1 1 Украина, Киев, 15 сентября 2010 г. А. А. Тузов, ОАО «ТВЭЛ» Тепловыделяющие элементы ВВЭР-1000: развитие конструкции, топливных композиций и конструкционных материалов

2 2 ВВЭР-1200 Основные параметры ПараметрыВВЭР-1000ВВЭР-1200 Номинальная мощность реактора, МВт Давление теплоносителя на выходе из реактора, МПа15,716,2 Температура теплоносителя на входе в реактор, С ,6 Температура теплоносителя на выходе из реактора, С ,7 Максимальный линейный тепловой поток, Вт/см Межперегрузочный период, мес /(18-24) Высота топливного столба, мм Масса UO 2, кг Любые изменения рабочих параметров топлива требуют обоснования!

3 3 Топливные циклы АЭС-2006 выбирает Заказчик! Топливный цикл5×13×1,5 Количество ТВС подпитки, шт.3678 Среднее обогащение ТВС, %4,844,85 Длительность работы топливной загрузки, эф. сут. (без мощностного эффекта) Выгорание в выгружаемых ТВС, МВт·сут/кгU - среднее - максимальное 57,2 64,5 45,6 64,0 Удельный расход природного урана, кг/МВт·сут (отвал 0,3 %) 0,1910,240 Основные параметры ВВЭР-1200

4 4 Конструкция тепловыделяющих элементов основывается на референсном опыте проектов ТВСА и ТВС-2 для ВВЭР-1000 ВВЭР-1200

5 5 Топливная композиция и оболочки В качестве выгорающего поглотителя используется окись гадолиния, интегрированная в топливную матрицу с массовой долей до 10 % Оболочки твэлов выполнены из оптимизированного сплава Э-110опт Топливные таблетки имеют диаметр (наружный/внутренний) 7,6/1,2 мм. Рассматривается возможность использования таблеток Ø7,8 мм без отверстия с соответствующим изменением толщины оболочек (9,10×0,57 мм) ВВЭР-1200

6 6 Увеличение загрузки топлива за счет оптимизации размеров топливного сердечника и оболочки при сохранении внешнего размера оболочки Развитие конструкции твэла ВВЭР-1000

7 7 Эффект от использования «толстых» таблеток в ВВЭР-1000 – увеличение загрузки. Применение в настоящее время – блок 1 Калининской АЭС Эффект от использования «толстых» таблеток – увеличение загрузки урана. Сегодня применяется на блоке 1 Калининской АЭС

ТВСА – 7,57 / 1,4 10 ТВСА – 7,60 / 1,2 1 ТВСА – 7,60 / 1, твэлов 7,6 / 0,0 1 ТВСА – 7,60 / 1, твэлов 7,8 / 0,0 - твэлы 7,8 / 0,0 или 7,6 / 0,0 (4,4 %) - твэлы 7,6 / 1,2 (4,4 %) - твэлы 7,6 / 1,2 (4,95 %) 21-я топливная загрузка на блоке 1 Калининской АЭС (2005–2006 гг.)

ТВСА – 7,57 / 1,4 18 ТВСА – 7,60 / 1,2 6 ТВСА – 7,80 / 0,0 1 ТВСА – 7,60/1, твэлов 7,6 / 0,0 (~ 28 МВт·сут/кгU) 1 ТВСА – 7,60 / 1, твэлов 7,8 / 0,0 (~ 28 МВт·сут/кгU) Картограмма размещения ТВС 22-й топливной загрузки на блоке 1 Калининской АЭС (2006–2007 гг.)

10 Область 13-й ДРОбласть 2-й ДР Состояние поверхности твэлов ТВСА после 2-х лет эксплуатации

11 36 ТВСА – 7,80 / 0,0 6 ТВСА – 7,80 / 0,0 1 ТВСА – 7,60 / 1, твэлов 7,6 / 0,0 (~ 55 МВт·сут/кгU) 1 ТВСА – 7,60 / 1, твэлов 7,8 / 0,0 (~ 55 МВт·сут/кгU) Картограмма размещения ТВС 24-й топливной загрузки на блоке 1 Калининской АЭС (2008–2009 гг.)

12 Обоснование коррозионной стойкости выполнено для новых параметров реактора, включая повышенное паросодержание в теплоносителе (до 11,4 % вес). ВВЭР-1200

13 Э110 штатный Э110 оптимизированный Корректировка ТУ 2007 г. по железу для Э Модернизация Э110 – увеличение Fe и О

14 Зависимость радиационного формоизменения от содержания железа в оболочечных трубах из сплава Э110 при облучении Радиационный рост

15 Характеристики твэлов нового поколения и штатных твэлов Основные требования к материалам оболочек твэлов Повышение надежности твэлов нового поколения (циркониевая губка, утонение стенки мм) Конкурентоспособность (коррозионные свойства, формоизменение) Технологичность

16 Конструкционные материалы ТВС Циркониевые сплавы Э110 и Э635 Повышение жесткости ТВС Выгорающий поглотитель UO 2 –Gd 2 O 3 (5 % 8 %) Снижение пиковых нагрузок, повышение выгорания Обогащение топлива 235 U (4,4 % 4,95 %) Повышение выгорания и энерговыработки Увеличение наружного диаметра топливной таблетки 7,57 7,60 7,8 Уменьшение центрального отверстия топливной таблетки 2,3 1,4 1,2 0,0 Увеличение длины топливного столба Изменение конструкции оболочки 9,1х7,73 9,1х7,93 Заключение: эволюция топлива ВВЭР-1000

17 Спасибо за внимание!