Зареждане на ядрено гориво в реактора
В атомните електроцентрали и други ядрени инсталации горивото идва под формата на доста сложни технически устройства - горивни касети (ТВ), които в зависимост от типа на реактора се зареждат директно по време на неговата работа (както при реакторите тип РБМК в България) за замяна на изгорели горивни касети или замяна на отработени касети в големи групи по време на ремонтна кампания (както при българските реактори ВВЕР или техни аналози в други страни, PWR и други). В последния случай при всяко ново зареждане най-често се променя една трета от горивото и се променя напълно разположението му в активната зона на реактора, най-изгорелите горивни касети се разтоварват от центъра на активната зона, а втората трета от касетите се поставя на тяхно място, със средно изгаряне и разположение. На свой ред те се заменят с най-малко изгорелите горивни касети от периферията на активната зона; докато периферията се зарежда със свежо гориво. Такава схема за смяна на гориво е традиционна и се дължи на много причини, например желанието да се осигури равномерно освобождаване на енергия в горивото и максималния резерв преди кризата на водния топлообмен върху горивните обвивки.
Описанието на зареждането на ядрено гориво в активната зона на реактора е много условно, което позволява да се получи обща представа за този процес.
Всъщност зареждането на гориво се извършва от възли с различна степен на обогатяване на горивото и се предшества от най-сложните ядрено-физични изчисления на конфигурацията на активната зона на реактора в специализиран софтуер [2], които се извършват години напред и позволяват планиране на гориво и ремонтни кампании за повишаване на производителността на атомни електроцентрали, например KIUM.
Освен това, ако конфигурацията на горивото не отговаря на определени изисквания, най-важните от които саразлични коефициенти на неравномерно отделяне на енергия в активната зона, реакторът изобщо няма да може да работи или ще бъде неуправляем. В допълнение към различните степени на обогатяване на различните горивни касети се използват и други решения, за да се осигури желаната конфигурация на активната зона и стабилността на нейните характеристики по време на горивната кампания, например горивни касети, които вместо някои горивни елементи съдържат абсорбиращи елементи (FEL), които компенсират първоначалната излишна реактивност на прясното гориво, изгарят по време на работа на реактора и, когато горивото се използва, имат все по-малко влияние върху неговата реактивност, което в крайна сметка изравнява количеството отделена енергия над време през целия живот на горивната касета.
В момента в горивото на промишлени реактори с вода под налягане по целия свят PEL с борен абсорбер, които дълго време бяха почти безалтернативни елементи, практически престанаха да се използват и те преминаха към по-прогресивен метод [3] - въвеждане на гадолиниев горим абсорбер директно в горивната матрица за същите цели, този метод има много важни предимства.
Обикновено терминът "зареждане с гориво" се отнася до зареждането на свежо гориво в активната зона на реактора и отстраняването на отработеното гориво също. пренареждане на горивните касети вътре в активната зона. Цялото оборудване, използвано за презареждане, е разделено на оборудване за инсталиране на свежо гориво в реактора и отстраняване на отработеното гориво и оборудване за подготовка на тези операции.
С помощта на последното се инсталира свежо гориво в машината за зареждане, подготовка на зареждащите тръби, привеждането им в нормално работно състояние и др. Оборудването за зареждане работи в трудни условия, изложено нанеутронно и g-лъчение, както и корозивна среда. В същото време оборудването за презареждане трябва да бъде достатъчно надеждно, тъй като повредата му по време на презареждане може да доведе до авария или до дългосрочно спиране на реактора. Във всички действащи, строящи се и проектирани АЕЦ с ВВЕР презареждането с гориво се извършва при спрени реактори и налягането в корпуса на реактора е намалено до атмосферно. Горивото от реактора се отстранява само отгоре. Има два метода за зареждане с гориво: "сух", когато горивните касети, извадени от реактора, се преместват в зоната в запечатан транспортен контейнер, и "мокър", когато горивните касети, извадени от реактора, се преместват в зоната за задържане през канали, пълни с вода. Разликата им се състои в различни начини за транспортиране на касети с отработено гориво от зоната на реактора до зоната за задържане, както и в различни съоръжения за презареждане: при "сухо" презареждане се използва реакторен кран; манипулатор на реакторна зона; транспортен контейнер; контейнеровоз и манипулатор на зоната за задържане, а в "мократа" зона - само реакторен кран и манипулатор. Вярно е, че тук за мокро зареждане с гориво е посочен съставът на оборудването за зареждане на новопостроени АЕЦ, в много работещи АЕЦ има повече оборудване.