ТВС-2М и далее, Топливо для ВВЭР от Гидропресса Опции

[AtomInfo.Ru]

В разных местах обсуждается. А общей темы нет.

Для старта - свежее интервью Васильченко.
http://atominfo.ru/newsi/p0637.htm

[kandid]

Кассета ТВС-2М отличается от неё только увеличенным топливным столбом для того, чтобы обеспечить более длительные топливные циклы, а именно, 18 месяцев и 104% мощность.

Как удлинение топливного столба приблизительно на 5% (или даже меньше) может поднять мощность на 4%, это я понимаю. Но как оно же может увеличить топливный цикл на 50%?
Если не трудно, нельзя пояснить этот момент?

[MVS]

Как удлинение топливного столба приблизительно на 5% (или даже меньше) может поднять мощность на 4%, это я понимаю. Но как оно же может увеличить топливный цикл на 50%?
Если не трудно, нельзя пояснить этот момент?

А там урана в таблетках больше, потому что сами таблетки больше по диаметру, а дырка в них меньше: http://www.gidropress.podolsk.ru/files/boo.../ru/TVS_rus.pdf

[Didro]

Как удлинение топливного столба приблизительно на 5% (или даже меньше) может поднять мощность на 4%, это я понимаю. Но как оно же может увеличить топливный цикл на 50%?
Если не трудно, нельзя пояснить этот момент?

Там не удлинение, а внедрение выгорающего поглотителя с повышением обогащения и КВ.

[alex_bykov]

Как удлинение топливного столба приблизительно на 5% (или даже меньше) может поднять мощность на 4%, это я понимаю. Но как оно же может увеличить топливный цикл на 50%?
Если не трудно, нельзя пояснить этот момент?

kandid, основной смысл удлинения топливного столба (и, как следствие - загрузки урана в активной зоне) - необходимость увеличения запаса реактивности на выгорание. Т.е. при той же массе урана в активной зоне вы увеличив мощность на Х%, условно, на столько же уменьшаете длительность топливной кампании, а это не выгодно. Это уменьшение длительности и призвано скомпенсировать увеличение запаса реактивности на выгорание.
и, да, как правильно указал Didro

Там не удлинение, а внедрение выгорающего поглотителя с повышением обогащения и КВ.

это дополнительные шаги к удлинению топливной кампании. Причём выгорающий поглотитель - обязательное условие для таких решений, поскольку избыточчный запас реактивности на выгорание нужно чем-то компенсировать, а компенсация бором имеет свои жёсткие ограничения сверху (по недопустимым значениям обратных связей).

Ну и дополнительные соображения играют роль. На той же длине топливного столба увеличение мощности приводит к росту параметров НФХ, например, линейной нагрузки твэлов, ближе к разрешённым пределам, грубо говоря, увеличение мощности "съедает" запасы по безопасности. Увеличение длины топливного столба возвращает эти запасы примерно к предыдущим значениям...

[kandid]

Господа!
Спасибо за живой отклик!
Но! Вернемся, если можно, к моему вопросу.
Я ведь не спрашиавал о том, как в ТВС-2М достигается удлинение цикла. Не спрашивал не потому, что не интересно, а потому что спрашивал о другом, а именно: как удлинение топливного столба менее, чем на 5%, может увеличиь цикл на 50%?
Спросил ведь не просто так, от балды, а потому что именно это утверждается в интервью:

Кассета ТВС-2М отличается от неё только увеличенным топливным столбом для того, чтобы обеспечить более длительные топливные циклы, а именно, 18 месяцев и 104% мощность.

Вариантов возможно только два: либо в тексте допущена какая-то очень кривая формулировка, искажающая смысл до бессмыслицы, либо есть какие-то неизвестные мне (и другим непосвященным) тонкости, которые очевидны тем, кто в теме. Потому и спросил, что реально допускал второй вариант.
Полученные разъяснения понял так, что все же имеет место первый вариант - очень кривая формулировка в тексте интервью.

