CNP-300, Вынос из Китайского атома Опции

[VBVB]

А какая годовая потребность в топливе у CNP-300 которые у пакистанцев на Чажме китайцы построили?

Пишут вроде, что топливная загрузка CNP-300 около 36 тонн и топливная компания 15 месяцев.
Это типа значит, что годовой расход топлива для CNP-300 около 24 тонн при работе на номинале?

Так выгорание топлива какое-то малое с такими цифрами получается.

[AtomInfo.Ru]

Так выгорание топлива какое-то малое с такими цифрами получается.

Глубины выгорания в китайском CNP-300 отличаются, в зависимости от кассеты.

1. кассета FA300-1 (1985-1991) - 25GWd/tU
2. кассета FA300-2 (1996-1999) - 30GWd/tU
3. кассета FA300-3 (2000-2005) - 30GWd/tU
4. кассета FA300-4 (2006- ) - 40GWd/tU

То есть, ничего сверхординарного.

[AtomInfo.Ru]

топливная компания 15 месяцев.

Да, так и есть.

[AtomInfo.Ru]

VBVB,

по китайскому CNP-300 чего-то нету данных по загрузке. Я даже удивился.

Посчитать можно было бы, но не хватает одного данного.

Мощность тепловая - 998,6 МВт.
Число кассет - 121.
Число твэлов в кассете - 204 (не 225!!!).
Высота активной части кассеты - 290 см (есть в одном китайском патенте и вычисляется из линейной мощности 135,9 Вт/см).
Радиус топливной таблетки - а вот тут засада
Плотность топлива можно для грубых расчётов брать чуть менее 10 г/см3.

[AtomInfo.Ru]

В общем, по CNP-300 как-то так.

В конструкции кассеты там нет великих открытий. По устойчивому мнению группы товарищей, китайцы в период проектирования плотно паслись в архивах Вестингауза. Так получилось. Соответственно, твэл может быть основан на твэлах вестов. Но есть нюанс, какую таблетку они выбрали.

Далее арифметика.

M = 3,14 * r2 * 290 * 204 * 121 * gamma / 1e6

Плотность возьмём 10. Не будем заморачиваться, китайцы весьма неплохо делают плотность для металлического урана, предположим, что и с оксидом они справились хорошо.
Тогда
M = 3,14 * r2 * 290 * 204 * 121 * 10 / 1e6
или (округляя)
M = 225 * r2

А теперь самое интересное.

Если мы возьмём радиус топливной таблетки 0,45 см, характерный для тогдашних кассет 15*15, то получим
M = 45,5 тонн.

А если мы возьмём радиус 0,4 см, подходящий для кассет 17*17, то получим
M = 36 тонн.

Et voila, последняя цифра совпадает с написанным значением "загрузка 36 тонн".

Но у нас-то - точнее, у китайцев - кассета 15*15.

Поэтому вопрос - откуда вообще взялось значение 36 тонн? То есть, где про него пишут?

[VBVB]

Поэтому вопрос - откуда вообще взялось значение 36 тонн? То есть, где про него пишут?

Нераспространенцы такое значение приводят для Чажмы-1.
Understanding Pakistan's Energy Security Needs and the Role of Nuclear Energy

The Chashma nuclear power plant has a 3 meter tall, 2.5 meter wide fuel core. It holds 36 tons of 3.4% enriched U235 fuel. It requires 11 tons of new fuel per year to produce 300MWe annually.

Pakistan's Chashma Nuclear Power Plant

Высота активной зоны 2.90 метров, диаметр - 2.486. В зоне 121 топливная кассета. Шаг твэла (rod pitch) 1.33 cm, шаг кассеты (assembly pitch) 20.03 cm. В кассете 204 твэла. Высота топливной таблетки 10 мм, диаметр таблетки 8.43 мм. Топлива в активной зоне 35.92 тонны. Ежегодная подпитка топливом 11.87 тонны.

Интересно, что последняя ссылка для прародителя Qinshan-1 дает загрузку в 40.75 тонн топлива. Это видно связано, что для Чажмы-1 обогащение топлива 3.4%, а для Циньшаня-1 только 3%.

Сообщение отредактировал VBVB - 6.9.2015, 23:21

[AtomInfo.Ru]

По второй ссылке источник данных в таблице (NEI и Handbook) солидный, это не нераспространенцы. Но всё-таки он вторичный - это справочник, выпускаемый западным профильным журналом.

Твэл интересный они описали. Я бы сказал, что это твэл BWR 10*10

Интересно, что последняя ссылка для прародителя Qinshan-1 дает загрузку в 40.75 тонн топлива. Это видно связано, что для Чажмы-1 обогащение топлива 3.4%, а для Циньшаня-1 только 3%.

