і
радіаційної безпеки в рамках проектів
впровадження в Україні нових модифікацій
ядерного палива» (затверджено наказом ДКЯРУ
від 16.05.2002 №65) .
НП 306.2.106-2005 «Вимоги до проведення
модифікацій ЯУ та порядку оцінки їх безпеки».
Нормативная база
8. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
8
Для каждой смешанной загрузки:
Анализ выполнимости критериев по
тепло-гидравлическим характеристикам
ТВС и а.з. в целом
Анализ фактического поджатия ТВС
Подтверждение эксплуатационных
пределов по НФХ (в части ограничения
нагрузки на твэл)
Отличия от текущей практики обоснования
безопасности топливной загрузки
9. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
9
Подходы к обоснованию безопасности
использования ТВС «Вестингауз» на всех этапах
внедрения были согласованы с ГИЯРУ.
На каждом этапе внедрения разрабатывался
ПОАБ для «пилотных» энергоблоков:
ЮУАЭС-2 («малая серия»)
ЮУАЭС-3
ЗАЭС-5
Для остальных энергоблоков ЗАЭС (№№3, 4, 1)
выполнялась адаптация материалов «пилотного»
энергоблока №5 согласно СТП 0.41.070-2007.
Обоснование безопасности
10. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
10
Обоснования, выполненные для энергоблоков
АЭС при внедрении ТВС «Вестингауз»:
Обоснование безопасности
ЮУАЭС-3 ЮУАЭС-2 ЗАЭС-5 ЗАЭС-3 ЗАЭС-4 ЗАЭС-1
ПОАБ LTA
ПОАБ ТВС-W
ПОАБ ТВС-WR
Адаптация ПОАБ ТВС-WR
Обоснование перегрузки
11. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
11
ПОАБ (огибающий анализ) - 3 переходных
загрузки + однородная а.з. ТВС «Вестингауз».
Основные разделы ПОАБ:
Механическое проектирование
Проектирование твэл
Теплогидравлическое проектирование
Анализ проектных аварий
Перечень КПБ* (RSAC), от Reload Safety
Acceptance Criteria.
Обоснование безопасности
*Ключевые параметры безопасности (КПБ) – огибающие
(консервативные) значения параметров активной зоны (н/ф, т/г и др.)
13. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
13
Эксплуатация ТВС «Вестингауз»
Эксплуатация опытных ТВС (6 шт.) на
энергоблоке №3 ЮУАЭС - ПКЯТУ
(2005 – 2010)
Эксплуатация перегрузочной партии (42 шт.)
на энергоблоке №3 ЮУАЭС - ПКЯТУ
(2010–2014 )
Эксплуатация коммерческих партий на
энергоблоках №№2,3 ЮУАЭС
(с 2011)
Эксплуатация коммерческих партий на
энергоблоках ЗАЭС
• ЗАЭС-5 (с 2016)
14. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
14
Результаты эксплуатации ТВС-W
кампания Max выгорание,
MW×D/tU
Teff,
Эфф.сут.
Срок эксплуатации
21 10517 270.3 2010-2011
22 24837 279.0 2011-2012
23 40744 279.3 2012-2013
24 46040 315.0 2013-2014
ТВС-W в узле свежего топлива ЮУАЭС
15. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
15
Результаты эксплуатации перегрузочной партии
Подтвердились проектные характеристики ТВС
Свидетельств нарушения целостности оболочек
твэлов, повреждения или непроектного
положения других элементов ТВС не обнаружено.
Сварные швы не имеют следов коррозии и других
дефектов.
Результаты эксплуатации LTA и
ТВС-W
16. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
16
Продолжение опытной эксплуатации
2008 – подписание коммерческого контракта
между НАЭК «Энергоатом» и «Вестингауз»
2011 – загрузка первых коммерческих партий
ТВС-W на энергоблоках №2 и 3 ЮУАЭС
С 2009 г. также началась эксплуатация ТВСА на
ЮУАЭС
Опытная эксплуатация ТВС-W по
контракту
17. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
17
К моменту загрузки в 2010 г.
перегрузочной партии ТВС-W в а.з.
энергоблока №3 ЮУАЭС
эксплуатировались ТВС-М и ТВСА (с
2009 г.)
Состояние а.з. при начале эксплуатации
ТВС-W (по контракту)
ТВСА ТВС-М ТВС-W
18. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
18
На некоторых энергоблоках Украины, в которых
эксплуатировались ТВСА, наблюдались
повышенные усилия затирания при сборке и
разборке а.з.
Поставщик топлива (АО ТВЭЛ) разработал
мероприятия для предотвращения непроектных
формоизменений ТВСА. Эти мероприятия
начали внедрять на АЭС.
Состояние а.з. при начале эксплуатации
ТВС-W (по контракту)
19. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
19
В 2012 во время ППР на ЮУАЭС
наблюдались повышенные усилия при
сборке смешанной а.з.
Высокие усилия затирания, при установке
ТВС-W в почти заполненную а.з. и как
следствие повреждение элементов ДР в
части ТВС
Опытная эксплуатация ТВС-W
20. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
20
Результаты исследований
ТВС-W позже на стенде
инспекции подтвердили
стабильность
геометрических
характеристик ДР и ТВС в
целом
Прогиб ТВС-W и размеры
ДР под ключ находились в
проектных пределах
Опытная эксплуатация ТВС-W
21. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
21
Недооценка влияния формоизменений ТВС в
смешанной а.з., которая привела к
повышенным усилиям затирания при сборке
а.з.
Для минимизации негативного влияния
возможных формоизменений ТВС в
смешанной а.з., «Вестингауз» внес изменения
в конструкцию концевых элементов и ДР
Опытная эксплуатация ТВС-W
22. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
22
Компанией «Вестингауз» были проведены
дополнительные испытания упрочненной
конструкции для учета условий повышенной
кривизны смешанной а.з.
Опытная эксплуатация ТВС-W
23. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
23
Имитация взаимодействия ТВС в
смешанной а.з.
Стендовые испытания Расчетное моделирование
24. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
24
Обосновывающие материалы были
рассмотрены и согласованы ГИЯРУ, в 2015
партия ТВС-WR загружена в а.з. блока №3
ЮУАЭС.
Изменение последовательности перегрузки
также показало свою эффективность при ППР -
2013 и 2014 – повреждения ДР не
наблюдались.
Опытная эксплуатация ТВС-W
25. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
25
В настоящее время продолжается опытная
эксплуатация ТВС-WR (упрочненная
конструкция) в составе а.з. ЮУАЭС-2,3 и ЗАЭС-
5.
Результаты исследований облученных ТВС-WR
на стенде инспекции подтверждают
стабильность геометрических характеристик
Планируется также эксплуатация ТВС-WR в а.з.
ЗАЭС-1,3 и 4.
Опытная эксплуатация ТВС-W
26. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
26
Смешанные а.з. в Украине используются для
перехода с одного вида топлива на другое.
Проектирование смешанных а.з. требует учета
и анализа дополнительных факторов,
связанных с характеристиками различных ТВС
Выводы
27. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
27
Созданы и усовершенствованы
методики анализа безопасности и
процедуры для лицензирования
смешанных активных зон в
Украине.
Имеется значительный опыт
эксплуатации смешанных зон с
топливом «Вестингауз» в Украине.
Выводы
28. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
28
Конструкционные особенности различных
типов ТВС (в том числе и разных
поставщиков) играют важную роль для
безопасной и надежной эксплуатации
смешанных зон
Выводы