Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации

Диссертационная работа:

Герасимчук Олег Георгиевич. Анализ и оптимизация характеристик топливных циклов повышенной длительности реакторов ВВЭР : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.03.- Обнинск, 2003.- 150 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/3317-7

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ 4

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОПЛИВНЫХ ЦИКЛОВ РЕАКТОРОВ
ВВЭР, ТЕХНОЛОГИЯ ИХ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ 13

  1. Натуральные и экономические характеристики топливных циклов реакторов ВВЭР 13

  2. Технология получения количественных оценок характеристик топливных циклов реакторов ВВЭР 22

1.3. Верификация технологии получения количественных оценок
характеристик ТЦ по данным реальных энергоблоков
23

1.3.1 Сопоставление данных по энергоблокам с ВВЭР-1000 24

  1. Сопоставление данных по энергоблокам с ВВЭР-440 25

  2. Заключение к разделу 1.3 25

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ И ОПТИМИЗАЦИЯ НАТУРАЛЬНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК ТОПЛИВНЫХ ЦИКЛОВ ПОВЫШЕННОЙ
ДЛИТЕЛЬНОСТИ РЕАКТОРОВ ВВЭР 35

2.1 Анализ натуральных характеристик и КИУМ для реакторов ВВЭР-1000. 36

  1. Анализ натуральных характеристик и КИУМ для реакторов ВВЭР-440.. 50

  2. Заключение к главе 2 62

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ И ОПТИМИЗАЦИЯ ЭКОНОМИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК ТОПЛИВНЫХ ЦИКЛОВ ПОВЫШЕННОЙ
ДЛИТЕЛЬНОСТИ РЕАКТОРОВ ВВЭР 64

3.1. Анализ экономической эффективности топливных циклов для реакторов
ВВЭР-1000
68

  1. Топливная составляющая себестоимости электроэнергии 68

  2. Себестоимость электроэнергии 69

3.1.3.Совокупная прибыль 75

3.1.4. Заключение по разделу 3.1 76

3.2. Анализ экономической эффективности топливных циклов для реакторов
ВВЭР-440
94

  1. Топливная составляющая себестоимости электроэнергии 94

  2. Себестоимость электроэнергии 95

  3. Совокупная прибыль 97

3.2.4. Заключение к разделу 3.2 99

3.3. Заключение к гл 3 113

ГЛАВА 4. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ВВЭР-1000 НА МОЩНОСТНОМ ЭФФЕКТЕ РЕАКТИВНОСТИ .114

4.1. Работа реактора на пониженных параметрах 114

  1. Критерии эффективности при работе реактора на пониженных параметрах 118

  2. Выбор оптимального режима работы ВВЭР-1000 на мощностном эффекте реактивности 122

4.4 Заключение к главе 4 129

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 142

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 147

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ АЭС - атомная электростанция ВВЭР - водо- водяной энергетический реактор ГАН - Госатомнадзор РФ ДР - дистанционирующая решетка

КИУМ - коэффициент использования установленной мощности НК - направляющий канал ОР СУЗ - орган регулирования СУЗ ПЭЛ - поглощающий элемент (стержень) ППР - планово -предупредительный ремонт СВП - система выгорающего поглотителя СУЗ - система управления и защиты ТВС - тепловыделяющая сборка ТВЭГ - тепловыделяющий элемент с гадолинием ТВЭЛ - тепловыделяющий элемент ТСС -топливная составляющая себестоимости электроэнергии

Введение к работе:

Ядерная энергетика России, преодолев период длительной стагнации, вступила в полосу ренессанса. Определены стратегия ее дальнейшего развития [1] и роль в энергетике страны [2-5]. Вводятся и достраиваются новые энергоблоки АЭС, причем подавляющее большинство из них оснащены реакторами типа ВВЭР. Планируется и осуществляется продление на 10-15 лет сроков службы энергоблоков старых поколений (в т.ч. ВВЭР). Актуальность работы.

В настоящее время происходит ввод новых блоков российского производства как в России, так и за рубежом (Чехия, Индия, Китай и т.д.). Этим блокам нужно перспективное топливо с высокими характеристиками безопасности и экономичности. Поэтому улучшение натуральных и экономических показателей топлива для реакторов ВВЭР (при безусловном приоритете соблюдения требований безопасности) было и остается, безусловно, очень актуальной проблемой. В составе постановления правительства РФ "Критические технологии федерального уровня", разделе "безопасность атомной энергетики" отмечена необходимость " овладения в промышленных масштабах ядерной энерготехнологией, отвечающей требованиям крупномасштабной энергетики по экономике, безопасности и топливному балансу ".

