СУЗ реактора ВВЭР-440

Активная зона ВВЭР-440 набрана из 349 шестигранных кассет (ТВС), часть из которых используется в качестве рабочих органов СУЗ.

Внутри кожуха кассеты смонтировано по треугольной решетке 126 стержневых твэлов диаметром 9,1 мм.

Сердечник ТВЭЛа (испеченный диоксид урана с обогащением 3,5%), диаметром 7,5 мм заключен в оболочку толщиной 0,6 мм.

Материал кожуха кассеты и оболочки ТВЭЛ - цирконий, легированный ниобием - 1%. Это так называемый сплав Э110.

СУЗ ВВЭР-440 имеет две независимые системы: систему механических органов и систему борного регулирования.

Механическая система состоит из 37 двухэтажных автоматических регулирующих кассет АРК обеспечивает управление реактором в нестационарных режимах.

Кассеты АРК размещены в ак­тивной зоне в решетке ТВС и скомпонованы в 6-12 групп в зависимости от их положения в активной зоне.

Каждая кассета СУЗ состоит из двух частей: верхняя часть — погло­титель, нижняя — ядерное топливо.

Нижним ярусом АРК служит кассета с твэлами.

Верхний ярус АРК является поглотителем типа нейтронная ловушка: по периферии расположены элементы из борного сплава, а в центре – водяной теплоноситель.

АРК перемещаются в вертикальном направлении электроприводами, а в аварийных случаях сбрасываются в активную зону реактора.

После опускания АРК место топливного яруса в активной зоне занимает поглотитель с борного сплава.

Так же как и ТВС, кассеты СУЗ имеют шестигранный чехол. В верхнем ярусе размещены вкладыши из бористой стали, которые поглощают тепловые нейтроны. Вода внутри кассеты обеспечивает непрозрачность ее для быстрых нейтронов.

Кассета СУЗ является ловушкой нейтронов - быстрые замедляются в воде и поглощаются бором, не выходя за ее пределы, а тепловые поглощаются борированными вкладышами.

При выведении (подъеме) кассеты поглотитель извлекается из активной зоны и его место занимает топ­ливная часть.

Таким образом, при подъеме кассеты реактивность вы­свобождается как за счет уменьшения поглощения нейтронов поглоти­телем, так и за счет увеличения количества топлива в активной зоне.

Система механических органов СУЗ обеспечивавает ввод отрицатель­ной реактивности в реактор при аварийных режимах со скоростью около 2 %/с и высвобождение реактивности при pегулировании мощности со скоростью не более 0,022 %/с.

Система механических органов управления и защиты реактора ВВЭР-440 выполняет функ­ции регулирования мощности и останова реактора.

Медленные изменения реактивности (выгорания ядерного топлива, отравления, шлакование и др.) компенсирует система жидкостного борного регулирования.

Применение системы борного регулирования упростило СУЗ реактора, а количество АРК уменьшилась с 73 (ВВЭР-365) до 37 (ВВЭР-440).

Ком­пенсация запаса реактивности борной кислотой позволяет уменьшить неравномерность энерговыделения в активной зоне, т. е. увеличить до­пустимую мощность реактора и глубину выгорания топлива.