Давайте вернёмся к вопросам вокруг украинского ЦСХОЯТ

Аватар пользователя alex_bykov

Прошу прощения у своих читателей, только что вернулся из командировки, ни майских, ни выходных у меня за этот месяц не было (пардон, один выходной день таки был), так что сейчас мы будем обсуждать материал, которому "семь лет в обед".

Дело в том, что Холтек подал в NRC документы на приблизительный аналог (с поправкой на PWR) украинского ЦСХОЯТ, а NRC любезно выложили часть поданных материалов в открытый доступ. Это, кстати, нехилый такой намёк украинскому Регулятору, на то, как снимается большинство вопросов у населения и СМИ по поводу правильного, в общем-то, проекта, написал фигню, не воспользовался открытой официальной информацией, иди в суд...
В силу собственной лени и финансовой безграмотности посмотрел по диагонали только техническую документацию (анализ безопасности), пустив по байпасу экономику и окружающую среду.
С точки зрения наполнения выложенная документация практически «пуста», поскольку содержит только т.н. «открытую» часть обоснований безопасности. Но, она может дать общее представление + всё-таки кое-какие численные параметры в ней содержатся. Например, в 0-й редакции отчёта по анализу безопасности (как и в других док-тах) есть таблица 4.1.1 и рис.4.1.1, в которых приведены мощность остаточного энерговыделения ТВС PWR и их расположение в «корзине» (по своим параметрам данная кассета достаточно близка к кассете ВВЭР-1000 и приведённые параметры можно рассматривать как оценку на предельные значения для топлива ВВЭР-1000 сверху (для нас ограничения будут жёстче в силу иной, более плотной геометрии топлива и препятствию прямого теплосъёма за счёт конвекции в горизонтальном положении кассеты)).
Судя по тому, что я вижу, оценка остаточного энерговыделения топлива соответствует принятой у Холтека горизонтальной транспортировке в централизованное хранилище, при этом, похоже, что транспортировка запланирована после промежуточной выдержки ОЯТ в пристанционном сухом хранилище. Например, для топлива ВВЭР-1000 с мощностью кассеты в активной зоне реактора 25 МВт (это почти максимально допустимая мощность) до 1 кВт с кассеты мощность остаточного энерговыделения спадёт примерно лет через 7 после её выгрузки из реактора, до 0.4 кВт – после 15 лет выдержки (пользовался формулой (пользовался формулой Вэя-Вигнера, а она занижает остаточное энерговыделение на больших временах выдержки, даже для ТК-13 с водяным охлаждением ОЯТ ВВЭР-1000 для современного топлива требуется предварительная выдержка в 8-12 лет перед отправкой на переработку/хранение). За такой срок бассейн выдержки любой ёмкости будет переполнен…
У американцев с необходимым временем выдержки топлива перед отправкой на хранение попроще, у большинства их АЭС пристанционные хранилища, да и бассейны выдержки блоков PWR, в отличие от ВВЭР-1000, не ограничены по габаритам геометрией герметичной оболочки блока. Пристанционное хранилище (сухое) пока есть только у Запорожской АЭС и уже в силу этого ЦСХОЯТ ей не нужен...
Теперь по поводу положения, в котором перевозят топливо. Свежее топливо на АЭС доставляют в горизонтальном положении - так проще и технологичнее. А вот ОЯТ уже чаще всего транспортируют в вертикальном положении (хотя немцы тоже предлагают технологию CASTOR с горизонтальной транспортировкой контейнеров (ограничения там есть, см., например, 2-й слайд)). Дело в том, что есть два фактора, существенно отличающих горизонтальную транспортировку ОЯТ от вертикальной:
- теплосъём, этот фактор мы уже обсуждали. В горизонтальном положении теплосъём гораздо хуже из-за малого теплового напора между стенками чехла в контейнере (а для ВВЭР хуже по сравнению с PWR из-за более плотной треугольной решётки),
- изменение геометрии топлива. Нагрузка на дистанционирующие элементы в решётках со стороны твэлов в горизонтальном положении существенно выше. Допускать изменение геометрии топлива во время транспортировки нельзя, т.к. этот фактор существенно влияет на теплосъём (и в большинстве случаев не учитывается в обосновании безопасности при хранении даже в виде вариативных расчётов). В общем случае для горизонтального положения дистанционирующая решётка PWR обладает большей жёсткостью, чем аналогичный элемент ВВЭР (часть дистанционирующих элементов - стрэпов будут нести строго осевую нагрузку), а дистанционирующая решётка Вестингауза для топлива ВВЭР (в ТВС-WR) будет иметь большую жёсткость, чем аналогичная в российском топливе (попросту потому, что эта конструкция предназначена для удержания твэла со значительно большим усилием, да и сталь куда более устойчива к деформации по сравнению с циркониевым сплавом).
Однако из последнего правила есть исключение, и называется оно ТВС-W. Дело в том, что у ТВС-W из-за "выброшенных за ненадобностью" части дистанционирующих элементов (см., например, рис.3 здесь) происходит деформация геометрии дистанционирующих решёток даже в вертикальном положении (здесь об этом на слайде 5 пишут эксперты украинского Регулятора, хотя в открытых источниках и украинцы, и американцы, обычно сводят этот вопрос исключительно к деформации обода дистанционирующей решётки, что не так). 
Возможно, осознавая именно эти риски (не поручусь, поскольку со свечкой рядом не стоял), НАЭК "Энергоатом" проводит предконтрактную работу с Орано по переработке пилотной партии ОЯТ на заводе в Ла-Аг (La Hague) и первой партией будет именно ТВС-W, точнее, 6 LTA.

