Un conjunto combustible (FA) es un producto de construcción de maquinaria que contiene sustancias fisionables y está diseñado para generar energía térmica en un reactor nuclear a través de una reacción nuclear controlada .
Suele ser un haz de elementos combustibles (TVEL) tetraédrico ( PWR ) o hexagonal ( VVER ) de 2,5-3,5 m de largo (que corresponde aproximadamente a la altura del núcleo) y 30-40 cm de diámetro, fabricado en acero inoxidable o circonio . aleación (para reducir la absorción de neutrones ).
Las barras de combustible se ensamblan en conjuntos de combustible para simplificar la contabilidad y el movimiento del combustible nuclear en el reactor. Un conjunto de combustible generalmente contiene 18 ( RBMK ), 90-313 ( VVER ) elementos de combustible, 163-1693 conjuntos de combustible generalmente se colocan en el núcleo del reactor.
Antes del lanzamiento de una nueva unidad de potencia , se cargan "cartuchos de combustible ficticios" en el núcleo para probar los sistemas del reactor . [una]
Los conjuntos de combustible VVER-440 constan de un conjunto de elementos de combustible, una cabeza, un vástago y una cubierta. Los elementos combustibles del haz se ubican a lo largo de una rejilla triangular y están interconectados por rejillas espaciadoras tipo "panal de abeja", fijadas en el tubo central, y por una rejilla de soporte inferior, fijada en el liner. La cabeza y el vástago de los elementos combustibles están rígidamente conectados a lo largo de la superficie hexagonal a la caja, que es el elemento portante de la estructura. El paquete consta de 126 barras de combustible.
El elemento combustible VVER-1000 es una estructura activa de 312 barras de combustible (hay una opción con 313 barras de combustible) fijadas en un marco de 18 canales guía, varios (hasta 15) espaciadores y una rejilla inferior. Los elementos combustibles de los elementos combustibles del VVER-1000 pueden contener hasta 27 barras de combustible (barras de combustible con óxido de gadolinio integrado uniformemente [8] que se utiliza como absorbente quemable en el combustible a partir de dióxido de uranio enriquecido). El TVSA descrito anteriormente y sus variedades no se refieren a la planta del reactor VVER-440, sino también al VVER-1000. VVER-440 incluye solo RK-2 y RK-3, casetes de trabajo de la segunda y tercera generación, respectivamente.
Las partes finales del FA se utilizan para fijar el casete en los casquillos de montaje del núcleo. La pieza del extremo superior (cabeza) asegura la interacción con las partes internas del reactor y la compresión del conjunto de combustible desde el ascenso, así como una conexión desmontable con el marco del conjunto de combustible. La pieza del extremo inferior (cola) proporciona la ubicación especificada del casete en el núcleo, así como la organización del flujo de refrigerante.
Las principales características de diseño del diseño doméstico de los conjuntos de combustible están asociadas, en primer lugar, con la forma de su sección transversal. A diferencia de los análogos mundiales basados en una forma rectangular, los conjuntos de combustible VVER-1000 tienen una sección transversal hexagonal (hexagonal). Ceteris paribus, la forma hexagonal de los elementos combustibles proporciona una mayor uniformidad del campo de ubicación de las barras de combustible y garantiza la seguridad de los elementos combustibles durante el transporte y las operaciones tecnológicas durante su fabricación y operación en centrales nucleares.
TVSAFA de diseño alternativo con marco rígido formado por seis esquinas y rejillas espaciadoras. El énfasis principal se puso en aumentar la profundidad de quemado, aumentar la confiabilidad operativa y aumentar la rigidez a la flexión de los elementos combustibles. La modernización completa de los conjuntos hizo posible extender su vida útil a 4-5 años, y también brindó la oportunidad de trabajar en modo de maniobra (cambio diario en la potencia de la unidad de potencia ).
Desarrollo de " OKBM llamado así por I. I. Afrikantov ".
TVSA-ALFADesarrollo evolutivo del diseño básico de TVSA. TVSA-ALFA está equipado con ocho rejillas espaciadoras de mayor altura con geometría de celda optimizada, barras de combustible con revestimiento más delgado y pellets sin orificios.
TVSA-TTVSA con el número de rejillas espaciadoras reducido a ocho. Modificación de TVSA para entregas a la CN de Temelin (República Checa) en sustitución del combustible de la empresa americana Westinghouse.
TVSA-UTVSA con parte activa extendida.
TVSA-PLUSEl diseño de TVSA que se está desarrollando está pensado para operar en un ciclo de combustible de 18 meses cuando opere a una potencia del 104% de la nominal.
