Введение
Глава 1 Обоснование концептуальных решений модернизации активной зоны реактора СМ 18
1.1 Краткое описание реактора 18
1.2 Использование реактора СМ для решения задач реакторного материаловедения 22
1.3 Возможные конструктивные решения по размещению дополнительных экспериментальных объемов в жестком спектре нейтронов. Базовая компоновка модернизированной активной зоны для проведения высокодозных испытаний материалов [4-8] 25
1.4 Обоснование выбора способа компенсации потерь реактивности вследствие увеличения экспериментального объема в активной зоне 27
1.4.1 Применение твэла с использованием конструкционных материалов с низким сечением радиационного захвата нейтронов (твэла с «малым вредным поглощением» (МВП) нейтронов)
[4,5,9,10] 28
1.4.2 Увеличение содержания топлива и/или уменьшение начального выгорания топлива - как способы компенсации потерь реактивности в модернизированной активной зоне СМ [4, 11] 32
1.5 Применение выгорающего поглотителя (ВП) 38
1.6 Формулировка концепции модернизации активной зоны СМ. Цели и задачи [4-8, 14]
Глава 2 Расчетное обоснование характеристик активной зоны реактора см в объеме первого этапа модернизации 42
2.1 Программно-методическое обеспечение расчета
характеристик активной зоны и режимов испытаний ее
элементов 42
2.1.1 Расчетный комплекс на основе кода MCU [15,16] 42
2.1.1.1 Описание расчетной модели реактора СМ 45
2.1.1.2 Результаты тестирования модели 48
Выводы по разделу 2.1.1 53
2.1.2 Аппроксимационная методика расчета эксплуатационных характеристик реактора в режиме частичных перегрузок топлива [38, 39] 54
2.1.3 Код IMCORSM [33-35] 55
2.1.4 Адаптированный код TIGR-SM [24, 25] 56
2.1.5 Программа теплогидравлического расчета цилиндрических многозонных твэлов в RZ-геометрии «ТГРК» [26-27] и
программа расчета двумерного поля температур МКЕ [37] 57
2.2 Результаты исследования распределения
энерговыделения в активной зоне СМ 61
2.2.1 Исследование распределения энерговыделения в активной зоне СМ при перегрузках топлива [40-43] 63
2.2.1.1 Распределение энерговыделения по сечению активной зоны 64
2.2.1.2 Распределение энерговыделения по сечению ТВС 68
2.2.1.3 Распределение плотности теплового потока 69
2.2.1.4 Методический подход к определению гидропрофилирования активной зоны 70
Выводы по разделу 2.2.1 7
2 2.2.2 Исследование распределения энерговыделения в активной зоне при изменении положения регулирующих органов [45-47] 73
2.2.2.1 Параметры распределения энерговыделения в активной зоне 74
2.2.2.2 Влияние порядка извлечения регуляторов на характеристики активной зоны при выводе реактора на мощность и в первые сутки
работы 76
Выводы по разделу 2.2.2 80
2.3. Обоснование характеристик базового варианта модернизированной активной зоны 81
2.3.1 Физические характеристики реактора [49, 50, 53-57] 83
2.3.2 Исследование распределения энерговыделения в активной зоне, обоснование выбора номинальной мощности реактора [49-51, 53-57] 86
2.3.2.1. Теплогидравлические характеристики активной зоны 93
2.3.3 Температурные условия работы элементов активной зоны [58-60] 95
2.3.3.1 Температурное поле в поперечном сечении твэла 95
2.3.3.2 Температурное поле в поперечном сечении вытеснителя ТВС третьего типа с каналом для ампульных облучений 102
2.3.4 Нейтронно-физические характеристики экспериментальных каналов и эксплуатационные характеристики реактора 104
2.4 Обоснование конструктивных и компоновочных решений в технических проектах рабочих ТВС и модернизированной активной зоны 108
Выводы по главе 2 115
Глава 3 Расчетно-эксперименталыюе обоснование работоспособности элементов модернизированной активной зоны по первому этапу 116
3.1 Моделирование условий реакторных испытаний при средних параметрах и результатов послереакторных исследований полномасштабных ТВС с модифицированным и штатным топливом [70-73] 118
3.1.1 Моделирование условий реакторных испытаний [70, 71] 119
3.1.2 Анализ режимов испытаний и результатов послереакторных исследований [70, 72, 73] 124
Выводы по разделу 3.1 127
3.2 Обоснование режимов, сопровождение и результаты петлевых испытаний модифицированных твэлов СМ при средних и максимальных нагрузках [74-84] 127
3.2.1 Краткое описание водяной петли ВП-1 и конструкции облучательного устройства 128
3.2.2 Результаты испытаний и послереакторных исследований [74] 131
Выводы по разделу 3.2 136
3.3 Расчетное сопровождение и результаты испытаний полномасштабных экспериментальных ТВС с модифицированным топливом [85- 87] 137
3.3.1 Расчетная модель и методики проведения расчетно-экспериментального обоснования режимов испытаний 138
3.3.2 Результаты расчетного сопровождения облучения опытных ТВС 140
Выводы по разделу 3.3 145
Глава 4 Реализация первого этапа модернизации активной зоны СМ 148
4.1 Моделирование алгоритма перегрузок ТВС при переводе реактора на модифицированное топливо [89, 91] 148
4.2 Обоснование характеристик и безопасности в процессе перевода реактора на новое топливо. Характеристики активной
зоны с модифицированным топливом [56, 57, 89-92] 156
Выводы по главе 4 164
Глава 5 Расчетное обоснование характеристик модернизированной активной зоны по второму этапу 166
5.1 Обоснование выбора загрузки урана в твэл с малым вредным поглощением нейтронов [94-96] 167
5.1.1 Постановка задачи и анализ критериальных зависимостей 168
5.1.2 Результаты расчетов характеристик активной зоны с базовой компоновкой 173
5.1.3 Результаты исследований компоновки активной зоны с форсированными характеристиками 179
5.2 Исследование теплофизических параметров режима работы крестообразного твэла [58, 60, 97-99,122] 185
5.3 Обоснование выбора режима работы экспериментального МВП твэла [102 -107] 198
5.4 Моделирование активной зоны реактора СМ с выгорающим поглотителем в базовой компоновке 2 5.4.1 Обоснование способа выравнивания распределения энерговыделения и размещения ВП в ТВС [108, 109] 204
5.4.2 Обоснование параметров модели СВП [18, 33, 34, ПО, 111] 208
5.4.2.1 Выбор пространственного разбиения модели СВП 208 5.4.2.2 Обоснование выбора шага по времени при расчете
выгорания поглотителя 213
5.4.2.3 Обоснование выбора загрузки оксида гадолиния 218
5.4.3 Характеристики экспериментальных каналов и эксплуатационные характеристики активной зоны на основе
твэла МВП [112-115] 225
5.5 Характеристики и возможности реализации компоновки активной зоны с форсированными характеристиками [8, 9, 53-55, 94] 233
Выводы по главе 5 242
Глава 6 Обоснование режимов и результаты петлевых испытаний мвп ТВЭЛОВ 244
6.1 Нейтронно-физический расчет условий испытаний ЭТВС [118-121] 244
6.2 Проведение и сопровождение петлевых испытаний МВП твэлов [118,121-127] 250
Выводы по главе 6 260
заключение 261
список сокращений и условныхw
