Документ описывает улучшение технологии изготовления и конструкции топливных кассет для реакторов ВВЭР-440, включая результаты опытно-промышленной эксплуатации и испытаний. В нем отмечены основные конструктивные особенности новых кассет, а также достигнутые показатели выгорания и сроки службы. Были проведены комплексные испытания и исследованы технико-экономические показатели применения нового топлива в ядерной энергетике.

1. Топливо ВВЭР: Совершенствование технологииТопливо ВВЭР: Совершенствование технологии
изготовления и конструкции, опыт изготовления,изготовления и конструкции, опыт изготовления,
результаты эксплуатациирезультаты эксплуатации
«ВВЭР-2010, Опыт и Перспективы», 1-3 ноября, Прага.
П.М. Аксенов, Ю.С. Шульман, И.В. Асатиани

2. 2
Установка съёма таблеток с пресса и укладки в лодочки для спекания

3. 3
Установка укладки таблеток на паллеты

4. 4
Ящики с таблетками на паллетах

5. 5
Установка снаряжения твэл

6. 6
Модульная линия по изготовлению твэл

7. 7
Лазерная маркировка твэл

8. 8
Устройство загрузки твэл на стенд сборки

9. Цели создания новой бесчехловой рабочей
кассеты РК-3
 Улучшение технико-экономических показателей
использования топлива в 6 годичном топливном цикле
 Повышение конкурентоспособности российского
топлива ВВЭР-440 на мировом рынке
9

10. Основные конструктивные особенности РК-3
 Каркасная конструкция РК-3 с девятью ДР
 Оптимизированное водо-урановое отношение и
уменьшенное количество циркония в активной зоне
 Тонкостенные уголки из циркониевого сплава Э635 с
повышенными механическими характеристиками
 Увеличенная загрузка топлива за счёт изменения
геометрических размеров таблетки
 Унифицированные с ВВЭР-1000 верхние и нижние заглушки
 Высокоточные арочные ДР с шагом 12,6 мм
 Укороченная головка с пружинами с улучшенными
характеристиками
10

11. ДР с арочными ячейками
11

12. 12
Бесчехловая РК-3 с каркасом из шести циркониевых уголков

13. Результаты работ по освоению РК-3
 Изготовлена опытная партия РК-3 в количестве 12 шт
 Проведены приемочные испытания
 Начата опытно-промышленная эксплуатация на 4
блоке Кольской АЭС
13

14. 14
РК с АДФ 440.19.000-02, Кольская АЭС, блок № 2
Год загрузки 2004. Год выгрузки 2009.
№ п/п № РК Выгорание, МВт*сут/кгU
1 68974 43,27
2 68975 43,29
3 68976 41,57
4 68977 41,59
5 68978 42,14
6 68979 43,10

15. 15
Основные задачи, решенные при освоении ТВСА-Т
• Отработка конструкции и технологии изготовления несущего
каркаса из уголков и ДР
• Получение высокоточных арочных ДР
• Получение пластин перемешивающих решеток
• Отработка конструкции и технологии изготовления
перемешивающих решеток
• Отработка конструкции и технологии изготовления основных
узлов и компонентов ТВСА-Т, включая твэл нового поколения
• Получение стального пружинного фиксатора твэла отвечающего
заданным требованиям
• Получение заданной микроструктуры таблеток со средним
зерном более 25 мкм

16. 16
Крепление твэл
Заглушка нижняя
унифицированная
Оптимизированный
фиксатор
Таблетки топлива
с регламентированной
микроструктурой

17. 17
Головка
 Отработана конструкция и технология изготовления
съемной, модернизированной головки укороченной
длины
 Крепление головки на направляющих каналах
обеспечивается при помощи цанг

18. 18
Хвостовик
 Отработана конструкция и технология изготовления
хвостовика, оснащенного антидебрисным фильтром

19. 19
Комбинированная решетка
 Дистанционирующая ДР и перемешивающая решетки
в едином ободе

20. 20
В сентябре 2010 года 163 ТВСА-Т были
загружены в активную зону ВВЭР-1000, а
в октябре реактор вышел на проектную
мощность.

21. 21
Динамика выгорания ТВС ВВЭР-440
Реакторы ВВЭР-440 типа В-213 (зарубежные энергоблоки)
45,0744,2643,7843,01
40,74
53,43
49,23 50,84
56,34
52,67
0
10
20
30
40
50
60
2005 2006 2007 2008 2009
Выгорание(средн.,макс),
МВт*сут/кгU
Реакторы ВВЭР-440 типа В-213 (Россия, Украина)
47,7447,8047,9246,3446,82
53,7051,63
56,25
50,9551,09
0
10
20
30
40
50
60
2005 2006 2007 2008 2009
Выгорание(средн.,макс),
МВт*сут/кгU

22. 22
Значения коэффициента установленной мощности для
15-ти реакторов ВВЭР-440 (тип В-213)

23. 23
Распределение значений выгораний в кассетах, выгруженных
за период с 2005 по 2009 гг. из блоков 3-4 Кольской АЭС и
блоков 1-4 АЭС «Дукованы».
39
111
368
866
108
11 14 32
187
366
12
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
30-35 35-40 40-45 45-50 50-55 55-60
Диапазон выгорания, МВтсут/кгU
Количество,шт
Без УГТ
УГТ
<X>U=45,5 МВтсут/кгU;
<X>U+Gd=50,2 МВтсут/кгU;
SU=4,16 Мвтсут/кгU;
SU+Gd=3,7 Мвтсут/кгU;
NU=1493 шт;
NU+Gd=612 шт;
tα,ν=24,26>t0,05:ºº=1,96

24. 24
ТВСА, изготовленные ОАО «МСЗ»
Страна АЭС № блока
Количество ТВСА
ОАО «МСЗ» в зоне
1 163
2 163Россия КлнАЭС
3 163
1 163
ХАЭС
2 120
3 78
РАЭС
4 163
1 121
2 42
Украина
ЮУАЭС
3 42
1 163
Чехия «Темелин»
2 -
Итого: 1381

25. 25
Выгорание и сроки службы ТВСА,
блок № 1 Калининской АЭС
45,86
65,44
54,44
47,71
49,25
45,0144,36
62,97
57,9
62,24
58,11
55,29
3,67 3,48 3,88 3,59
4,39
3,54
6 6
7
6 6
5
0
10
20
30
40
50
60
70
48 42 42 48 36 41
2003-2004гг 2004-2005гг 2005-2006гг 2006-2007гг 2007-2008гг 2008-2009гг
19 20 21 22 23 24
0
2
4
6
8
10
12
14
Кол-во выгруженных ТВС,
Кампания,
Номер перегрузки
Среднее выгорание, МВтсут/кгU
Максимальное выгорание, Мвтсут/кгU
Средний срок службы ТВСА, кампаний
Максимальный срок службы ТВСА, кампаний

26. 26
Выгорание и сроки службы ТВСА,
блок № 2 Калининской АЭС
43.49
47.14 48.24
50.16
53.62
49.54
46.0746.3644.48
43.37
3.38 3.4 3.4 3.45
4 4 4 4 4
3.25
0
10
20
30
40
50
60
48 48 48 48 42
2004-2005гг 2005-2006гг 2006-2007гг 2007-2008гг 2008-2009гг
17 18 19 20 21
Кол-во выгруженных ТВС,
Кампания,
Номерперегрузки
0
2
4
6
8
10
12
14
Среднее выгорание, МВтсут/кгU
Максимальное выгорание, Мвтсут/кгU
Средний срок службы ТВСА, кампаний
Максимальный срок службы ТВСА, кампаний

27. 27
Выгорание и сроки службы ТВСА,
блок № 3 Калининской АЭС
10.26
24.69
35.45
44.03
10.68
28.07
40.83
49.36
1
1.98
3
3.56
1
2
3
4
0
10
20
30
40
50
60
49 42 48 43
2004-2006гг 2006-2007гг 2007-2008гг 2008-2009гг
1 2 3 4
Кол-во выгруженных ТВС,
Кампания,
Номер перегрузки
0
2
4
6
8
10
12
14
Среднее выгорание, МВтсут/кгU
Максимальное выгорание, Мвтсут/кгU
Средний срок службы ТВСА, кампаний
Максимальный срок службы ТВСА, кампаний

28. 28
Распределение выгруженных в 2003-2009 гг. ТВСА
по интервалам выгорания
56
97
155
68
78
29
9
26
5 8
0 3 1
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
40-42 42-44 44-46 46-48 48-50 50-52 52-54 54-56 56-58 58-60 60-62 62-64 64-66
МВт*сут/кгU
Кол-вокассет
Всего
выгружено: 636 кассет
Из них:
>40 МВт*сут/кгU 535 ( 84% )
>45 МВт*сут/кгU 313 ( 49% )
>50 МВт*сут/кгU 81 ( 13% )
>55 МВт*сут/кгU 26 ( 4% )
>60 МВт*сут/кгU 4 ( 0,6% )

29. 29
Достигнутые выгорания ТВСА
по различным модификациям
Тип ТВСА
Сведения по модификациям, выгруженным в 22, 23 и 24 перегрузки
блока №1 КлнАЭС
Всего
Количество отработанных лет Выгорание, МВт·сут/кгU
4 5 6 Среднее Максимальное
ТВСА
штатная
39 35 2 2 49.91 62,97
ТВСА-5 6 6 59,62 59,84
ТВСА-5М 14 13 1 54,96 65,44
ТВСА-У 2 2 53,50 53,73
ТВСА-Т 2 2 49,28 49,46
ТВСА-МТ 2 2 51.76 55,05

30. 30
Зависимость выгораний ТВСА от срока нахождения в
реакторе блока № 1 Калининской АЭС
43.51
49.40
56.14
58.14
62.24
33.63
46.73
56.00
65.44
62.97 62.24
32.13
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
2 3 4 5 6 7
Полная продолжительность эксплуатации, циклы
Выгорание,МВт*сут/кгU
Максимальное выгорание Среднее выгорание

31. 31
Распределение выгорания ТВСА с УГТ и без УГТ,
выгруженных в 2002-2009 гг. из блока № 1 Калининской АЭС
0 0
5
0
17
21
9
1 01 0 0
16
25
69
82
30
8
1
43
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
11-16 17-22 23-28 29-34 35-40 41-46 47-52 53-58 59-64 65-70
Выгорание, МВтсут/кгU
Количество,шт
ТВСА с UO2 - твэлами
ТВСА с UO2 - твэлами и (UO2+Gd2O3) - твэгами
<ХU>=41,7 МВт·сут/кгU ;
<ХU+Gd>= 45,3 МВт·сут/кгU;
SU= 8,2 МВт·сут/кгU;
SU+Gd=10,8 МВт·сут/кгU;
NU= 96 шт;
NU+Gd= 232 шт

32. 32
Уровень разгерметизации ТВСА
2008 год 2009 год
Средний уровень
за последние 5
лет
4.09×10-6
1.94×10-5
1. 81×10-5

33. 33
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!