выгорание топлива

Концерн «Росэнергоатом»
Опыт эксплуатации
топлива
на АЭС с ВВЭР
Первый заместитель руководителя департамента по
эксплуатации АЭС с реакторами ВВЭР
В.Е. Хлебцевич
29.05-01.06 2007 года
1
Основные цели предшествующего этапа
внедрения нового топлива
1. Совершенствование конструкции
ТВС
2. Внедрение эффективных
годичных топливных циклов
2
Основные этапы внедрения новых
типов топлива ВВЭР-1000
2006
ТВС-2М и ТВСА-АЛЬФА
2003
1998
1994
1993
ТВС-2
ТВСА
УТВС (УГТ)
Циркониевые ДР и НК
3
Основные этапы внедрения новых
типов топлива ВВЭР-440
2002 Кассеты второго поколения
2000
1998
1995
Виброустойчивые кассеты
Кассеты с УГТ
Кассеты с обогащением 3,82%
4
Топливо в реакторах ВВЭР-1000
после ППР 2006 года
700
597
600
488
штук
500
400
300
218
151
200
100
УТВС
Чехловые
ТВСА
ТВС-2
Суммарное количество = 1455
5
Топливо в реакторах ВВЭР-440
после ППР 2006 года
1150
1052
1050
950
штук
850
750
650
550
450
390
346
198
350
250
150
ТВС обогащ.
3,6%
ТВС обогащ.
3,82% и 4,4%
ТВС с УГТ
ТВС 2-го
поколения
Суммарное количество = 1986
6
Изменение основных проектных
характеристик топлива для ВВЭР-1000
Максимальное
выгорание,
МВт·сут/кгU
Максимальное
время
эксплуатации,
эфф. часов
Количество
циклов
нагружения
Штатное
УТВС
ТВСА
ТВС-2
ТВСААЛЬФА
ТВС-2М
49
49
55
55
68
68
30000
30000
31500
30000
40000
40000
70
70
115
115
115
118
7
Основные этапы внедрения новых
топливных циклов ВВЭР-1000
4-х год. т.ц. (ТВСА)
3-х год. т.ц. 350 сут. (ТВС-2)
3-х год. т.ц. 350 сут. (УТВС)
4-х годичный т.ц. (УТВС)
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
8
Изменение основных характеристик эффективности
топливоиспользования ВВЭР-1000 с 1990 по 2006 годы
324
эфф.сут
43,0
МВт*сут/кгU
46,9 %
Удельный расход
природного урана
7,0 %
Длительность
Выгорание
топлива
0,173
кгU/МВт*сут
21,4%
9
Основные этапы внедрения новых
топливных циклов ВВЭР-440
5-ти год. т.ц. (топливо 2-го поколения)
2 поколение
ВВЭР-440
5-ти год. т.ц. (УГТ)
5-ти год. т.ц. (4,4 %)
4-х год. т.ц. (3,82 %)
1 поколение
ВВЭР-440
1986
1991
1996
2001
2006
10
Изменение основных характеристик эффективности
топливоиспользования ВВЭР-440 с 1990 по 2006 годы
38,2 МВт*сут/кгU
46,6 МВт*сут/кгU
2-е поколение
1-е поколение
12,2 %
18,2 %
Выгорание топлива
Удельный расход
природного урана
7,2 %
9,0 %
1-е поколение
2-е поколение
0,181 кгU/МВт*сут
0,170 кгU/МВт*сут
11
Данные по эксплуатации топлива
1. Контроль характеристик при
эксплуатации:
 выгорание топлива;
 продолжительность эксплуатации;
 герметичность твэлов;
 деформация ТВС;
 циклы нагружения.
2. Послереакторные исследования.
12
Среднее/максимальное выгорание
выгружаемого топлива, МВт*сут/кгU
АЭС
Блок
2004
2005
2006
БлкАЭС
УТВС, ТВС-2
1
39,9/44,7
40,4/43,9
41,8/45,4
2
41,8/45,9
43,3/49,0
40,2/44,4
3
40,7/45,0
39,4/42,8
42,3/45,1
4
43,3/45,6
42,8/48,6
41,2/45,8
КлнАЭС
ТВСА
1
44,7/55,7
45,2/58,6
49,3/62,2
2
44,8/47,0
43,4/47,1
44,4/48,1
РОАЭС
УТВС
1
34,6/39,9
41,3/42,9
42,3/44,7
НВАЭС
«Чехловые»
5
40,7/49,0
-
42,6/49,5
13
Максимальная продолжительность эксплуатации
выгружаемого топлива, эфф. часов
АЭС
Блок
2004
2005
2006
БлкАЭС
УТВС, ТВС-2
1
23736
24072
24600
2
29928
29544
24000
3
23232
30528
23592
4
29640
29736
23880
КлнАЭС
ТВСА
1
40536
43056
49752
2
28488
29880
30168
РоАЭС
УТВС
1
21762
28752
28344
НВАЭС
«Чехловые»
5
25344
-
26808
14
Активность теплоносителя первого контура на конец
кампаний энергоблоков ВВЭР-1000
1,0E-01
Клн-1
Клн-3
Эксплуатационный предел
Бал-1
1,0E-03
Бал-2
1,0E-04
Бал-3
Бал-4
1,0E-05
Нов-5
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1,0E-06
1991
Удельная активность, Ки/кг
Клн-2
Предел безопасной эксплуатации
1,0E-02
Вол-1
15
Активность теплоносителя первого контура на
конец кампаний энергоблоков ВВЭР-440
1,0E-01
Нов-3
ПБЭ Кольской АЭС
1,0E-02
ЭП Кольской АЭС/ПБЭ НВАЭС
1,0E-03
ЭП НВАЭС
Кол-1
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
Кол-4
1996
1,0E-06
1995
Кол-3
1994
1,0E-05
