Bài giảng Chương 5: Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt - PGS.TS Nguyễn Nhị Điền

+ Kênh ướt chiếu xớ tới ô 1-4 ớớớc sớ dớng trong vùng hoớt có ớớớng kính 30 mm; chiớm 1 ô ớ biên vùng hoớt..[r]

Chương 5

LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

ĐÀ LẠT

PGS TS Nguyễn Nhị Điền

Đà Lạt, 2014

• 1960 - khởi công xây dựng lò TRIGA Mark II tại Đà Lạt

• 26/2/1963 - Lò TRIGA đạt trạng thái tới hạn lần đầu

• 4/3/1963 - Lò TRIGA được đưa vào hoạt động chính thức

luyện cán bộ (Training), nghiên cứu khoa học (Research) và sản xuất đồng vị phóng xạ (Isotope Production)

• Sau Hiệp định Paris được ký kết vào năm 1973, giai

đoạn 1974-1975, nhiên liệu của LPƯ được lấy ra khỏi vùng hoạt và chuyên chở trả về Hoa kỳ LPƯ hoàn toàn không còn khả năng hoạt động

CÁC ĐIỂM MỐC THỜI GIAN

 Theo QĐ số 64/CP ngày 26/4/1976, ngành hạt nhân được thành lập và được giao quản lý Trung tâm Nghiên cứu Nguyên tử Đà Lạt mà thiết bị chính là LPƯ TRIGA Mark II

 9/10/1979 - Hợp đồng số 85-096/54100 về khôi phục LPƯ được đại diện hai nước Việt Nam và Liên xô ký kết

 15/3/1982 - khởi công xây dựng công trình khôi phục & mở rộng LPƯ hạt nhân Đà Lạt (gọi là lò IVV-9)

 01/11/1983 - Lò IVV-9 đạt trạng thái tới hạn lần đầu với

nhiên liớu ớớgiớu cao 36% U-235

 20/3/1984 - LPƯ hoạt động chính thức ở công suất 500kW

 Từ 13/2/1985 - sau 1 năm bảo hành, 3 chuyên gia cuối

cùng của Liên xô về nước Viện NCHN hoàn thành đảm nhận công tác vận hành và khai thác LPƯ

 Tháng 2/2004 ớbớt ớớu tham gia dớ án RRRFR (Rus s ian

Re s e a rch Re a ctor Fue l Re turn) ớớchuyớn ớới nhiên liớu vùng

hoớt tớ sớ dớng nhiên liớu ớớgiớu cao (HEU ớHighly Enriched Ura nium, 36% U-235) s a ng ớớgiớu thớp (LEU ớLow Enriched Ura nium, 19.75% U-235)

 Tớ ngớy 12/9/2007 ớLò phớn ớng hoớt ớớng với vùng hoớt hớn hớp nhiên liớu HEU vớ LEU

 Ngớy 30/11/2011 ớLPớ ớớt trớng thái tới hớn lớn ớớu với cớu hình 72 bó nhiên liớu LEU

 Ngớy 9/01/2012 ớLPớ ớớt mớc 100% công s uớt danh ớớnh vớ vớn hớnh thớ nghiớm 72 giớ không tới

 Tuớn 12-16/3/2012 ớthớc hiớn ớớt vớn hớnh lò 108 giớ tới

công s uớt 500 kW ớớu tiên với nhiên liớu LEU

CẤU TRÚC CỦA LÒ PHẢN ỨNG

3D-View of the Dalat Research Reactor

~ 6840 mm

Concrete shielding

Door plug

Thermal column door Graphite

Rotating top lid

Extracting well Pool tank

Spent fuel

storage tank

A

~ 2000 mm

(ex bulk-shielding

experimental tank)

cylindrical shell Upper

Core

Tiết diện cắt đứng

Beam port # 1 Beam port # 2 Beam port # 3

Beam port # 4 Core

Thermalizing column (closed)

Thermal Column

Pool tank wall

Spent fuel storage tank

Concrete shielding Graphite reflector

door Column

Bellows assembly

Stainless steel

Aluminum

Tiết diện cắt ngang

- Laứ loaùi LPệ nghieõn cửựu daùng beồ bụi Duứng nửụực thửụứng ủeồ laứm chaọm nụtron vaứ laứm nguoọi vuứng hoaùt