Сообщение отредактировал kandid - 19.7.2014, 17:26

[alex_bykov]

Господа!
Спасибо за живой отклик!
Но! Вернемся, если можно, к моему вопросу.
Я ведь не спрашиавал о том, как в ТВС-2М достигается удлинение цикла. Не спрашивал не потому, что не интересно, а потому что спрашивал о другом, а именно: как удлинение топливного столба менее, чем на 5%, может увеличиь цикл на 50%?
Спросил ведь не просто так, от балды, а потому что именно это утверждается в интервью:
Вариантов возможно только два: либо в тексте допущена какая-то очень кривая формулировка, искажающая смысл до бессмыслицы, либо есть какие-то неизвестные мне (и другим непосвященным) тонкости, которые очевидны тем, кто в теме. Потому и спросил, что реально допускал второй вариант.
Полученные разъяснения понял так, что все же имеет место первый вариант - очень кривая формулировка в тексте интервью.

kandid, а вот это больше похоже на нежелание думать... Ведь все вводные Вам расписали даже помимо статьи. Увеличение длительности топливной кампании = увеличению запаса реактивности на выгорание. Его увеличивают за счёт:
а) увеличения массы топлива (помимо отмеченного Вами увеличения длины топливного столба поставщик ещё и центральное отверстие убирает, и оболочку тоньше делает, тем самым увеличивая внешний диаметр топливной таблетки. Потрудитесь сами посчитать, сколько это "на круг" получается, но отнюдь не 5%.
б) увеличивая обогащение урана делящимся изотопом...
Вы из текста выдернули ровно одну фразу, а их там вагон, и все по делу...

[asv363]

Я ведь не спрашиавал о том, как в ТВС-2М достигается удлинение цикла. Не спрашивал не потому, что не интересно, а потому что спрашивал о другом, а именно: как удлинение топливного столба менее, чем на 5%, может увеличиь цикл на 50%?

Пара докладов, коротких, рекомендую.

МНТК-2011 ОКБ "Гидропресс", параметры ТВЭЛ на странице 2, решетки - 6-я:

Конструкция активных зон новых ВВЭР и опыт эксплуатации ближайших прототипов
С.Б. Рыжов, В.А. Мохов, И.Н. Васильченко, ОАО ОКБ «ГИДРОПРЕСС», г. Подольск, Россия

МНТК-2014 Концерна, геометрические размеры на странице №12, решетки - на следующей:

«Эксплуатация энергоблоков Балаковской АЭС с использованием 18-ти месячного топливного цикла»
Бессонов В. Н. / Главный инженер филиала ОАО «Концерн Росэнергоатом» «Балаковская атомная станция»

Сообщение отредактировал asv363 - 19.7.2014, 20:30

[kandid]

Господа!
Если честно, то я просто не знаю, как на все это нужно реагировать. И стоит ли реагировать вообще.
Пожалуй, промолчу.

[AtomInfo.Ru]

Да, у ТВС-2М действительно большой скачок по длине кампании. См. правый верхний график.
http://atominfo.ru/news7/g0176_7.jpg

Kandid,

вариант №2.

ТВС-2М, в отличие от ТВС-2, делалась под работу в цикле 3*18, то есть, в таком цикле, при котором частичная перегрузка топлива выполняется раз в полтора года.

И основные отличия двух кассет действительно состоят в увеличенной загрузке урана в ТВС-2М.

Вы правильно нашли разницу между загрузками урана в ТВС-2М с бланкетами (промежуточная модификация под 12-месячный цикл) и ТВС-2М без бланкетов (финальная версия под 3*18). Она есть в интернете и составляет примерно 25 кг от 500 кг - см. стр.5 по ссылке. То есть, да, примерно 5%.

Ваша ошибка в том, что в 3*18 цикле перегружается не треть активной зоны, как следовало бы из названия цикла, а несколько более. Например, говорят о 66 перегружаемых кассетах при общей загрузке 163 штуки. Видите разницу?

Иначе говоря, переход на 3*18 цикл не означает, что во всех кассетах уран стал выжигаться в полтора раза больше. Не во всех.

Как именно проводится перегрузка - т.е., какие дополнительные кассеты ставятся, какие характеристики у выгружаемых? Вообще-то, это коммерческая тайна.

Почему тогда вообще переходят на 3*18? Сравнивают интегральные характеристики циклов, например, общий расход урана и т.п. И выбирают то, что выгоднее.

Почему тогда вообще менялась конструкция кассеты с ТВС-2 на ТВС-2М? Чтобы уменьшить число дополнительных кассет. Всё сказанное в ветке про загрузку урана и повышение обогащения также верно. Задача на оптимизацию. На пальцах её объяснить сложно, это уже расчётные вещи.

По крайней мере, я так понимаю расклад.

