См. Документы Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ
И АТОМНОМУ НАДЗОРУ
ПОСТАНОВЛЕНИЕ
от 29 июня 2007 г. N 1
ОБ УТВЕРЖДЕНИИ И ВВЕДЕНИИ В ДЕЙСТВИЕ
ФЕДЕРАЛЬНЫХ НОРМ И ПРАВИЛ В ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ "ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИМ
ЭЛЕМЕНТАМ И ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИМ СБОРКАМ С УРАН-ПЛУТОНИЕВЫМ
(МОКС) ТОПЛИВОМ ДЛЯ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ"
Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору постановляет:
Утвердить и ввести в действие с 1 января 2008 г. прилагаемые федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии "Основные требования к тепловыделяющим элементам и тепловыделяющим сборкам с уран-плутониевым (МОКС) топливом для атомных станций" (НП-080-07).
Руководитель
К.Б.ПУЛИКОВСКИЙ
Утверждены
Постановлением
Федеральной службы
по экологическому,
технологическому
и атомному надзору
от 29 июня 2007 г. N 1
Введены в действие
с 1 января 2008 года
ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА
В ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
К ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИМ ЭЛЕМЕНТАМ И ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИМ
СБОРКАМ С УРАН-ПЛУТОНИЕВЫМ (МОКС) ТОПЛИВОМ
ДЛЯ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
НП-080-07
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.
Выпускается впервые <*>.
--------------------------------
<*> Разработан в Научно-техническом центре по ядерной и радиационной безопасности при участии Кислова А.И. (Ростехнадзор), Калиберды И.В., Денисова В.А., Непейпиво М.А., