Компоновка активной зоны и систем остановки реактора

Активная зона (АЗ), показанная на рис. 5.19.6, набрана из 145 бескожуховых ТВС квадратного сечения с ТВЭЛами стержневой конструкции, установленными в дистанционирующих решетках с шагом 13 мм. Шаг ТВС 169 мм. Для радиального выравнивания подогрева теплоносителя и максимальных температур ТВЭЛов использовано радиальное профилирование топливной загрузки: 45 центральных ТВС набраны из ТВЭЛов диаметром 9,4 мм, два следующих ряда (64 ТВС) – из ТВЭЛов диаметром 9,8 мм, и последний ряд (36 ТВС) – из ТВЭЛов 10,5 мм. Наличие ТВС с ТВЭЛами разного диаметра, но с одинаковым шагом и составом топлива позволяет обеспечить выравнивание подогрева свинца и температур оболочек ТВЭЛов во всех ТВС, стабилизацию этих параметров и запас до предельных температур, сохраняя при этом одинаковыми во всех ТВС отношения делящегося и воспроизводящего материалов. Это обеспечивает равенство коэффициентов воспроизводства KB во всех ТВС и поэтому стабильность по кампании распределения их мощностей. В конструкции ТВЭЛа зазор между топливом и оболочкой залит свинцом, что исключает их термомеханическое взаимодействие и обеспечивает высокую теплопроводность ТВЭЛа, низкие рабочие температуры топлива (t_ср = 620 °С и t_max < 900 °С), небольшой выход газообразных осколков делений и их давление на оболочку при выгорании.

Квадратная "широкая" решетка ТВЭЛов и бесчехловые ТВС обеспечивают большое проходное сечение по теплоносителю, высокий уровень его естественной циркуляции и исключают перегрев ТВС из-за локального перекрытия проходного сечения на ее входе.

Со стороны боковой поверхности активная зона окружена блоками свинцового отражателя, из которых примыкающий к активной зоне ряд блоков является каналами рабочих органов (РО) системы управления и защиты (СУЗ). Эти РО СУЗ образуют периферийную систему остановки (ПСО) реактора и функционально разделены на 8 рабочих органов аварийной защиты (РО A3), 4 – автоматического регулирования (РО АР) и 16 – компенсации реактивности (РО KB). Все 28 рабочих органов СУЗ выполнены с механическими приводами. Кроме них в этом ряду отражателя расположено 12 каналов так называемых устройств пассивной обратной связи (УПОС) реактивности от расхода теплоносителя. Эти каналы не входят в СУЗ, выполнены со столбами свинца, уровень которых поджат сверху газом и определяется напором теплоносителя на входе в АЗ. Так что эти устройства пассивным образом изменяют реактивность в соответствии с изменением расхода теплоносителя.

Рис. 5.19.6 Активная зона реактора БРЕСТ-ОД-300

Сборки отражателя выполнены с плотными чехлами, а сборки 2-4 рядов могут содержать ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в качестве стабильного источника тепла для предотвращения гипотетического замерзания теплоносителя.

Свинцовый отражатель (вместо традиционных для быстрых реакторов урановых экранов), характеристики которого лучше, чем у диоксида урана, выравнивает распределение мощности, обеспечивает большой отрицательный эффект реактивности при снижении уровня свинца в реакторе, снижает плотностной коэффициент реактивности и исключает наработку оружейного плутония.

Помимо периферийной предусмотрена центральная система остановки реактора (ЦСО) (таким образом, в БРЕСТе имеются две независимых системы остановки реактора). Рабочие органы ЦСО выполнены в виде стержней из WB₂ и расположены в центральных трубках 45-ти ТВС центральной зоны. Эти стержни с помощью гидропривода перемещаются по высоте активной зоны и занимают два крайних положения: над активной зоной (в выведенном положении) и в центре активной зоны (введенное положение). Вывод стержней осуществляется только активным образом при включении гидропривода, а ввод – как активным, так и пассивным образом при недопустимом снижении расхода теплоносителя или полном отключении циркуляционных насосов. Часть рабочих органов, так называемые РО ЦСОТ в количестве 12 штук, конструктивно выполнены так, что пассивно вводятся в активную зону также и при превышении предельной температуры теплоносителя на выходе АЗ. Другая часть рабочих органов, так называемые центральные компенсаторы реактивности (РО ЦКР), может быть заблокирована от вывода из АЗ. РО ЦКР предназначены для компенсации различных погрешностей (технологических, константных, методических и др.) в определении запаса реактивности при загрузке реактора, и их количество зависит как от величины этих погрешностей, так и альтернативных способов компенсации реактивности при компоновке критической загрузки.