Нет, геометрия ведь абсолютно та же, если таблица в ссылке содержит верные данные. Ничего из данных по геометрии активной части не изменилось, а масса считается как плотность*объём.

Но тогда получается, что различие вызвано плотностью уранового топлива. Причём для своего блока китайцы сделали диоксид с плотностью примерно 10, что очень неплохо, а инозаказчику - 9, что весьма так себе. Но пока объяснение получается такое.

P.S. При ручной сборке твэлов, которая явно была тогда у китайцев, возможны самые дикие варианты - например, я видел рентгеновский снимок твэла, в котором таблетка в середине встала косо и образовалась пустая зона по высоте. Это влияет на загрузку, но вряд ли в таких масштабах - 5 тонн.

[VBVB]

Но тогда получается, что различие вызвано плотностью уранового топлива. Причём для своего блока китайцы сделали диоксид с плотностью примерно 10, что очень неплохо, а инозаказчику - 9, что весьма так себе. Но пока объяснение получается такое.

Может меньшая плотность и соответственно более высокая микропористость топлива для Чажмы нужна потому, что выгорание прогнозируемое выше на четверть предполагалось (40 МВт*сут/кг против 30 МВт*сут/кг), чем на Циньшане-1?
Типа чтобы ГПД в таблетке более выгорающей надежнее удерживались...

[AtomInfo.Ru]

Может меньшая плотность и соответственно более высокая микропористость топлива для Чажмы нужна потому, что выгорание прогнозируемое выше на четверть предполагалось (40 МВт*сут/кг против 30 МВт*сут/кг), чем на Циньшане-1?
Типа чтобы ГПД в таблетке более выгорающей надежнее удерживались...

А может, в табличке для китайца - масса UO2, а для пакистанца - масса U?

Табличка по ссылке взята из сборных данных, которые собирались невесть как. Надо идти в библиотеки, находить номера NEI и его справочника за 90-ые годы и смотреть источники. А в 90-ые в России западную литературу покупали в ограниченных количествах по причине денег. Так что пока можно только гадать.

[AtomInfo.Ru]

Подводя промежуточный итог.

M = 3,14 * (0,843/2)^2 * 290 * 204 * 121 * gamma / 1e6

С округлением получится:
M = 4 * gamma

При плотности диоксида gamma=10,2 (что вполне реально) получаем
M = 40,8 тонн
что с точностью до округления совпадает с данными о загрузке китайца.
И это есть загрузка UO2.

А теперь возьмём в расчётах плотность не диоксида, а собственно урана.
Не заморачиваясь на учёт вклада 235U в молярный вес урана, получим
gammaU = 10,2 * (238/270) = 9

Соответственно, масса урана:
M = 4 * gammaU = 4 * 9 = 36
M = 36 тонн

И это с точностью до округления соответствует данным о загрузке пакистанца.

[asv363]

В небольшом справочнике (3073 стр.) МАГАТЭ OPEX за 2015 год радиуса топливной таблетки нет. Загрузка указана и там и там диоксидом урана 3,4%, одинаковая по весу 40,746 тонн, перегрузочная партия - треть, покассетные данные совпадают.

Различие указано:
QINSHAN-1 - длина кампании 12 месяцев, достигнутое среднее выгорание 33 000 МВт*сут./тонну;
CHASNUPP-1 - длина кампании 14 месяцев, достигнутое среднее выгорание 30 000 МВт*сут./тонну.

Сообщение отредактировал asv363 - 7.9.2015, 18:35

[AtomInfo.Ru]

Короче, пока складывается впечатление, что нераспространенцы некритично скомпоновали разные данные:
1) загрузку по UO2 для китайского CNP-300,
2) загрузку по урану для пакистанского CNP-300.

Причём обе величины верные, но надо понимать, что они означают.
Вот такой пока промежуточный итог.

А далее другие интересные вопросы появляются. Например:

1. какая у китайцев центральная дырка? И была ли она вообще в кассетах FA300?
2. плотность UO2 10,2 г/см3 взята прямо как со страниц учебника, что напрягает. Не свистят ли товарищи китайцы?

[AtomInfo.Ru]

И табличку скопирую, пусть будет (кликабельно).
Пустая ячейка в столбце китайца означает то же значение, что в столбце пакистанца - то есть, для китайца даются только те данные, что отличаются от данных пакистанца.

[asv363]

А какая годовая потребность в топливе у CNP-300 которые у пакистанцев на Чажме китайцы построили?

Пишут вроде, что топливная загрузка CNP-300 около 36 тонн и топливная компания 15 месяцев.
Это типа значит, что годовой расход топлива для CNP-300 около 24 тонн при работе на номинале?

Так выгорание топлива какое-то малое с такими цифрами получается.