- Vuứng hoaùt ủaởt trong thuứng loứ dửụựi ủoọ saõu khoaỷng 5m nửụực Thuứng loứ coự daùng hỡnh truù (cao 6.25m, ủửụứng kớnh 2m), chửựa

chửựa 104 boự nhieõn lieọu HEU, moói boự chửựa khoaỷng 40g

U-235 vụựi ủoọ giaứu 36% Tớthỏng 9/2007, vựng hoớt hớn hớp gớm

U-235, vớ tớthỏng 7/2009, vựng hoớt gớm 92 bú HEU vớ 12 boự LEU tửứ 7/2009

1 Giếng hút và kết cấu giá đỡ vùng hoạt

2 Các kênh đặt các đầu dò neutron

3 Vị trí để nhiên liệu tạm thời

4 ống dẫn; 5 Không gian để nước đối lưu

7 4

0

1 2

2 2

3

2

2 5

4

5

Giá đỡ tầng trung gian

trong bể lò

 Thùng Lò phản ứng:

• Thùng lò được giữ lại từ lò TRIGA trước đây, có đường kính ngoài khoảng 2 m, chiều cao 6,25 m, độ dày tối thiểu 6,2 mm.

• Thùng lò được che chắn bằng bê-tông xung quanh.

• Kết cấu bê tông cốt thép có chiều dài 8,6 m và chiều cao tính từ sàn nhà lò khoảng 6,55 m.

• Chỗ có chiều dày tối thiểu trong kết cấu che chắn theo chiều hướng tâm từ trong vùng hoạt ra ngoài là 2,5 m.

• Cấu trúc che chắn của Lò phản ứng theo dạng bậc thang nên phần

đáy có chiều rộng khoảng 6,69 m trong khi ở phía trên có hình bát giác với chiều rộng khoảng 3,81 m.

• Một tấm thép nặng 3,6 tấn, dày 15 cm được dùng để che chắn phóng xạ bổ sung phía nắp thùng lò.

Mặt cắt ngang vùng hoạt lò phản ứng (Cấu hỡnh 104 HEU, trước 9/2011):

Bẫy nơtron Vành phản xạ Graphite Mâm quay 40 hốc chiếu

31.75

Thanh nhiên liệu

Thanh điều khiển (Boron Carbide) Thanh tự động Khối Beryllium Các kênh chiếu mẫu

MÆt c¾t ngang vïng ho¹t lß ph¶n øng (Cấu hình 92 BNL LEU, từ 12/2011):

Bẫy nơtron

Màu cam là các BNL đã cháy một phần (nạp vào lò từ 9/2007

và từ tháng 7/2009).

SR

SR

ShR

ShR

ShR

ShR

RgR

Bể chứa nước sự cố

Thiết bị trao đổi nhiệt

Máy bơm

Máy bơm

6

1

5

2 4 4 3

Thùng lò Giếng hút

Vùng hoạt Vành phản xạ Kênh ngang

Sơ đồ nguyên lý của hệ tải nhiệt vòng 1:

- Nớớc ới tớ dớới lờn

- Nớớc tới nhiớt khụng lớy trớc tiớp tớ vựng hoớt

- Chớ gớn 50% (khoớng

22 m 3 /h) nớớc ới qua vựng hoớt.

 ớới lớu tớ nhiờn qua vựng hoớt.

Primary Cooling Sys.

Purification Sys.

Secondary Cooling Sys.



Ventilation Sys.















Water Supply Sys.

nguyªn lý hÖ t¶i nhiÖt 2 vßng:

Mỗi bó nhiên liệu có cấu tạo từ 3 lớp hình ống đồng trục: 2

ống bên trong hình trụ tròn, ống ngoài cùng hình lục giác, vỏ

bọc được làm bằng hợp kim Al-U.

10

865 822 600

A B C

C

E

42 32

CC

11 22 32

DD

11 3

2.5

EE

22 27

Fuel Cladding (Al) CÊu tróc chi tiÕt cña bã nhiªn liÖu lo¹i WWR-M2:

NHIÊN LIỆU LÒ PHẢN ỨNG:

- 2 loới nhiên liớu: nhiên liớu HEU 36% lớ hớp kim U-Al vớ nhiên liớu LEU 19.75% lớ UO2+ Al (khuớch tán UO2 lên nớn nhơm).

