герб

ГОСТы

флаг

НП 080-07 Основные требования к тепловыделяющим элементам и тепловыделяющим сборкам с уран-плутониевым (МОКС) топливом для атомных станций

Федеральная служба
по экологическому, технологическому и атомному надзору

ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА В ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ

Утверждены постановлением Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 29 июня 2007 г. №1

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

К ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИМ ЭЛЕМЕНТАМ И ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИМ

СБОРКАМ С УРАН-ПЛУТОНИЕВЫМ (МОКС) ТОПЛИВОМ

ДЛЯ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

НП-080-07

Введены в действие с 1 января 2008 г.

Москва 2007

В настоящих федеральных нормах и правилах в области использования атомной энергии "Основные требования к тепловыделяющим элементам и тепловыделяющим сборкам с уран-плутониевым (МОКС) топливом для атомных станций" установлены основные требования безопасности, реализуемые при проектировании и изготовлении тепловыделяющих элементов и тепловыделяющих сборок с оксидным таблетированным уран-плутониевым (МОКС) топливом для атомных станций с реакторами типа ВВЭР и БН.

Настоящий документ является одним из документов в системе федеральных норм и правил в области использования атомной энергии, устанавливающих требования к различным видам ядерного топлива, тепловыделяющим элементам и тепловыделяющим сборкам.

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.

Нормативный документ прошел правовую экспертизу в Министерстве юстиции Российской Федерации (письмо исх. № 01/7968-АА от 14 августа 2007 г.).

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

3. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ, ПОДЛЕЖАЩИЕ РЕАЛИЗАЦИИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТВЭЛОВ И ТВС С МОКС-ТОПЛИВОМ

4. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ, ПОДЛЕЖАЩИЕ РЕАЛИЗАЦИИ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ТВЭЛОВ И ТВС С МОКС-ТОПЛИВОМ

Приложение (рекомендуемое) Перечень основных показателей и характеристик, включаемых в технические условия на топливный материал, таблетки, твэлы и ТВС с МОКС-топливом

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

A3 - активная зона

АС - атомная станция

БН - реактор на быстрых нейтронах

ВВЭР - водо-водяной энергетический реактор

РУ - реакторная установка

СУЗ - система управления и защиты

ТВС - тепловыделяющая сборка

твэл - тепловыделяющий элемент

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В целях настоящего документа используются следующие термины и определения.

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 - нарушение хотя бы одного из установленных для твэлов проектных пределов повреждения.

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

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

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 - 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 - ядерное топливо, в котором применяются ядерные материалы в виде оксида урана и оксида плутония для изготовления твэлов и ТВС.

1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1. Настоящий документ устанавливает основные требования безопасности, реализуемые при проектировании и изготовлении твэлов и ТВС с оксидным таблетированным уран-плутониевым топливом (далее - твэлы и ТВС с МОКС-топливом) для АС с реакторами типа ВВЭР и БН.

1.2. 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. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. На всех этапах проектирования и изготовления твэлов и ТВС с МОКС-топливом должно быть обеспечено выполнение требований федеральных норм и правил в области использования атомной энергии.

2.2. 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. Конструкция и исполнение A3 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. Конструкция твэлов и ТВС с МОКС-топливом должна быть работоспособной, надежной и безопасной в течение назначенного срока службы.

3. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ, ПОДЛЕЖАЩИЕ РЕАЛИЗАЦИИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТВЭЛОВ И ТВС С МОКС-ТОПЛИВОМ

3.1. При проектировании твэлов и ТВС с МОКС-топливом должны учитываться характеристики РУ, обеспечиваться совместимость твэлов и ТВС с МОКС-топливом с элементами A3, РУ, другими системами АС, предназначенными для обращения с топливом, учитываться требования федеральных норм и правил в области использования атомной энергии к системам хранения и транспортирования необлученного и отработавшего ядерного топлива.

3.2. 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. 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:

▪ проектных режимов работы РУ, их количества и проектного протекания;

▪ силовых (механических), тепловых и радиационных воздействий на компоненты A3;

▪ физико-химического взаимодействия материалов A3 и теплоносителя;

▪ предельных отклонений конструктивных и технологических характеристик, параметров процессов;

▪ ударных и вибрационных воздействий, термоциклического нагружения, радиационной и температурной ползучести, а также старения материалов;

▪ влияния продуктов деления и примесей в теплоносителе и МОКС-топливе на прочность и коррозионную стойкость твэлов;

▪ других факторов, ухудшающих механические характеристики материалов A3 и целостность оболочек твэлов.

3.4. При проектировании твэлов и ТВС с МОКС-топливом должны быть установлены и обоснованы значения пределов и ограничения, определяющие условия выполнения приведенных ниже требований к твэлам и ТВС с МОКС-топливом, при которых повреждение твэлов и ТВС будет ограничено приемлемыми уровнями. Эти значения и условия устанавливаются для конкретной РУ, конфигурации A3, типа топливной загрузки, типа твэла и ТВС.

3.4.1. 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 A3, вызывающих увеличе­ние реактивности и ухудшение теплоотвода, приводящих к повреждению твэлов сверх проектных пределов.

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

3.4.4. Выгорание топлива не должно превышать установленных в проекте предельных значений.

3.4.5. 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. 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 дистанциони-рующих устройствах (решетках).

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

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

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

3.4.11. 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. 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. Отложения на внешней поверхности оболочек твэлов не должны приводить к недопустимому ухудшению теплогидравлических характеристик твэлов и ТВС с МОКС-топливом и A3.

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

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

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

3.4.17. Характеристики МОКС-топлива, конструкция и расположение твэлов и ТВС с МОКС-топливом в A3 должны исключать возникновение локального энерговыделения, приводящего к повреждению твэлов сверх проектных пределов.