Так, какой там ещё вопрос? Как реагировать? Наверное, всё-таки спокойнее спрашивать про непонятные моменты в тексте, сказанном и прочитанном перед публикацией главным конструктором ТВС-2 и ТВС-2М, знающим об этих сборках больше, чем все собравшиеся на нашем форуме вместе взятые. Это понятно, ведь он их и проектировал.
Саша Быков, писавший ответ сидя на чемодане, вполне мог быть раздражён высказыванием про "бессмыслицу".

А вообще, рецепт прост. Надо всем быть спокойнее.

Кстати, знать одному человеку всё об отрасли невозможно. Например, с российским циклом 3*18 вживую сталкивались отнюдь не все участники форума и вполне могут не знать всех его тонкостей.
Если что-то непонятно, можно просто спросить. По возможности, постараемся уточнить неясные моменты.

[AtomInfo.Ru]

Продолжая тему топливных циклов для ВВЭР. Их разрабатывает Курчатовский институт, исторически отвечающий за научное сопровождение работы таких реакторов.
Ссылка на полезную статью.

Возьмём из неё пару графиков.

[AtomInfo.Ru]

[AtomInfo.Ru]

На предыдущем графике можно видеть, что даёт в длительность кампании обогащение (графики научные поэтому там кое-где можно увидеть полкассеты).
Обогащение отложено рядом с параллелограммом по его правому ребру.

Повышение обогащения с 4,4% до 5% (точнее, до 4,95%) позволит продлить кампанию примерно на 50 суток.
Обогащение 4,4% исторически было самым большим в линейке стандартных обогащений для ВВЭР.
Обогащение 5% - технологический предел, выше которого для атомной энергетики не обогащают (перешагнуть через него можно, но потребует большого объёма работ).

Легко видеть эффект от повышения обогащения. Где-то порядка 50-60 суток сможем выиграть, доведя его до максимально сегодня возможного.

[AtomInfo.Ru]

По верхнему ребру отложено число перегружаемых кассет во время перегрузки. Всего в зоне их, напомню, 163. Треть от этого количества - 54 (настоящие учёные написали честно 54,3).

Если мы перегружаем ровно треть (54 кассеты), то при обогащении 4,4% мы имеем длину кампании менее 400 суток (где-то 380 суток, примерно так). Никакого 18-месячного цикла не получится.
Нам придётся при перегрузке подбрасывать "лишние" кассеты, то есть, выгружать какие-то досрочно. На графике очень хорошо видно, что кампания 450 суток достигается для стандартного обогащения 4,4% при числе перегружаемых ТВС, равном 66.

Можно ли обойтись без дополнительных кассет? Иными словами, можно ли в цикле 3*18 честно перегружать ровно треть активной зоны?
Судя по графику, не получается.
Даже при обогащении 5% (максимально возможное на сегодняшний день) перегрузка 54 кассет (треть активной зоны) обеспечивает длину кампании менее 450 суток (где-то 440 суток, что ли).
440 суток назвать полуторами годами никак не выйдет.

[AtomInfo.Ru]

Второй график.

[AtomInfo.Ru]

На первом графике, к сожалению, не указано, для какой именно кассеты приводятся данные. Поэтому есть второй график.

На втором графике можно видеть длину кампании и число перегружаемых кассет для разных типов ТВС.
Они разнятся по обогащению, длине топливного столба, диаметру твэла, диаметру центрального отверстия (см. легенду графика).

Вот и видим, что для кассеты со стандартным обогащением 4,4%, длиной топливного столба 3530 мм и твэлом 7,6*1,2 (чёрный график) кампания 450 суток достигается при перегрузке 66 кассет. Иными словами, на каждой перегрузке меняем 12 кассет дополнительно.

Как от этого уйти? Синий и зелёный графики уже соответствуют "честной" перегрузке активной зоны - 450 суток соответствует примерно 54 кассетам. Примерно.

А самый перспективный - рыжий график, в котором все параметры кассеты выгнаны практически на максимум. Обогащение 4,95%, топливный столб увеличен, центрального отверстия более нет. Честная перегрузка трети активной зоны обеспечивает кампанию 500 суток. Это уже близко к календарным полутора годам.

Но рыжая кассета будет более полезна для следующего к внедрению на наших ВВЭР цикла - 5*1, или 5 по 12 месяцев. См. первую точку рыжего графика.

