Основные требования к тепловыделяющим элементам и тепловыделяющим сборкам с уран-плутониевым (МОКС) топливом для атомных станций

1 · Основные термины и определения

Назначение и область применения

2 · Основные термины и определения

Общие положения

3 · Основные термины и определения

Основные требования безопасности, подлежащие реализации при проектировании твэлов и ТВС с МОКС-топливом

4 · Основные термины и определения

Основные требования безопасности, подлежащие реализации при изготовлении твэлов и ТВС с МОКС-топливом

АЗ · Приложение (рекомендуемое).

АЗ — – активная зона

АС · Приложение (рекомендуемое).

АС — – атомная станция

БН · Приложение (рекомендуемое).

БН — – реактор на быстрых нейтронах

ВВЭР · Приложение (рекомендуемое).

ВВЭР — – водо-водяной энергетический реактор

РУ · Приложение (рекомендуемое).

РУ — – реакторная установка

СУЗ · Приложение (рекомендуемое).

СУЗ — – система управления и защиты

ТВС · Приложение (рекомендуемое).

ТВС — – тепловыделяющая сборка

твэл · Приложение (рекомендуемое).

твэл — – тепловыделяющий элемент

Активная зона · Приложение (рекомендуемое).

Активная зона – часть ядерного реактора, в которой размещены ядерное топливо, замедлитель, поглотитель, теплоноситель, средства воздействия на реактивность и элементы конструкций, предназначенные для осуществления управляемой цепной ядерной реакции деления и передачи энергии теплоносителю.

Повреждение твэла · Приложение (рекомендуемое).

Повреждение твэла – нарушение хотя бы одного из установленных для твэлов проектных пределов повреждения.

Разгерметизация твэла · Приложение (рекомендуемое).

Разгерметизация твэла – повреждение твэла с нарушением целостности оболочки твэла типа газовой неплотности или прямого контакта ядерного топлива с теплоносителем.

Разрушение твэла · Приложение (рекомендуемое).

Разрушение твэла – нарушение целостности конструкции твэла, в результате которого твэл утрачивает геометрию, обеспечивающую его проектное охлаждение.

Тепловыделяющая сборка · Приложение (рекомендуемое).

Тепловыделяющая сборка – машиностроительное изделие, содержащее ядерные материалы и предназначенное для получения тепловой энергии в ядерном реакторе за счет осуществления управляемой цепной ядерной реакции деления.

Тепловыделяющий элемент · Приложение (рекомендуемое).

Тепловыделяющий элемент – сборочная единица, содержащая ядерные материалы и предназначенная для получения тепловой энергии в ядерном реакторе за счет осуществления управляемой цепной ядерной реакции деления и (или) для накопления нуклидов.

Уран-плутониевое (МОКС) топливо · Приложение (рекомендуемое).

Уран-плутониевое (МОКС) топливо – ядерное топливо, в котором применяются ядерные материалы в виде оксида урана и оксида плутония для изготовления твэлов и ТВС.

1.2 · Приложение (рекомендуемое).

Настоящий документ разработан на основании Федерального закона "Об использовании атомной энергии"*, нормативных правовых актов Российской Федерации, федеральных норм и правил в области использования атомной энергии, других нормативных документов, а также рекомендаций международных организаций. * Собрание законодательства Российской Федерации, 1995 г. № 48, ст. 4552 с изменениями, внесенными от 10.02.1997 г. № 28-ФЗ, Собрание законодательства Российской Федерации, 1997 г., № 7, ст. 808; от 10.07.2001 г. № 94-ФЗ, Собрание законодательства Российской Федерации, 2001 г., № 29, ст. 2949; от 28.03.2002 г. № 33-ФЗ, Собрание законодательства Российской Федерации, 2002 г., № 13, ст. 1180; от 11.11.2003 г. № 140-ФЗ, Собрание законодательства Российской Федерации, 2003 г., № 46 (часть I), ст. 4436.

2.2 · Приложение (рекомендуемое).

Твэлы и ТВС с МОКС-топливом, использование которых предполагается в РУ, спроектированных для применения оксидного уранового топлива, а также условия их эксплуатации должны удовлетворять требованиям проекта РУ.

2.3 · Приложение (рекомендуемое).

Конструкция и исполнение АЗ и ее элементов, включая твэлы и ТВС с МОКС-топливом, должны быть такими, чтобы при нормальной эксплуатации и при нарушениях нормальной эксплуатации, включая проектные аварии, не превышались соответствующие пределы повреждения твэлов.

2.4 · Приложение (рекомендуемое).

Конструкция твэлов и ТВС с МОКС-топливом должна быть работоспособной, надежной и безопасной в течение назначенного срока службы.

3.2 · Приложение (рекомендуемое).

Принятые при проектировании твэлов и ТВС с МОКС-топливом решения должны удовлетворять критериям безопасности, подтверждаться обоснованием безопасности, в том числе расчетами, результатами экспериментов и испытаний и данными, полученными при эксплуатации АС с указанным видом топлива.