Но я бы порекомендовал коллегам из украинского регулятора запросить у Холтека и эксплуатирующей организации хотя бы расчётные обоснования сохранения межтвэльных интервалов после горизонтальной транспортировки всех типов  топлива, при этом консервативно должно быть учтено изменение свойств дистанционирующих элементов под воздействием длительного облучения и циклических нагрузок, а также учтены вибрационные нагрузки при транспортировке. Подчеркну, что наибольшие опасения (после ТВС-W и LTA) у меня вызывают именно российские дистанционирующие решётки из-за их сотовой конструкции и, боюсь, что здесь НАЭКу не достаточно будет привлечения доступных ему сторонних экспертов, поскольку этот вопрос глубоко в ведении Главного Конструктора реакторной установки (ОКБ "Гидропресс"), а он, наряду с НИЦ "Курчатовский институт" находится в украинских санкционных списках...

Авторство: 
Авторская работа / переводика

Комментарии

Аватар пользователя extrater
extrater(11 лет 6 месяцев)

Чё? Это вообще написано по-русски?! indecision

Аватар пользователя alex_bykov
alex_bykov(7 лет 6 месяцев)

Чтение - это тоже труд. Потрудитесь, а на осмысленные вопросы я постараюсь ответить.

Аватар пользователя бывший
бывший(9 лет 11 месяцев)

Тут так написано, а потом еще и мастерски отформатировано, что вопросы появляются только неосмысленные.

Всё-таки надо делать поправку на средний уровень читателя ресурса. Что хорошо на atominfo, то ашевцу - смерть.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в наглой дезинформации ***
Аватар пользователя Сергей Ка.
Сергей Ка.(6 лет 10 месяцев)

Согласен. Автор всех "пустил по байпасу" после командировки.

Аватар пользователя Kostas70
Kostas70(9 лет 6 месяцев)

Благодарю за статью! Чуть из местных СМИ к теме ЦХОЯТ: https://economics.unian.net/energetics/10122422-yuriy-nedashkovskiy-stro... 

Аватар пользователя alex_bykov
alex_bykov(7 лет 6 месяцев)

Спасибо, интересно. Сроки ввода объекта в эксплуатацию только раз за разом вправо сдвигаются :sad

Аватар пользователя Системник
Системник(9 лет 4 недели)

Интересно, спасибо.

Аватар пользователя жучка
жучка(8 лет 2 недели)

А у вас нет версии статьи для блондинок ?