- Lõi nhiên liớu HEU dớy 0.7 mm Lõi nhiên liớu LEU dớy 0.94 mm ớớớc bao bớc bới 2 lớp nhơm bớo vớ, mới lớp dớy 0.9 mm với nhiên liớu HEU vớ 0.78mm với nhiên liớu LEU.

- Khoớng khơng gian giớa các thanh nhiên liớu ớớ cho

nớớc lớu thơng

- Tớng ớớ dới toớn bĩ nhiên liớu lớ 865 mm, riêng ớớ dới phớn chớa nhiên liớu lớ 600 mm

Parameter VVR-M2

HEU

VVR-M2 LEU

Uranium density of fuel meat, g/cm 3 1.40 2.50

(SAV-1)

Al alloy (SAV-1)

Fuel element thickness (fuel meat and 2

cladding), mm

Các thông số của 2 loại nhiên liệu WWR-M2:

 Cơng suất nhiệt danh định: 500 kW

thường (H 2 0)

lị:

•- Cấu hình 88, 92, 89 bĩ nhiên liệu (4/1984-4/1994), 100 bĩ (4/1994-3/2002), 104 bĩ

(3/2002-10/2006), 106 bĩ (11/2006-9/2007),

98 HEU + 6 LEU (từ 9/2007), 92 HEU + 12 LEU (từ 7/2009), 92 LEU (từ 12/2011)

•- 7 thanh điều khiển gồm:

+ 2 thanh an tồn (B 4 C): 5.36$

+ 4 thanh bù trừ (B 4 C): 11.26$

+ 1 thanh điều chỉnh tự động (thép khơng rỉ): 0.49$

Graphite

CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN:

Các thông tin chung của LPƯ hạt nhân Đà

Lạt

Thông số Moõ taỷ

Lò phaỷn ứng Loại bể bơi

Công suất danh định 500 kW

Thông lượng neutron (nhiệt, cực đại) 2ì10 13 nơtron/cm 2 s

Nhiên liệu Loại VVR-M2 , dạng ống

Phần thịt của nhiên liệu Hợp kim Al-U, độ giàu 36%

Hợp kim Al-UO2, độ giàu 19,75%

Vỏ bọc của nhiên liệu Hợp kim nhôm

Chất làm chậm Nước nhẹ

Chất phaỷn xaù Graphite, beryllium và nước nhẹ

Chất làm nguội Nước nhẹ

Cơ chế làm nguội vùng hoạt ẹoỏi lưu tự nhiên

Cơ chế taỷi nhiệt Hai voứng nước làm nguội

Vật liệu che chắn Bê-tông, nước và nắp thép

Các thanh điều khiển 2 an toàn, 4 bù trừ và 1 tự động

Vật liệu các thanh bù trừ và an toàn B4C

Vật liệu thanh tự động Thép không rỉ

* Các loới kênh chiớu mớu:

+ Các kênh ớớt:

ớ1 bớy nớtron ớ tâm vùng hoớt

ớ1 hớc chiớu tới ơ 1-4

ớ40 hớc chiớu cớa mâm quay

+ Các kênh khơ chuyớn mớu bớng khí nén:

2 kênh khơ (tới các ơ 7-1 vớ 13-2)

sớ dớng) vớ 1 kênh tiớp tuyớn

THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM CỦA LPƯ:

THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM CỦA LPƯ:

quanh lớ khới berily

- Bớy nớtron chiớm 7 ơ mớng cớa vùng hoớt

- ớớớng kính trong cớa bớy lớ 65 mm

- Mớt ớng nhơm ớớớng kính 42 mm ớớớc ớớt ớ bên trong bớy ớớ giớ các mớu chiớu xớ

- Bớy nớtron lớ kênh chiớu xớ cĩ thơng lớớng nớtron

nhiớt lớn.

hoớt cĩ ớớớng kính 30 mm; chiớm 1 ơ ớ biên vùng hoớt.