3.3 · Приложение (рекомендуемое).

При проектировании твэлов и ТВС с МОКС-топливом должны приниматься во внимание условия эксплуатации РУ, в том числе режимы нормальной эксплуатации и нарушения нормальной эксплуатации, включая проектные аварии, с учетом:

3.4.1 · Приложение (рекомендуемое).

При нормальной эксплуатации и при нарушениях нормальной эксплуатации, в том числе при проектных авариях, должна исключаться возможность непроектных перемещений и (или) деформаций ТВС с МОКС-топливом, твэлов и других элементов ТВС и АЗ, вызывающих увеличение реактивности и ухудшение теплоотвода, приводящих к повреждению твэлов сверх проектных пределов.

3.4.2 · Приложение (рекомендуемое).

Конструкция ТВС с МОКС-топливом должна быть такой, чтобы формоизменения твэлов и других элементов ТВС, возможные при нормальной эксплуатации и при нарушениях нормальной эксплуатации, включая проектные аварии, не вызывали перекрытие проходного сечения ТВС, приводящее к повреждению твэлов сверх соответствующих пределов, и не препятствовали нормальному функционированию рабочих органов СУЗ.

3.4.3 · Приложение (рекомендуемое).

Топливная матрица и оболочка твэла при нормальной эксплуатации и при нарушениях нормальной эксплуатации должны выполнять функции физических барьеров.

3.4.4 · Приложение (рекомендуемое).

Выгорание топлива не должно превышать установленных в проекте предельных значений.

3.4.5 · Приложение (рекомендуемое).

Конструкция твэлов и ТВС с МОКС-топливом должна выдерживать нагрузки от тепловых, механических и радиационных воздействий во всех проектных режимах. Оболочки твэлов с МОКС-топливом, концевые детали твэлов и места их соединений должны иметь установленную прочность при облучении, достаточную коррозионную стойкость, выдерживать напряжения, возникающие вследствие внутреннего и наружного давления, вибраций, температуры и сейсмических воздействий.

3.4.6 · Приложение (рекомендуемое).

Конструкция твэлов и ТВС с МОКС-топливом в течение назначенного срока службы должна исключать возможность деформаций, вызывающих недопустимое ухудшение теплосъема с поверхности твэлов. Формоизменения твэлов и конструкционных элементов ТВС с МОКС-топливом в процессе эксплуатации не должны приводить к нарушению условий их фиксации в дистанционирующих устройствах (решетках).

3.4.7 · Приложение (рекомендуемое).

Уменьшение и (или) увеличение наружного диаметра твэла в процессе эксплуатации не должны превышать установленной в проекте величины.

3.4.8 · Приложение (рекомендуемое).

Допустимый диапазон изменения диаметра оболочек твэлов должен быть таким, чтобы обеспечивалось размещение твэлов в дистанционирующих устройствах (решетках) с требуемой силой трения, исключались непроектные перемещения твэлов и обеспечивались необходимые теплогидравлические характеристики твэлов и ТВС с МОКС-топливом.

3.4.9 · Приложение (рекомендуемое).

Допустимое удлинение оболочки твэла не должно превышать установленного в проекте предельного значения.

3.4.10 · Приложение (рекомендуемое).

Оболочки твэлов должны быть совместимы с элементами дистанционирования при нормальной эксплуатации и при нарушениях нормальной эксплуатации.

3.4.11 · Приложение (рекомендуемое).

При нормальной эксплуатации оболочка твэла с МОКС-топливом должна сохранять окружную устойчивость. Усталостные повреждения, возникающие в результате статических и циклических нагрузок, не должны превышать установленных в проекте величин.

3.4.12 · Приложение (рекомендуемое).

Коррозия оболочки твэла с МОКС-топливом, окисление внешней и (или) внутренней поверхностей оболочки и ее гидрирование не должны приводить к недопустимому ухудшению механических характеристик твэла, нарушению работоспособности твэла, недопустимому росту температуры оболочки твэла, ее чрезмерному охрупчиванию и повреждению твэла.

3.4.13 · Приложение (рекомендуемое).

Отложения на внешней поверхности оболочек твэлов не должны приводить к недопустимому ухудшению теплогидравлических характеристик твэлов и ТВС с МОКС-топливом и АЗ.

3.4.14 · Приложение (рекомендуемое).

Фреттинг-коррозия (истирание) оболочки твэла не должна приводить к недопустимому снижению прочности оболочки и разгерметизации твэла.

3.4.15 · Приложение (рекомендуемое).

Температура оболочки твэла при нормальной эксплуатации РУ не должна превышать установленного в проекте максимального значения.

3.4.16 · Приложение (рекомендуемое).

Давление смеси газов под оболочкой твэла не должно превышать установленной в проекте величины.

3.4.17 · Приложение (рекомендуемое).

Характеристики МОКС-топлива, конструкция и расположение твэлов и ТВС с МОКС-топливом в АЗ должны исключать возникновение локального энерговыделения, приводящего к повреждению твэлов сверх проектных пределов.