Аватар пользователя бывший
бывший(9 лет 11 месяцев)

... и для лысых тоже, пожалуйста?

Тут только понял, что всё непросто, но к чему автор ведёт - осталось неясно. Возможно, будут бить (слово такое иностранное).

Комментарий администрации:  
*** Уличен в наглой дезинформации ***
Аватар пользователя жучка
жучка(8 лет 2 недели)

Лысые перебьются. Дефачки  первые.

Аватар пользователя Cunst
Cunst(7 лет 11 месяцев)

кратко - как понял.

ят размещается в стандартных контейнерах сложной конструкции.

Типов таких контейнеров несколько. Есть амерские, есть наши. Вна есть и те, и другие.

ОЯТ - перед захоронением - должно остыть. Долго. Несколько лет. В тех-то контейнерах, разумеется.

Если рядом со станцией есть место, где оно может полежать и остыть - хорошо. Удобно. Вна такое - только в Запорожье.

А вот если нет - его надо везти. Горячим. А это - риск, который зависит в т. ч. и от положения контейнеров при перевозке. Для разных контейнеров - разный. Но везти таки надо.

И чтобы учесть указанные риски, надо очень детально знать внутреннее устройство контейнеров. А документация на наши - только у нас.

Надеюсь, если в чем налажал, ТС поправит.

Аватар пользователя alex_bykov
alex_bykov(7 лет 6 месяцев)

Почти везде попали в точку.

В наших контейнерах на площадку ЦСХОЯТ возить можно, соответствующий парк (на несколько эшелонов) у украинских АЭС есть. ОЯТ в них перевозится вертикально, так что теплосъём за счёт конвекции обеспечивается - большая длина обогреваемой части по высоте. Документация на них у украинцев тоже есть. Беда в том, что там их нужно перегружать - контейнеры исключительно транспортные, в них ОЯТ охлаждается водой, а на площадке ЦСХОЯТ нет узла перегрузки, видимо, ради удешевления проекта. Поэтому возить будут в тех же контейнерах, (Холтек) что и хранить, но по ж/д их возят исключительно горизонтально.

Я же говорил, что у украинцев нет необходимых материалов по российскому топливу, в первую очередь по послереакторным исследованиям дистанционирующих решёток - именно они будут играть определяющую роль в расчётах сохранится геометрия при транспортировке или нет.

Аватар пользователя Cunst
Cunst(7 лет 11 месяцев)

Почти везде попали в точку.

Кровь (с) отец был физик-ядерщик, и впоследствии - один из ведущих инженеров на строительстве местной АЭС. Сам-то я от этих  вопросов далек... Ну а может - уже мое профессиональное умение объяснять)

Аватар пользователя жучка
жучка(8 лет 2 недели)

Вот. Сразу видно, камрад Кунст блондинок любит.

Аватар пользователя Skygoo
Skygoo(9 лет 6 месяцев)

И желательно с примерами из мультиков

Аватар пользователя alex_bykov
alex_bykov(7 лет 6 месяцев)

Не получается у меня так :(

Аватар пользователя Далёкий
Далёкий(8 лет 8 месяцев)

 В горизонтальном положении теплосъём гораздо хуже из-за малого теплового напора между стенками чехла в контейнере

Оно во время транспортировки должно постоянно охлаждаться?

Аватар пользователя Cunst
Cunst(7 лет 11 месяцев)

Оно выделяет тепло. и весьма интенсивно. Непрерывно причем.

В том и сложность.

Аватар пользователя alex_bykov
alex_bykov(7 лет 6 месяцев)

Да. ОЯТ - постоянный источник тепла из-за распада продуктов деления. Ограничения накладываются на температуру оболочек твэлов (370 градусов, если мне мой склероз не изменяет) и связано это уже с формоизменением оболочек. 

Аватар пользователя Далёкий
Далёкий(8 лет 8 месяцев)

Это в отработанных  такая температура?  Фига се.  Получается  не поезд, а целый паровой котел на ходу. 