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

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

3.4.21. 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 A3.

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

3.4.23. Конструкция ТВС с МОКС-топливом должна обеспечивать возможность:

▪ проведения ее осмотра, испытаний и контроля при изготовлении, а также контроля при эксплуатации;

▪ ремонта на предприятии-изготовителе до установки в A3;

▪ выгрузки из A3, в том числе после проектной аварии.

3.4.24. Твэлы с различным изотопным составом, твэлы с выгорающим поглотителем в топливе и специальные выгорающие поглотители в составе ТВС с МОКС-топливом должны иметь отличительные знаки, различаемые при сборке ТВС визуально и (или) с помощью промышленных средств контроля.

3.4.25. 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. 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. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ, ПОДЛЕЖАЩИЕ РЕАЛИЗАЦИИ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ТВЭЛОВ И ТВС С МОКС-ТОПЛИВОМ

4.1. Твэлы и ТВС с МОКС-топливом должны изготавливаться в соответствии с технологической документацией (технологическими инструкциями, картами технологических процессов и др.), регламентирующей содержание и порядок выполнения всех технологических и контрольных опера­ций, с соблюдением программы обеспечения качества.

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

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

4.7. 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. 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. 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. 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.

Приложение
(рекомендуемое)
Перечень основных показателей и характеристик, включаемых в технические условия на топливный материал, таблетки, твэлы и ТВС с МОКС-топливом

1. Для порошка диоксида плутония:

▪ радионуклидный состав с указанием процентного содержания изотопов плутония;

▪ массовая доля суммы изотопов плутония и америция-241;

▪ содержание примесей;

▪ суммарный борный эквивалент (для ВВЭР);

▪ влажность;

▪ насыпная плотность;

▪ гранулометрический состав;

▪ полная удельная поверхность;

▪ мощность экспозиционной дозы на 1 кг массы на расстоянии 1 м на дату изготовления.

2. Для порошка диоксида урана:

▪ радионуклидный состав с указанием процентного содержания изотопов урана;

▪ содержание примесей;

▪ кислородный коэффициент (отношение O / U );

▪ суммарное содержание смеси изотопов урана;

▪ суммарный борный эквивалент (для ВВЭР);

▪ текучесть;

▪ спекаемость;

▪ влажность;

▪ насыпная плотность;

▪ гранулометрический состав;

▪ полная удельная поверхность.

3. Для таблеток:

▪ изотопный состав урана и плутония;

▪ массовая доля суммы изотопов урана и плутония, условная массовая доля плутония к сумме урана и плутония;

▪ содержание примесей;

▪ суммарный борный эквивалент (для ВВЭР);

▪ содержание водорода (для ВВЭР); кислородный коэффициент (отношение O / U + Pu + Am );

▪ средний условный размер зерна;

▪ распределение делящихся изотопов плутония;

▪ максимальный размер плутоний-содержащих (РиО2) частиц;

▪ доспекаемость (термическая стабильность);

▪ плотность;

▪ наружный и внутренний диаметры, высота;

▪ наличие лунок или центрального отверстия для выхода газов;

▪  наличие фасок;

▪ требования к поверхности (шероховатость, допустимые размеры сколов и трещин и т. д.);

▪ объемная доля открытых пор;

▪ степень растворимости в азотной кислоте.

4. Для твэлов:

▪ материал оболочки;

▪ диаметр и толщина стенки оболочки;

▪ масса урана и масса плутония;

▪ масса топливного столба;

▪ фиксатор топливного сердечника;

▪ виды сварки нижнего и верхнего сварных швов;

▪ допуск на содержание плутония;

▪ степень герметичности;

▪ параметры внешней спиральной навивки (для БН);

▪ давление гелия;

▪ длина топливного столба;

▪ величина компенсационного объема;

▪ зазор между таблеткой и оболочкой;

▪ максимально допустимая длина единичного зазора между таблетками топливного столба, величина суммарного зазора;

▪ распределение делящихся изотопов плутония по высоте топливного столба;

▪ распределение концентрации выгорающего поглотителя (гадолиния, эрбия) по длине топливного столба (если его наличие предусмотрено проектом);

▪ геометрические размеры твэла (диаметр, толщина, отклонение от прямолинейности образующей трубы и т. д.);

требования к сварным швам (количество пор, расстояние между ними и т. д.);

▪ требования к поверхности (шероховатость, глубина царапин, сдиры и т. д.);

▪ допустимое значение нефиксированного загрязнения поверхности плутонием;

▪ мощность эквивалентной дозы рентгеновского и гамма-излучения на поверхности твэла;

▪ требования к маркировке.

5. Для ТВС:

▪ изотопный состав топливной композиции;

▪ высота топливного столба;

▪ масса топлива;

▪ количество твэлов и твэгов;

▪ общая масса ТВС;

▪ геометрические размеры, допуски формы и расположения поверхностей, внешний вид ТВС, допустимые деформации;

▪ габаритные и присоединительные размеры ТВС;

▪ величина допустимой утечки (натекания) гелия из твэлов в составе ТВС;

▪ допустимое суммарное значение фиксированного и нефиксированного загрязнения наружных поверхностей ТВС;

▪ мощность эквивалентной дозы рентгеновского и гамма-излучения на поверхности ТВС;

▪ требования к маркировке.

Еще документы скачать бесплатно

Интересное

Автобусные Остановки Гост 17199 88 Гост 27902 88 Единицы физических величин Железобетонные водоотбойные плиты Маршрутная карта Накладные расходы Обозначение насоса на схеме Общий журнал работ пример заполнения Плотность газа Расстояние между пешеходными переходами гост Рельс р50 СП 52 101 2003 Санпин столовая Технологическая карта