[AtomInfo.Ru]

Таким образом, выбор топливного цикла - это задача на оптимум. Заказчик, эксплуатирующая организация, выбирает, что его более устроит, исходя из таких параметров, как длительность работы реактора между перегрузками, расход топливных кассет, стоимость кассет (обогащение!), максимальная и средняя глубины выгорания топлива и т.д. К технологическим достижениям прорывного характера длительность цикла не относится, это экономическая задача на оптимум.

Увеличение продолжительности кампании - общая тенденция для многих стран с развитой АЭС. Но есть и обратные примеры. Так, АЭС "Clinton" в Штатах без особого объяснения причин решила вернуться к 12-месячному циклу. Видимо, там посчитали, что годичный цикл сейчас выгоднее.

[asv363]

Таким образом, выбор топливного цикла - это задача на оптимум. Заказчик, эксплуатирующая организация, выбирает, что его более устроит, исходя из таких параметров, как длительность работы реактора между перегрузками, расход топливных кассет, стоимость кассет (обогащение!), максимальная и средняя глубины выгорания топлива и т.д. К технологическим достижениям прорывного характера длительность цикла не относится, это экономическая задача на оптимум.

Полагаю, что с учётом роли заказчика, которым в нашем случае является ОАО "Концерн Росэнергоатом", стоит выделить несколько моментов (не забывая про ОАО "ТВЭЛ" и ОАО "НЗХК", как производителей):

1. По экономическим соображениям, переход блоков на более длинные топливные циклы производился в объёме подпитки, потому сразу достигнуть 18 месяцев было невозможно.
2. В принципе, плавный переход был более безопасен и с точки зрения ЯРБ.
3. Весьма вероятное изменение техпроцесса с момента начала производства ТВС, от опытного - к промышленному.

Отдельно выделим, что без учёта сплавов, навскидку существует (или существовало) 3 модификации ТВС-2М, основываясь на проектах ТВЭЛ. Указываемая на данный момент загрузка диоксидом урана составляет 525-527 кг, исходя из расчёта на ТВС-2М при длине топливного столба 3680 мм. Известны отечественные ТВЭЛы с загоузкой около 545-546,5 кг, при длине топливног стоба 3530 мм, и всё это проекты под ВВЭР-1000. В четвертом поколении предполагают 568,5 кг, и снова для ВВЭР-1000. Естественно, последние варианты, это таблетка 7,8/0 мм и меньшая толщина оболочки.

При этом стоит заметить, что продолжительность цикла в эффективных сутках, в общем случае, не соответствует продолжительности в календарных.

Публично озвученного и реализованного решения (общедоступного), по использованию в пром. производсте для новых ТВЭЛ ТВС-2М таблеток 7,8/0, к сожалению, не вижу. С другой стороны, по интернетикам особо не лазил.

P.S. В цифрах могу немного ошибатся, писал по памяти.

[AtomInfo.Ru]

1. По экономическим соображениям, переход блоков на более длинные топливные циклы производился в объёме подпитки, потому сразу достигнуть 18 месяцев было невозможно.

Да, конечно. Иначе пришлось бы сделать как на Темелине - заменить всю зону. А зачем? Поэтому были промежуточные переходные варианты - 16 месяцев, например.

Публично озвученного и реализованного решения (общедоступного), по использованию в пром. производсте для новых ТВЭЛ ТВС-2М таблеток 7,8/0, к сожалению, не вижу. С другой стороны, по интернетикам особо не лазил.

А его и нету публично. Их не спешат показывать.

Это ТВС-4М (подольская) и ТВС-4А (горьковская). О факте существования таких проектов мы писали, но там только сам факт, и больше ничего. Проекты сделаны в 2012 году, сейчас обоснование. Долгов говорил об опытной партии в 2015 году, а промышленной эксплуатации - в 2017 году, но пока каких-то подтверждений его словам я не видел.
А Иван Никитович, соответственно, сказал на сей счёт, что не заказывает их пока концерн (см. его интервью).

[AtomInfo.Ru]

По длинным циклам есть ещё один такой моментик. Он в тени находится, а между тем едва ли не критический.

Оборудование сможет отработать без обслуживания и ремонта не год, а полтора? И в ответ нужны не презентации и доклады, а бумажки с подписями и печатями.
А подписи ставить страшно, потому что случись чего - подписант превратится в отсидента 3*18.

Этот фактор здорово сдерживает. Если быть серьёзным, то да, это важный вопрос, в т.ч., с точки зрения безопасности.