Данная сильно завышенная потребность содержится в презентации представителя SHERDI на конференции по SMR, состоявшейся в 2011 году. Относилась к новому, концептуальному дизайну с мощностью в 1250 МВт (тепл.) и 450 МВт (эл.). Там предполагалась активная зона из 69 ТВС типа FA300-4. Страница №28 из 36.

FA300-4: Large grain size pellet, Zr-Nb cladding, 40GWd/tU.

О наличии центрального отверстия информация отсутствует.

[VBVB]

Загрузка указана и там и там диоксидом урана 3,4%, одинаковая по весу 40,746 тонн, перегрузочная партия - треть, покассетные данные совпадают.

Различие указано:
QINSHAN-1 - длина кампании 12 месяцев, достигнутое среднее выгорание 33 ГВт*сут./тонну;
CHASNUPP-1 - длина кампании 14 месяцев, достигнутое среднее выгорание 30 ГВт*сут./тонну.

Спасибо за подсказку.
Слегка удивлен, что у пакистанцев среднее выгорание столь невысокое. С таким уровнем обогащения топлива вполне можно было и уровень 35 ГВт*сут./тонну иметь. Однако видимо такая топливная кампания для них наиболее приемлемая.

[AtomInfo.Ru]

Слегка удивлен, что у пакистанцев среднее выгорание столь невысокое. С таким уровнем обогащения топлива вполне можно было и уровень 35 ГВт*сут./тонну иметь. Однако видимо такая топливная кампания для них наиболее приемлемая.

Так 35 не было и у китайца. И 33 у него даже не было. См. в начале ветки раскладку по годам (а факт после семи кампаний был 31,5). К пуску Чашмы китайцы обещали выгорание 30 ГВт*сут/т, не более.

Естественно, речь идёт о среднем выгорании. Как пишут сами китайцы, у них после первых семи кампаний CNP-300 накопилось 47 кассет с выгоранием больше 30, а одна кассета даже более 36.

И по ходу выяснилась интересная вещь. Оказывается, китайцы до пуска CNP-300 экспериментально подтвердили свою сборку в исследовательском реакторе только до 25 ГВт*сут/т. То есть, по-хорошему даже о выгорании 30 для CNP-300 говорить было нельзя. Поэтому им отдельным решением разрешили превратить центральную сборку по сути в испытательную.

Только после того, как они изучили свои облучённые сборки с первых кампаний, ничего особенно страшного не нашли - только после этого они сделали кассету на 40 ГВт*сут/т (FA300-4, см. выше по ветке).
А теперь самое интересное. А дали ли китайцы пакистанцам эту кассету? Если не дали, то, простите, но выгорание 30 останется максимальным.

[AtomInfo.Ru]

Однако видимо такая топливная кампания для них наиболее приемлемая.

Боюсь, что у пакистанцев более прозаичные проблемы.

У них на первом блоке за период сентябрь'2000 - май'2013 было 78 (семьдесят восемь) внеплановых остановов. А за первую кампанию они останавливались 26 раз.
То есть, этот блок называется "купила баба порося".

[VBVB]

У них на первом блоке за период сентябрь'2000 - май'2013 было 78 (семьдесят восемь) внеплановых остановов. А за первую кампанию они останавливались 26 раз.

А сами топливные сборки для CNP-300 пакистанцы не могут производить?

В силу неясных причин пакистанцам очень не везет с эксплуатацией энергетических реакторов. Тяжеловодник в Карачи тоже рекордсменом по низчайшему КИУМ из CANDU и количеству ремонтов/утечек является.

Сообщение отредактировал VBVB - 7.9.2015, 20:08

[AtomInfo.Ru]

А сами топливные сборки для CNP-300 пакистанцы не могут производить?

См. PNPFC - Pakistan Nuclear Power Fuel Complex.
Присутствует в правительственных планах.

То есть, в будущем - да.
А насчёт сейчас лучше всего посмотреть таможенные базы КНР, в них должен быть отмечен экспорт урана в Пакистан. Там, кстати, и масса должна быть записана.

[AtomInfo.Ru]

В силу неясных причин пакистанцам очень не везет с эксплуатацией энергетических реакторов.

Цена отказа от ДНЯО.

На самом деле, пакистанцам скорее даже повезло - у них были очень неплохие кадры, и в условиях почти полной изоляции они сумели избежать серьёзных аварий.

Я некоторое время работал в прошлом веке с пакистанцами. По-моему, тренажёрщики, ещё кто-то (по линии МАГАТЭ были в России). В принципе, впечатление о их подготовке осталось хорошее.

Возможно также, что лучшие кадры забирала оборонка, т.к. она явно была приоритетом по сравнению с мирным атомом.

Также объективные трудности были. Например, китаец-то строился с помощью Мицубиси (это не тайна, в интернете много тому подтверждений). А Чашму китайцам пришлось делать самостоятельно, со всеми вытекающими последствиями - особенно если учесть, что опыта у них тогда не было почти никакого.