RK-3Elementos combustibles sin carcasa de tercera generación. El diseño técnico del casete se basa en la experiencia de operar el complejo de casetes de segunda generación y las soluciones técnicas incorporadas en los casetes VVER-1000 (TVSA y TVS-2)
UTVA diferencia de los conjuntos de combustible VVER-1000 estándar, la estructura de los conjuntos de combustible está hecha de circonio en lugar de acero inoxidable. En UFA, el óxido de gadolinio se utiliza como absorbente quemable, distribuido uniformemente sobre el volumen de pastillas de combustible de varias barras de combustible (barras de combustible con gadolinio). UTVS es un conjunto de combustible plegable, es decir, si se detecta un elemento de combustible con fugas, el casete se puede reparar reemplazando el elemento de combustible dañado por uno sellado.
UTVS fue desarrollado en OKB "Gidropress" en conjunto con JSC "TVEL".
TVS-2FA con un marco rígido formado por la soldadura de doce rejillas espaciadoras a los canales de guía. Es un desarrollo evolutivo de los diseños de elementos combustibles sin carcasa anteriores (TVS-M, UTVS), en comparación con los cuales no se le ha agregado un solo elemento nuevo. Todas las nuevas cualidades se obtienen mediante la aplicación de soluciones que han demostrado su funcionamiento, mejorando el diseño de los elementos constituyentes individuales.
Desarrollo de OKB "Gidropress" ( Podolsk , región de Moscú). TVS-2 ha estado en funcionamiento desde 2003 en la central nuclear de Balakovo. En 2007, todas las unidades de la central nuclear de Balakovo se transfirieron a TVS-2. En 2007, la unidad de potencia No. 1 de la central nuclear de Rostov se transfirió a este tipo.
TVS-2MModificación de TVS-2, en TVS-2M las partes finales se acortan y, en consecuencia, la columna de combustible del núcleo se alarga, hacia abajo unos 100 mm y hacia arriba unos 50 mm, y se introduce una 13ª red en la parte inferior, que fija la viga en la zona de inestabilidad hidrodinámica. Además, las rejillas espaciadoras se han optimizado para reducir la resistencia hidrodinámica. El propósito de TVS-2M es un ciclo de combustible de 18 meses. En funcionamiento desde 2006 (unidad de potencia No. 1 de la central nuclear de Balakovo). Las unidades de potencia que operan en TVS-2 se transfieren para trabajar con TVS-2M: unidades de potencia No. 1-4 de la central nuclear de Balakovo, unidad de potencia no. 1 de la central nuclear de Rostov (Volgodonsk). La unidad de energía No. 2 de la central nuclear de Rostov se puso en funcionamiento con un núcleo completamente ensamblado a partir de TVS-2M. TVS-2M es un prototipo de TVS AES-2006.
TVS-Kvadrat es un proyecto de JSC TVEL para crear combustible para reactores de centrales nucleares de diseño occidental. El diseño de TVS-Kvadrat para reactores PWR utiliza combustible de dióxido de uranio enriquecido en U-235 hasta un 5% con la adición de gadolinio.
Cada conjunto incluye 18 barras de combustible . El revestimiento del elemento combustible está lleno de gránulos de dióxido de uranio.
TVS-W es un nombre generalizado para los elementos combustibles VVER fabricados por Westinghouse , que se suministraron ocasionalmente a la central nuclear de Loviisa Finlandia (con VVER-440 ), la central nuclear de Temelin ( República Checa ) y la central nuclear del sur de Ucrania (ambas con VVER-1000 ). En todos los casos, los elementos combustibles tenían un diseño diferente.
Después de problemas importantes con la confiabilidad de la operación en la central nuclear de Temelin (falla-escasez de 51 "barras de control" de 61 piezas en los interruptores de final de carrera inferiores en 2007 en la central nuclear de Temelin debido a la flexión de los canales guía en TVS-W), el combustible se descargó antes de lo previsto y la organización operadora de la central nuclear de Temelin realizó una licitación, según cuyos resultados, desde 2010, TVS-W fue reemplazada por TVSA. Entre las principales deficiencias, los expertos señalan la rigidez insuficiente de TVS-W.
En 2008, la organización operativa de las centrales nucleares ucranianas NNEGC "Energoatom" firmó un contrato para el suministro en 2011-2015. al menos 630 TVS-W2 para al menos 3 unidades de potencia con VVER-1000 . Actualmente, 42 ensamblajes están en operación de prueba en la central nuclear del sur de Ucrania.