Аватар пользователя alex_bykov
alex_bykov(7 лет 6 месяцев)

Я же даже в тексте цифры Холтека приводил. У них получается безопасно везти (как они считают) при примерно 20 кВт на контейнер, такой теплосъём они гарантируют.

Скрытый комментарий Повелитель Ботов (без обсуждения)
Аватар пользователя Повелитель Ботов

Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.

Комментарий администрации:  
*** Это легальный, годный бот ***
Аватар пользователя wwwital
wwwital(7 лет 9 месяцев)

Еще проще, для блондинок:

Если возить контейнеры "лежа", то они, из-за внутренней конструкции, которая не предусматривает такое, начнут перегреваться. Ядрена пука не получится (скорее всего) из-за низкой критической массы, а вот тупо расплавить контейнер в процессе перевозки - вполне. Потом подплавить другие на этой же платформе. В общем, получится отличная, "светящаяся в темноте" дорожка от АЭС до места хранения. 

Автор, вы, например, можете приложить скрин с карты гугла с этим самым маршрутом =)

Аватар пользователя alex_bykov
alex_bykov(7 лет 6 месяцев)

Не контейнеры перегреваться начнут, с этим как раз всё в порядке. Перегреваться начнёт топливо в них, а там 370 градусов и формоизменение оболочек твэлов.

Аватар пользователя wwwital
wwwital(7 лет 9 месяцев)

А потом? Огласите весь список распишите всю цепочку предполагаемых событий?

Аватар пользователя alex_bykov
alex_bykov(7 лет 6 месяцев)

Думаю, что "потом" просто не будет. Такое топливо на длительное хранение оставлять нельзя, отправят сразу на переработку, не нашим, так французам.

Ключевой момент тут не столько в происходящем с топливом при транспортировке - промежуток по времени мал, а во влиянии формоизменения топлива на его длительное хранение.

Аватар пользователя СВВ
СВВ(9 лет 2 месяца)

а двигатели внешнего сгорания (те же паровые, стирлинга) почему не использовать в процессе охлаждения твс?

двухконтурная система - внутренний контур, в котором находятся сами твс, для уменьшения деструктивного воздействия с учётом возможных вторичных излучений, теплообменник и с него уже на слабую, пусть не мегаваттного класса, но 300-500 квт станцию вполне может хватить и она вполне может работать не в постоянном режиме как аэс, а учавствовать в маневровом для снижения суточных колебаний. например, если температуры не доходят до критических у парового цикла, использовать паро-амиачный цикл, цикл Калины, т.к. данные организации расположены в отчуждённых зонах от массового скопления народа.

зы. для информации - такая статья много где попадается - http://www.zaosi.com/content/79-ammiachno-parovoy-dvigatel

Аватар пользователя alex_bykov
alex_bykov(7 лет 6 месяцев)

Разумно. Но поймите и Вы разработчиков систем для нужд АЭС, всё должно быть предельно надёжно, если есть возможность, предпочтение обязательно будет отдано пассивной системе. Охлаждение ОЯТ в контейнере ЦСХОЯТ и при хранении, и при транспортировке полностью пассивное.

Аватар пользователя СВВ
СВВ(9 лет 2 месяца)

не спорю, мощность пассивной системы охлаждения должна быть больше максимальной мощности выделяемой данными ТВС. Но! даже как резервный модуль энергоснабжения, работающий от собственного тепла ХОЯТ это в принципе не лишняя часть. тут конечно аммиачный цикл имеет и плюсы и минусы - плюс - аммиачная вода при морозах имеет очень низкую температуру кристаллизации (т.е. размерзание не грозит, работает газовая фаза, аммиак), но вот что делать при высокой, когда выделяется много аммиака и его не утилизировать обратно, в воде, в случае утечки?
как маневровый я указывал - что он разгружает при необходимости систему охлаждения, отводя от неё тепло, т.е. при высокой потребности в Э/Э как раз основная, пассивная, система охлаждения будет разгружена, часть тепла будет утилизировано в энергию.