Analysis of experience, safety and prospects of diversification of nuclear fuel at nuclear power plants

Abstract

Об'єктом дослідження є проектні тепловиділяючі збірки (ТВЗ-А) на ядерних енергоустановках з водоводяними енергетичними реакторами, розташованими в Україні. Проведено аналіз досвіду та перспектив диверсифікації проектних тепловиділяючих зборок водо-водяних енергетичних реакторів альтернативними тепловиділяючими зборками Westinghouse Electric Company. Аналіз виконано на основі заходів і результатів диверсифікації тепловиділяючих зборок на атомній електростанції Темелин (Чехія), а також Південно-Українській та Запорізькій атомних електростанціях (Україна). У результаті проведеного аналізу показано, що диверсифікація проектних тепловиділяючих зборок альтернативними тепловиділяючими зборками Westinghouse Electric Company забезпечує необхідні умови ядерної безпеки щодо максимально допустимої температури оболонок тепловиділяючих елементів і температури ядерного палива. У роботі визначена необхідність додаткового аналізу ядерної безпеки і надійності обладнання реакторного контуру щодо умов виникнення критичних гідродинамічних ударів при диверсифікації тепловиділяючих зборок. Виявлено, що відомі результати аналізу ядерної безпеки при диверсифікації тепловиділяючих зборок традиційними підходами моделювання аварій недостатньо обґрунтовані. А також істотно залежать від негативних ефектів «різниці результатів моделювання аварій різними користувачами однакових кодів» та «різниці результатів моделювання аварій різними кодами». Крім того, відомі детерміністські коди не моделюють умови і наслідки гідродинамічних ударів та різних видів теплогідродинамічної нестійкості в реакторному контурі. Показано, що необхідна розробка альтернативних методів аналізу ядерної безпеки і надійності обладнання систем, важливих для безпеки, при диверсифікації тепловиділяючих зборок, які не залежать від наведених вище негативних ефектів. Розрахунковий аналіз впливу швидкості теплоносія на коефіцієнти зовнішньої тепловіддачі визначив, що умови безпеки щодо допустимої температури тепловиділяючих елементів Westinghouse Electric Company забезпечені аж до максимальної проектної температури 90 °С у теплообмінниках систем безпеки. Ключові слова: диверсифікація ядерного палива, ядерна безпека, надійність активної зони ядерних реакторів.