3.4.18 · Приложение (рекомендуемое).

При проектных авариях, связанных с быстрым увеличением реактивности, не должна превышаться удельная пороговая энергия разрушения твэлов (энергия, выделяющаяся за короткий промежуток времени в единице массы ядерного топлива при быстром вводе реактивности, достаточная для разрушения твэла).

3.4.19 · Приложение (рекомендуемое).

При проектных авариях температура МОКС-топлива не должна превышать предельного значения, характеризующего его плавление.

3.4.20 · Приложение (рекомендуемое).

При проектных авариях взаимодействие между элементами твэлов и ТВС с МОКС-топливом не должно приводить к их плавлению.

3.4.21 · Приложение (рекомендуемое).

Конструкция твэлов с МОКС-топливом должна исключать смещение таблеток при транспортировании твэлов, в процессе изготовления и транспортирования кассет, обеспечивать необходимую сплошность топливного столба при эксплуатации в АЗ.

3.4.22 · Приложение (рекомендуемое).

Конструкция твэлов с МОКС-топливом при транспортно-технологических операциях должна выдерживать в составе ТВС и упаковочного комплекта установленные в проекте нагрузки.

3.4.23 · Приложение (рекомендуемое).

Конструкция ТВС с МОКС-топливом должна обеспечивать возможность:

3.4.25 · Приложение (рекомендуемое).

ТВС с МОКС-топливом должна иметь отличительные знаки, характеризующие нуклидный состав и обогащение ядерного топлива в твэлах, которые можно распознать визуально и (или) с помощью устройств перегрузки.

3.5 · Приложение (рекомендуемое).

Значения параметров и характеристик твэлов и ТВС с МОКС-топливом должны устанавливаться при проектировании консервативно (с коэффициентами запаса). Коэффициенты запаса определяются с помощью экспериментальных исследований, а также опыта эксплуатации твэлов и ТВС с другими видами топлива при выборе исходных данных и проведении расчетов в обоснование безопасности. При этом должны учитываться технологические допуски при изготовлении твэлов и ТВС с МОКС-топливом, погрешности методик, программ и расчетов.

4.2 · Приложение (рекомендуемое).

Качество твэлов и ТВС с МОКС-топливом и предназначенных для их изготовления материалов, полуфабрикатов и комплектующих (далее - материалы, полуфабрикаты и комплектующие) должно соответствовать критериям и требованиям безопасной эксплуатации АС, которые должны учитываться при установлении параметров и характеристик МОКС-топлива, твэлов и ТВС с МОКС-топливом при их изготовлении. Твэлы и ТВС с МОКС-топливом, материалы, полуфабрикаты и комплектующие должны соответствовать требованиям технических условий. В приложении приведен перечень основных показателей, параметров и характеристик топливного материала (порошка диоксида плутония, порошка диоксида урана), таблеток, твэлов и ТВС с МОКС-топливом, которые должны быть определены в технических условиях.

4.3 · Приложение (рекомендуемое).

Качество материалов, полуфабрикатов и комплектующих должно подтверждаться сертификатами соответствия согласно нормативным документам, регламентирующим проведение оценки соответствия оборудования, материалов, полуфабрикатов и комплектующих, поставляемых на объекты использования атомной энергии.

4.4 · Приложение (рекомендуемое).

Предприятие-изготовитель твэлов и ТВС с МОКС-топливом должно осуществлять входной контроль качества материалов, полуфабрикатов и комплектующих в соответствии с техническими условиями на их поставку.

4.5 · Приложение (рекомендуемое).

Детали и сборочные единицы твэлов и ТВС с МОКС-топливом должны иметь маркировку, позволяющую идентифицировать их в процессе изготовления.

4.6 · Приложение (рекомендуемое).

Соответствие твэлов и ТВС с МОКС-топливом установленным требованиям должно подтверждаться предприятием-изготовителем в порядке, определенном нормативными документами.

4.7 · Приложение (рекомендуемое).

Предприятия-изготовители твэлов и ТВС с МОКС-топливом, материалов, полуфабрикатов и комплектующих должны осуществлять производственный технический контроль в предусмотренном конструкторской и технологической документацией объеме. Результаты контроля должны удовлетворять требованиям настоящего документа и других нормативных документов с учетом требований проектной документации и технических условий.

4.8 · Приложение (рекомендуемое).

Применяемые при контроле приборы и оборудование должны быть аттестованы и проверены перед работой, а результаты контроля зафиксированы в отчетной документации, форма которой устанавливается предприятиями-изготовителями.

4.9 · Приложение (рекомендуемое).

Транспортирование и хранение твэлов и ТВС с МОКС-топливом, материалов, полуфабрикатов и комплектующих должно проводиться в соответствии с требованиями федеральных норм и правил в области использования атомной энергии и технических условий.

4.10 · Приложение (рекомендуемое).

В комплект поставки ТВС с МОКС-топливом на АС должна входить сопроводительная документация, включающая паспорт на ТВС, технические условия, габаритный чертеж и руководство по эксплуатации.