Влияние выгорающего поглотителя на распределение энерговыделения в ТВС реактора ВВЭР-1000

Проанализированы характерные особенности распределения энерговыделения в ТВС в реакторе ВВЭР-1000, использование выгорающего поглотителя на снижение начального запаса реактивности.

Введение……………………………………………………………………………………………………… 11
1. Конструкционные особенности ЯЭУ с реактором ВВЭР-1000………………….. 14
1.1 ВВЭР-1000……………………………………………………………………………………………14
1.1.1 Основные конструктивные решения ВВЭР…………………………………….. 14
1.1.2 Реакторы ВВЭР-1000……………………………………………………………………… 16
1.1.3 Активная зона ВВЭР-1000……………………………………………………………… 18
1.1.4 Центральная сборка……………………………………………………………………….. 20
1.2 Использование выгорающего поглотителя в реакторе ВВЭР-1000……….. 23
1.2.1 Топливные сборки с выгорающими поглотителями…………………………23
1.2.2 Конструктивные и технологические решения пробломы
использования выгорающих поглотителей………………………………………………26
1.2.3 Некоторые особенности реакторов с выгорающим поглотитлем…….. 27
1.3 Расчет физических характеристик реактора…………………………………………. 29
2. WIMSD5 ‒ Расчет детерминированных многогрупповых реакторных
решеток……………………………………………………………………………………………………….. 32
3 Расчетная часть…………………………………………………………………………………………. 35
3.1 Расчетная модель с одиночным твэлом………………………………………………… 35
3.2 Расчет глубины выгорания при выгорающих поглотителях…………………..37
3.3 Расчетная модель реактора ВВЭР-1000 в виде ТВС……………………………… 43
3.4 Влияние выгорающего поглотителя на распределение энерговыделения
по сечению ТВС…………………………………………………………………………………………46
3.5 Методы снижения запаса реактивности……………………………………………….. 48
3.6 Определение длительности кампании и нуклидного состава ядерного
топлива в модели одиночного твэла……………………………………………………………51
Вывод……………………………………………………………………………………………………….. 55
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение…… 56
4.1 Потенциальные потребители результатов исследования………………………. 56
4.1.1 Анализ конкурентных технических решений…………………………………..57
4.1.2. SWOT-анализ………………………………………………………………………………… 59
4.2 Планирование управления научно-техническим проектом…………………… 61
4.2.1 Инициация проекта………………………………………………………………………… 61
4.2.2 План проекта…………………………………………………………………………………..62
4.3 Бюджет научного исследования…………………………………………………………… 65
4.3.1 Расчёт материальных затрат…………………………………………………………… 65
4.3.2 Основная заработная плата…………………………………………………………….. 67
4.3.3 Дополнительная заработная плата исполнителей темы…………………… 68
4.3.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления)………. 69
4.3.5 Накладные расходы…………………………………………………………………………69
4.3.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта.70
4.3.7 Реестр рисков проекта……………………………………………………………………. 71
4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования……………………….71
4.4.1 Оценка сравнительной эффективности исследования………………………71
Вывод……………………………………………………………………………………………………….. 75
5 Социальная ответственность………………………………………………………………………76
5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов………………………76
5.2 Обоснование и разработка мероприятий по снижению уровней опасного
и вредного воздействия и устранению их влияния на работающих……………. 78
5.2.1 Организационные мероприятия……………………………………………………… 78
5.2.2 Технические мероприятия……………………………………………………………….78
5.2.3 Условия безопасной работы…………………………………………………………….81
5.3 Электробезопасность…………………………………………………………………………… 83
5.4 Пожарная и взрывная безопасность……………………………………………………… 84
Заключение………………………………………………………………………………………………….. 87
Список литературы……………………………………………………………………………………….88
Приложение A……………………………………………………………………………………………… 91
Приложение B……………………………………………………………………………………………… 93

Проведенный комплекс исследований позволяет выделить следующие
основные результаты работы:
1. Для существующих кампаний реактора возможно применение
выгорающего поглотителя в виде твэгов (гомогенное размещения оксида
гадолиния в топливе) или в виде напыления диборида циркония на топливные
таблетки. Толщина напыления сильно влияет на скорость выгорания
поглотителя. С увеличением толщины напыления начальный запас
реактивности снижается.
2. При использовании твэгов запас реактивности реактора ВВЭР-1000
может быть снижен не менее чем на 5 %.
3. При использовании покрытия из диборида циркония с толщиной
напыления 3 мкм, длительная работа реактора может быть достигнута при
запасе реактивности на 5-6 % более низком, чем в реакторе без выгорающего
поглотителя. При этом не наблюдается выбега положительной реактивности.
4. Введение 6 или 12 твэгов в ТВС реактора ВВЭР-1000 приводит к
снижению начального запаса реактивности до 9-12 %. Основные
поглощающие нейтроны изотопы гадолиния практически полностью выгорают
при достижении глубины выгорания топлива 12000 МВт*сут/т урана.
5. Изменением положения твэгов в составе ТВС можно уменьшить
коэффициент неравномерности распределения энерговыделения по ТВС не
более чем на 0.5 %.