В целях улучшения технико-экономических показателей работы АЭС России концерн "Росэнергоатом", начиная с 1998, осуществляет программу "повышение КИУМ", составной частью которой является оптимизация натуральных и экономических характеристик топливных загрузок. Таким образом, задача анализа, моделирования, оптимизации и прогнозирования натуральных и экономических характеристик топливных циклов повышенной длительности для реакторов ВВЭР является действительно актуальной.

Объект исследования.

Объектом исследования являются топливные циклы реакторов ВВЭР ( в частности, циклы повышенной длительности). Предмет исследования.

Предметом исследования являются основные натуральные и экономические характеристики ТЦ реакторов ВВЭР, их изменения при вариациях основных параметров топливной загрузки реактора и вариациях ряда экономических параметров ТЦ. Цель и задачи исследования.

Цель исследования является анализ и обоснование выбора оптимальных натуральных и экономических характеристик топливных циклов реакторов ВВЭР на основе разработанной и верифицированной методики получения количественных оценок этих характеристик.

Для достижения этих целей необходимо решить следующие промежуточные задачи и достичь следующих промежуточных целей:

1. Разработать и подготовить к применению единую, самосогласованную
методику и технологию количественной оценки натуральных и экономических
характеристик ТЦ реакторов ВВЭР. Верифицировать эту технологию на дос
тупном материале реальных характеристик работающих АЭС с реакторами
ВВЭР-440 и ВВЭР- 1000.

  1. Проанализировать натуральные и экономические характеристики актуальных и перспективных ТЦ реакторов ВВЭР при вариациях параметров топливных загрузок (обогащения топлива, числа загружаемых кассет), а также при вариациях ряда экономических параметров (структуры затрат на топливо и ремонт).

  2. На основе результатов анализа определить оптимальные, с точки зрения какого-либо из параметров (например, КИУМ, максимальной прибыли, а возможно, и других параметров), перспективные ТЦ повышенной длительности

для реакторов ВВЭР. Сформулировать рекомендации по конструированию оптимальных ТЦ на сегодняшний день, ближайшую и отдаленную перспективу.

4. Проанализировать натуральные и экономические характеристики работы реакторов ВВЭР-1000 на пониженных параметрах перед перегрузкой. Определить режимы (или интервалы), при которых достигается оптимизация наиболее важных характеристик.

Методы исследования основаны на использовании теории и методов расчета характеристик ядерных реакторов и их топливных загрузок, теоретических основах экономики ТЦ. Краткая характеристика работы.

Диссертация посвящена анализу, моделированию, оптимизации и прогнозированию натуральных и экономических характеристик ТЦ повышенной длительности реакторов ВВЭР. Она состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа изложена на 84 страницах основного машинописного текста, а также включает 45 рисунков и 9 таблиц. Список использованных источников содержит 51 наименование.

В первой главе произведен обзор литературы по вопросам методов расчета и анализа характеристик ТЦ реакторов ВВЭР (натуральных, экономических характеристик и характеристик безопасности). Приведено описание единой, самосогласованной расчетной методики оценки натуральных, эксплуатационных, экономических характеристик, а также разработанной на ее основе технологии количественной оценки этих величин для ТЦ реакторов ВВЭР.

Для верификации этой методики и технологии приведены результаты сравнения натуральных и экономических характеристик ТЦ реакторов ВВЭР реальных энергоблоков с результатами расчетов. Показано хорошее согласие натуральных и экономических характеристик ТЦ реальных энергоблоков и характеристик, оцененных по данной технологии. Это позволяет сделать вывод о достоверности принятой методики и технологии количественной оценки (и

входящих в нее подходов и методов), и о возможности ее применения для оптимизации тц.

Во второй главе приведены результаты сравнительного анализа ТЦ существующих реакторов ВВЭР (440 и 1000). Проведен анализ натуральных и эксплуатационных характеристик и их взаимосвязей. Обоснован выбор оптимальных (с точки зрения одного или нескольких параметров) ТЦ. Сделаны прогнозы и выданы рекомендации по конструированию перспективных ТЦ реакторов ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 с оптимальными натуральными характеристиками путем изменения различных параметров топливных загрузок (обогащение, количество загружаемых ТВС).

В третьей главе дан сравнительный анализ экономических характеристик существующих ТЦ реакторов ВВЭР. Проанализированы экономические характеристики ТЦ и их взаимосвязи с натуральными характеристиками ТЦ реакторов ВВЭР. Обоснован выбор оптимальных (с точки зрения одного или нескольких экономических параметров) ТЦ. Сделаны прогнозы и выданы рекомендации по конструированию перспективных ТЦ реакторов ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 с оптимальными экономическими характеристиками путем изменения как различных параметров топливных загрузок (обогащение, количество загружаемого топлива- ТВС), так и вариаций структуры затрат и длительности ремонтов. Даны рекомендации по конструированию оптимальных ТЦ и созданию наиболее экономически эффективных режимов перегрузки топлива.

В четвертой главе проведен сравнительный анализ натуральных и экономических характеристик работы реактора ВВЭР-1000 на пониженных параметрах (мощностном эффекте реактивности) перед перегрузкой. Обоснован выбор оптимальных, с точки зрения выбранных экономических параметров, режимов снижения мощности. Даны рекомендации по использованию этих режимов на АЭС для получения повышенного КИУМ и прибыли.

В заключении сделаны общие выводы по результатам проведенных исследований натуральных и экономических характеристик топливных циклов

повышенной длительности реакторов ВВЭР, обоснован выбор оптимальных циклов путем вариации параметров загрузки и структуры затрат. Даны рекомендации по использованию таких циклов на АЭС для получения оптимальных характеристик. На защиту выносятся:

1. Разработка и применение технологии количественной оценки натураль
ных и экономических характеристик ТЦ реакторов ВВЭР в зависимости от па
раметров топливных загрузок.

  1. Результаты сравнительного анализа и обоснование выбора оптимальных натуральных и экономических характеристик ТЦ в зависимости как от параметров топливных загрузок, так и от экономических параметров.

  2. Результаты анализа и обоснование выбора диапазона снижения мощности для получения оптимальных натуральных и экономических характеристик при работе на мощностном эффекте реактивности.

Научная новизна.

1. Разработана новая комплексная технология количественных оценок набора
натуральных и экономических характеристик для ТЦ энергоблоков с реак
торами ВВЭР. Эта технология верифицирована на основе данных по харак
теристикам реальных энергоблоков с реакторами ВВЭР.

  1. Впервые проведен сравнительный анализ и оптимизация характеристик ТЦ повышенной длительности в зависимости от обогащения топлива, количества загружаемых ТВС, а также от ряда экономических и эксплуатационных параметров.

  2. Выданы рекомендации по конструированию новых, перспективных ТЦ повышенной длительности с оптимальными характеристиками (максимальной прибылью, сниженной себестоимостью, измененными характеристиками топливоиспользования) в зависимости от обогащения топлива, количества загружаемых ТВС и ряда других параметров.

4. Получены и обоснованы новые пределы и диапазоны снижения мощности при работе реактора ВВЭР-1000, позволяющие достичь оптимальных натуральных и экономических характеристик в этих режимах.

Практическая значимость и реализация результатов.

1. Опробованная и верифицированная технология количественной оценки и
методика анализа натуральных и экономических характеристик ТЦ реакто
ров ВВЭР может быть использована для анализа, оптимизации, прогнози
рования и выдачи рекомендаций для конструирования перспективных ТЦ
на новых видах топлива (напр. МОХ, нитридное и т.п.).

  1. Результаты анализа топливных циклов и рекомендации по конструированию ТЦ (повышенной длительности) с оптимальными характеристиками уже внедрены на ряде АЭС.

  2. Сформулированы рекомендации на перспективу по конструированию ТЦ с наиболее благоприятными экономическими (а при необходимости также и другими) характеристиками для энергоблоков ВВЭР в зависимости от обогащения, количества перегружаемых ТВС и ряда экономических параметров.

4. Предложены и внедрены на АЭС рекомендации по продлению работы ре
акторов ВВЭР-1000 на пониженных параметрах ( и конкретные диапазоны
этих параметров) перед перегрузкой для улучшения натуральных и эконо
мических характеристик работы.

