Акіф Мірдадаш Абдуллаєв огли, Головний інженер проекту Національного наукового центру «Харківський фізико-технічний інститут»

1. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
Ядерный Форум
(Киев, 13 – 14 июня 2017 г.)
Эксплуатация смешанных
активных зон c топливом
«Вестингауз» на АЭС
Украины
В.С. Красноруцкий, А.М. Абдуллаев,
В.З. Байдуллин
НТК ЯТЦ ННЦ ХФТИ
Н.Ю. Шумкова, П.Л. Лашевич
ГП НАЭК «Энергоатом»

2. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
2
 Диверсификация поставок ядерного топлива
это надежность поставок электроэнергии АЭС
 Выгрузка полностью топлива из а.з. и замена
его экономически не выгодно.
 Смешанные а.з. вынужденная мера при
переход от одного поставщика топлива к
другому
Введение

3. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
3
 В соответствии с документом МАГАТЭ
“Operation and Licensing of Mixed Cores in Water
Cooled Reactors” TECDOC No.1720 под
смешанной активной зоной понимается
конфигурация активной зоны, включающая
ТВС с любыми отличиями характеристик.
Введение

4. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
4
 Смешанные активные зоны
эксплуатировались и ранее с ТВС АО «ТВЭЛ»,
однако они не классифицировались как
«смешанные»
 Вопрос смешанных активных зон возник при
внедрении топлива компании «Вестингауз»
Введение

5. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
5
 2000 – подписано межправительственное
Соглашение между США и Украиной
(продлевалось в 2005 и 2010 гг.).
 2005 - 6 опытных ТВС (изг. в Коламбии, США)
загружены в а.з. энергоблока №3 ЮУАЭС.
 2010 – перегрузочная партия из 42 ТВС (изг. в
Вастеросе, Швеция) загружена в а.з. энергоблока
№3 ЮУАЭС.
ПКЯТУ

6. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
6
 Задачи, требующие решения :
 Совместимость механических, гидравлических и
нейтронно-физических характеристик ТВС
 Совместимость материалов с водно-химическим
режимом 1-го контура
 Отсутствие опыта обоснования безопасности
смешанных активных зон в Украине
 Необходимость квалификации методологии
анализа для различных видов топлива
Смешанная активная зона

7. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
7
 Внедрение ТВС «Вестингауз» (модификация
ЯУ) выполнялось в порядке, определенном:
 «Підходами до регулювання ядерної і
радіаційної безпеки в рамках проектів
впровадження в Україні нових модифікацій
ядерного палива» (затверджено наказом ДКЯРУ
від 16.05.2002 №65) .
 НП 306.2.106-2005 «Вимоги до проведення
модифікацій ЯУ та порядку оцінки їх безпеки».
Нормативная база

8. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
8
Для каждой смешанной загрузки:
 Анализ выполнимости критериев по
тепло-гидравлическим характеристикам
ТВС и а.з. в целом
 Анализ фактического поджатия ТВС
 Подтверждение эксплуатационных
пределов по НФХ (в части ограничения
нагрузки на твэл)
Отличия от текущей практики обоснования
безопасности топливной загрузки

9. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
9
 Подходы к обоснованию безопасности
использования ТВС «Вестингауз» на всех этапах
внедрения были согласованы с ГИЯРУ.
 На каждом этапе внедрения разрабатывался
ПОАБ для «пилотных» энергоблоков:
 ЮУАЭС-2 («малая серия»)
 ЮУАЭС-3
 ЗАЭС-5
 Для остальных энергоблоков ЗАЭС (№№3, 4, 1)
выполнялась адаптация материалов «пилотного»
энергоблока №5 согласно СТП 0.41.070-2007.
Обоснование безопасности

10. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
10
 Обоснования, выполненные для энергоблоков
АЭС при внедрении ТВС «Вестингауз»:
Обоснование безопасности
ЮУАЭС-3 ЮУАЭС-2 ЗАЭС-5 ЗАЭС-3 ЗАЭС-4 ЗАЭС-1
ПОАБ LTA
ПОАБ ТВС-W
ПОАБ ТВС-WR
Адаптация ПОАБ ТВС-WR
Обоснование перегрузки

11. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
11
 ПОАБ (огибающий анализ) - 3 переходных
загрузки + однородная а.з. ТВС «Вестингауз».
Основные разделы ПОАБ:
 Механическое проектирование
 Проектирование твэл
 Теплогидравлическое проектирование
 Анализ проектных аварий
 Перечень КПБ* (RSAC), от Reload Safety
Acceptance Criteria.
Обоснование безопасности
*Ключевые параметры безопасности (КПБ) – огибающие
(консервативные) значения параметров активной зоны (н/ф, т/г и др.)

12. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
12
+42
42 +42
+42
Типовые переходные загрузки

13. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
13
Эксплуатация ТВС «Вестингауз»
Эксплуатация опытных ТВС (6 шт.) на
энергоблоке №3 ЮУАЭС - ПКЯТУ
(2005 – 2010)
Эксплуатация перегрузочной партии (42 шт.)
на энергоблоке №3 ЮУАЭС - ПКЯТУ
(2010–2014 )
Эксплуатация коммерческих партий на
энергоблоках №№2,3 ЮУАЭС
(с 2011)
Эксплуатация коммерческих партий на
энергоблоках ЗАЭС
• ЗАЭС-5 (с 2016)

14. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
14
Результаты эксплуатации ТВС-W
кампания Max выгорание,
MW×D/tU
Teff,
Эфф.сут.
Срок эксплуатации
21 10517 270.3 2010-2011
22 24837 279.0 2011-2012
23 40744 279.3 2012-2013
24 46040 315.0 2013-2014
ТВС-W в узле свежего топлива ЮУАЭС

15. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
15
Результаты эксплуатации перегрузочной партии
 Подтвердились проектные характеристики ТВС
 Свидетельств нарушения целостности оболочек
твэлов, повреждения или непроектного
положения других элементов ТВС не обнаружено.
 Сварные швы не имеют следов коррозии и других
дефектов.
Результаты эксплуатации LTA и
ТВС-W

16. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
16
 Продолжение опытной эксплуатации
 2008 – подписание коммерческого контракта
между НАЭК «Энергоатом» и «Вестингауз»
 2011 – загрузка первых коммерческих партий
ТВС-W на энергоблоках №2 и 3 ЮУАЭС
 С 2009 г. также началась эксплуатация ТВСА на
ЮУАЭС
Опытная эксплуатация ТВС-W по
контракту

17. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
17
К моменту загрузки в 2010 г.
перегрузочной партии ТВС-W в а.з.
энергоблока №3 ЮУАЭС
эксплуатировались ТВС-М и ТВСА (с
2009 г.)
Состояние а.з. при начале эксплуатации
ТВС-W (по контракту)
ТВСА ТВС-М ТВС-W

18. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
18
На некоторых энергоблоках Украины, в которых
эксплуатировались ТВСА, наблюдались
повышенные усилия затирания при сборке и
разборке а.з.
Поставщик топлива (АО ТВЭЛ) разработал
мероприятия для предотвращения непроектных
формоизменений ТВСА. Эти мероприятия
начали внедрять на АЭС.
Состояние а.з. при начале эксплуатации
ТВС-W (по контракту)

19. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
19
 В 2012 во время ППР на ЮУАЭС
наблюдались повышенные усилия при
сборке смешанной а.з.
 Высокие усилия затирания, при установке
ТВС-W в почти заполненную а.з. и как
следствие повреждение элементов ДР в
части ТВС
Опытная эксплуатация ТВС-W

20. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
20
 Результаты исследований
ТВС-W позже на стенде
инспекции подтвердили
стабильность
геометрических
характеристик ДР и ТВС в
целом
 Прогиб ТВС-W и размеры
ДР под ключ находились в
проектных пределах
Опытная эксплуатация ТВС-W

21. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
21
 Недооценка влияния формоизменений ТВС в
смешанной а.з., которая привела к
повышенным усилиям затирания при сборке
а.з.
 Для минимизации негативного влияния
возможных формоизменений ТВС в
смешанной а.з., «Вестингауз» внес изменения
в конструкцию концевых элементов и ДР
Опытная эксплуатация ТВС-W

22. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
22
 Компанией «Вестингауз» были проведены
дополнительные испытания упрочненной
конструкции для учета условий повышенной
кривизны смешанной а.з.
Опытная эксплуатация ТВС-W

23. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
23
Имитация взаимодействия ТВС в
смешанной а.з.
Стендовые испытания Расчетное моделирование

24. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
24
 Обосновывающие материалы были
рассмотрены и согласованы ГИЯРУ, в 2015
партия ТВС-WR загружена в а.з. блока №3
ЮУАЭС.
 Изменение последовательности перегрузки
также показало свою эффективность при ППР -
2013 и 2014 – повреждения ДР не
наблюдались.
Опытная эксплуатация ТВС-W

25. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
25
 В настоящее время продолжается опытная
эксплуатация ТВС-WR (упрочненная
конструкция) в составе а.з. ЮУАЭС-2,3 и ЗАЭС-
5.
 Результаты исследований облученных ТВС-WR
на стенде инспекции подтверждают
стабильность геометрических характеристик
 Планируется также эксплуатация ТВС-WR в а.з.
ЗАЭС-1,3 и 4.
Опытная эксплуатация ТВС-W

26. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
26
 Смешанные а.з. в Украине используются для
перехода с одного вида топлива на другое.
 Проектирование смешанных а.з. требует учета
и анализа дополнительных факторов,
связанных с характеристиками различных ТВС
Выводы

27. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
27
 Созданы и усовершенствованы
методики анализа безопасности и
процедуры для лицензирования
смешанных активных зон в
Украине.
 Имеется значительный опыт
эксплуатации смешанных зон с
топливом «Вестингауз» в Украине.
Выводы

28. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
28
 Конструкционные особенности различных
типов ТВС (в том числе и разных
поставщиков) играют важную роль для
безопасной и надежной эксплуатации
смешанных зон
Выводы

29. НТК «ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ»
29
Спасибо за внимание