1. Давахра Сааду. Использование выгорающих поглотителей в реакторах
типа ВВЭР: Дис. канд. тех. наук: Москва, 2006, 13 с.
2. Основное оборудование АЭС с корпусными реакторами на тепловых
ней-тронах: учебник / С.М. Дмитриев [и др.] – М.: Машиностроение, 2013. –
415с.
3. Деев В.И., Щукин Н.В., Черезов А.Л. Основы расчета судовых ЯЭУ:
Учебное пособие / Под общей редакцией проф.В.И.Деева. –М.: НИЯУ МИФИ,
2012. –256с.
4. ВВЭР – 1000: физические основы эксплуатации, ядерное топливо,
безопасность / Аль Афров А. М., Андрушенко С. А., Украинцев В. Ф.,
Васильев Б. Ю., Косоуков К. Б., Семченков Ю. М., Кокосадзе Э. Л., Иванов Е.
А.. – М., Университетская книга, Логос, 2006. – 488 с.
5. Физико-технические проблемы атомной энергетики и промышленности:
сборниктезисовдокладовVМеждународнойнаучно-практической
конференции.–Томск:ИздательствоТомскогополитехнического
университета, 2010. – 198 с.
6. Галанин Д.Ф. Теория ядерных реакторов на тепловых нейтронах.
Атомиздат., М., 1981.
7. Burnable absorber assembly. [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
https://www.google.com/patents/US4576787?hl=zh-CN, свободный. – Загл. с
экрана.
8. Острейкин В. А. Эксплуатация атомных станций: учебник для вузов. –
М.: Энергоатомиздат, 1999. – 928 с.
9. Волков В.С., Лукьянов А.С., Чепкунов В.В., Шевяков В.П., Ямников
В.С.. Применение выгорающих поглотителей в ядерных реакторах. – Атомная
энергия, Москва, 1961. − 109 С.
10. Кинетика и регулирование ядерных реакторов: Учеб. пособие для
вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1986.—272 с: ил.
11.ДементьевВ.Г.,ОлейникД.С..Расчетнейтронно-физическких
характеристик активной зоны ВВЭР-1000 методом Монте-Карло по программе
MCU-PD,исравнениерезультатовспрограммойБИПР-7Аис
экспериментальными данными. ВАНТ, сер.: Физика ядерных реакторов, вып. 1,
М., 2010, стр. 47-58.
12. Машиностроение ядерной техники / Е. О. Адамов, Ю. Г. Драгунов, В.
В. Орлов и др. Под общ. ред. Е.О. Адамова. – М. : Машиностроение, 2005. – 960
с.
13. Крючков В.П., Андреев Е.А., Хренников Н.Н. Физика реакторов для
персонала АЭС с ВВЭР и РБМК: Учебное пособие для персонала АЭС/ Под
редакцией доктора физ.- мат. наук В.П. Крючкова. — М.: Энергоатомиздат,
2006.— 288с.
14. Родина Е. А., Расчетный анализ нейтронно-физических характеристик
МБИР и обоснование его экспериментальных возможностей. – Нац. исслед.
центр “Курчатовский институт, Москва, 2013.- 139 с.
15.ШкаровскийД.А.Описаниепримененияиинструкциядля
пользователей программ, собранных из модулей пакета MCU-5. – Москва:
МИФИ. 2012 г. – 11 с.
16. Cardoso F., Pereira C., Veloso M. A. F., A Neutronic Evaluation of
Reprocess Fuel and Depletion Study of VHTR Using MCNPX and WIMSD5 Code,
Fusion Science and Technology,Volume 61, N. 1 – P. 338-342,2012.
17. Пискарев С.А. Исследование физических характеристик реактора ввэр-
640 при использовании топлива с выгорающим поглотителем. Материалы
межвузовской научной конференции. Ч. III: С. 81-82, 2002.
18. Нейтронно-физический и теплогидравлический расчет реактора на
тепловых нейтронах: Учебное пособие / Бойко В. И., Кошелев Ф. П., Шаманин
И. В., Колпаков Г. Н – Томск: Томский политехнический университет, 2015. –
192 с.
19. Андреев Б.М. Арефьев Д.Г. Баранов В.Ю. Бедняков В.А. и др.
Изотопы: свойства, получение, применение. В2т.Т.2/ Под ред. В.Ю. Баранова.
− М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. − 728 с.
20. Бойко В.И., Чертков Ю.Б. Разработка и создание трехмерной
потвэльной расчетной модели реактора ввэр-1000. ‒Томск: Изд-во ТПУ, 2007 –
34 с.
21. Основы функционально-стоимостного анализа: Учебное пособие / Под
ред. М.Г. Карпунина и Б.И. Майданчика. − М.: Энергия, 1980. − 175 с.
22.Финансовыйменеджмент,ресурсоэффективностьи
ресурсосбережение: учебно-методическое пособие / Н.А. Гаврикова, Л.Р.
Тухватулина, И.Г. Видяев, Г.Н. Серикова, Н.В. Шаповалова; Томский
политехнический университет. − Томск: Изд-во Томского политехнического
университета, 2014. – 73 с.
23.Санитарно-эпидемиологическиеправилаинормативы.
«Гигиенические требования к ПЭВМ и организации работы»: СанПиН
2.2.2/2.4.1340-03.:–Утв.постановлениемГлавногогосударственного
санитарного врача Российской Федерации от 03.06.03 N 118.
24. ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ. Система стандартов безопасности труда.
Электробезопасность.Предельнодопустимыеуровнинапряжений
прикосновения и токов [Текст]. – Введ. 30.06.82. – Утв. постановлением
Госстандарта СССР от 30.06.82 N 2987.
25. ГОСТ 12.1.004-91. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.
[Текст]. – Взамен ГОСТ 12.1.004.-85. – Введ. 01.07.92. – Утв. Постановлением
Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и
стандартам от 14.06.91 № 875.