1993
Кол-2
1992
1,0E-04
1991
Удельная активность, Ки/кг
Нов-4
16
Количество негерметичных и отказавших
ТВС ВВЭР-1000
24
25
19
20
15
14
13
14
10
10
7
6
5
3
9
5
7
4
3
4
3
1
2
1
Число отказавших кассет
Число негерметичных кассет
06
20
05
20
04
20
03
20
02
20
01
20
00
20
99
19
98
19
97
19
96
19
95
19
94
19
93
19
92
19
19
91
0
17
Количество негерметичных и отказавших
кассет ВВЭР-440 1-ой очереди
115
120
100
84
80
68
60
57
60
46
40
37
40
26
23
20
13
12
7
5
34
12
4
15
12
8
5
10
9
5
2
7
7
Число отказавших кассет
Число негерметичных кассет
06
20
05
20
04
20
03
20
02
20
01
20
00
20
99
19
98
19
97
19
96
19
95
19
94
19
93
19
92
19
19
91
0
18
Количество негерметичных и отказавших
кассет ВВЭР-440 2-ой очереди
5
5
5
4,5
4
4
3,5
3
3
3
3
2,5
2
2
2
2
1,5
11
1
1
0,5
Число отказавших кассет
Число негерметичных кассет
06
20
05
20
04
20
03
20
02
20
01
20
00
20
99
19
98
19
97
19
96
19
95
19
94
19
93
19
92
19
19
91
0
19
Средние значения усилия сопротивления
перемещению ОР СУЗ после ППР
6
Блк-1
5
Блк-2
Блк-3
КГС
4
Блк-4
3
Рос-1
Клн-1
2
Клн-2
1
2001
2002
2003
2004
годы
2005
2006
20
Количество циклов нагружения ТВС
на Балаковской АЭС
Блок
2004
2005
2006
1
53
47
38
2
67
67
50
3
35
53
46
4
60
68
62
21
Послереакторные исследования
ТВС ВВЭР-1000 и ВВЭР-440
Тип ТВС
Тип
реактора
Кол-во ТВС
Максимальное
выгорание,
МВтсут/кгU
Максимальная
продолжит.
эксплуатации, эфф.сут
Серийная
ВВЭР-1000
15
55,55
1268,60
УТВС
ВВЭР-1000
7
48,50
1212,90
Чехловые
ВВЭР-1000
5
46,80
882,00
ТВСА
ВВЭР-1000
4
55,30
1082,00
РК
ВВЭР-440
8
56,50
1872,00
РК с ЦДР
ВВЭР-440
5
38,10
1110,00
АРК с ЦДР
ВВЭР-440
1
50,50
1514,00
22
Задачи решенные при
внедрении новых типов топлива
1.
Увеличен эксплуатационный ресурс
топлива (выгорание и длительность
эксплуатации);
2. Решена проблема искривления ТВС
ВВЭР-1000;
3. Снята проблема пэльного эффекта
4. Повышена виброустйчивость кассет на
энергоблоках ВВЭР-440.
23
Нерешенные проблемы завершенного
этапа внедрения нового топлива
 Допустимое количество циклов
нагружения не удовлетворяет
возрастающему количеству
диспетчерских ограничений и работе
в режиме суточного регулирования.
 Увеличение выгорания топлива ведет
к увеличению времени выдержки и
переполнению БВ.
 Не проведена аттестация ТУК для
вывоза новых типов топлива с
увеличенным выгоранием.
24
Основная задача предстоящего
этапа
Увеличение выработки
электроэнергии на
действующих
энергоблоках
25
Основные направления
увеличения выработки
электроэнергии
1. Повышение мощности энергоблоков
ВВЭР-1000 и ВВЭР-440 второго поколения.
2. Внедрение 18-ти месячных топливных
циклов длительностью 490-500 эфф.сут.
на реакторах ВВЭР-1000.
26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Проведенный в последние десятилетие комплекс работ
по усовершенствованию топлива позволил:
 снизить количество негерметичных ТВС;
 решить проблему деформации топлива в активной зоне;
 внедрить высокоэффективные топливные циклы 4х1 год
5х1 год и 3х350 сут.;
 подтвердить в процессе послереакторных исследований
заявленные изготовителем проектные характеристики
топлива;
 начать опытную эксплуатацию новых конструкций
топлива (ТВСА-АЛЬФА и ТВС-2М), пригодных для
использования в 18-ти месячных топливных циклах.
27
ЗАКЛЮЧЕНИЕ (продолжение)
2. Основные проблемы не решенные на предыдущем этапе
внедрения нового топлива:
 применяемые методы КГО и критерии отказа топлива
требуют усовершенствования;
 недостаточно увеличено допустимое количество циклов
нагружения ТВС;
 не решены проблемы обращения с отработавшим
топливом повышенного обогащения.
28
ЗАКЛЮЧЕНИЕ (продолжение)
3. Для решения основной задачи предстоящего этапа
целесообразно использовать ТВС-2М и ТВСА-АЛЬФА,
при этом необходимо:
 подтвердить в процессе опытной эксплуатации
проектные характеристики топлива ТВС-2М и
ТВСА-АЛЬФА;
 разработать обоснование безопасной эксплуатации
18-ти месячных топливных циклов с использованием
ТВС-2М и ТВСА-АЛЬФА.
29