Достоверность результатов.

Достоверность результатов работы обеспечивается:

Корректным применением методов расчета и оценки характеристик ТЦ (для натуральных, эксплуатационных и экономических характеристик, а также характеристик безопасности). Для расчета физических характеристик ТЦ, в частности, использовались только программы расчета, аттестованные ГАН;

Хорошим согласием характеристик ТЦ реальных АЭС, в особенности натуральных характеристик, с данными расчетных оценок;

Опытом проведения расчетных оценок натуральных и экономических характеристик для реакторов ВВЭР;

Обсуждением полученных результатов с экспертами по расчету топли-воиспользования реакторов АЭС и экономистами;

Опытом внедрения и практического использования полученных результатов.

Личный вклад автора заключается в следующем:

  1. Настоящая работа проводилась как научно-техническое обоснование и поддержка программы концерна "Росэнергоатом" "повышение КИУМ". Автор являлся одним из инициаторов формирования и одним из основных исполнителей этой программы.

  2. Автор внес основной, определяющий вклад в работу по разработке технологии количественных оценок для анализа экономических характеристик ТЦ реакторов ВВЭР. Работа по анализу экономических характеристик усовершенствованного и перспективного топлива для работающих энергоблоков ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 проводилась фактически под руководством автора.

  3. Вклад автора был существенным на этапе анализа всего самосогласованного набора натуральных и экономических характеристик существующих и перспективных ТЦ реакторов ВВЭР, в том числе -на этапе анализа данных реальных АЭС.

  4. Вклад автора в работу по выдаче рекомендации и внедрению оптимальных (наиболее благоприятных экономических характеристик) ТЦ для реакторов ВВЭР в зависимости от обогащения топлива, количества перегружаемых ТВС и других параметров являлся определяющим.

  5. Работа по анализу и внедрению оптимальных экономических характеристик при продлении работы реактора ВВЭР-1000 на сниженных параметрах (на мощностном эффекте реактивности) перед перегрузкой проводилась по инициативе и под фактическим руководством автора.

Апробация работы. Результаты, приведенные в диссертации, докладывались на XII семинаре "Волга-2002", семинаре руководителей ЯФЛ и ОЯБ АЭС, Обнинск, ИАТЭ, 17-20 марта 2003 г.

Публикации. Основной материал диссертации изложен в 3 статьях в журнале "Ядерная энергетика" (Известия ВУЗов), материалах XII семинара по физике реакторов "Волга-2002", отчете ИАЭ им.И.В. Курчатова.

Подобные работы
Силаев Максим Евгеньевич
Методологические особенности использования импульсных самогасящихся реакторов для проведения нейтронно-активационного анализа благородных металлов и делящихся изотопов
Киселев Аркадий Евгеньевич
Моделирование внутрикорпусной стадии запроектной аварии и создание программного комплекса для анализа безопасности водо-водяных энергетических реакторов
Баллестерос Антонио
Анализ современного состояния проблемы радиационного охрупчивания материалов корпусов реакторов и перспектив повышения надежности оценок их эксплуатационного ресурса (На примере испанских реакторов PWR)
Швыряев Юрий Васильевич
Вероятностный анализ безопасности при проектировании и эксплуатации атомных станций с реакторами ВВЭР
Петросян Артем Валерикович
Разработка и верификация расчетного кода для анализа аварий, связанных с перемешиванием теплоносителей с различной концентрацией борной кислоты в проточном тракте реактора ВВЭР-1000
Ашурко Юрий Михайлович
Методы обоснования и оптимизации основных характеристик систем отвода остаточного тепловыделения в быстрых реакторах с натриевым теплоносителем
Подлесная Татьяна Александровна
Анализ эффективности и оптимизация параметров ГТУ с реактором-газификатором твердых бытовых, промышленных отходов и низкосортных твердых топлив
Вершинин Олег Александрович
Системный анализ структуры потоков в аппаратах с вариативной диффузией для проектирования и оптимизации работы химических реакторов
Соколов Андрей Леонидович
Поляризационно-волновой анализ и оптимизация характеристик оптических приборов с поляризационно-неоднородными элементами
Ганькова Татьяна Анатольевна
Обоснование выбора параметров инерционного трансформатора на основе анализа методов построения и оптимизации внешней характеристики

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net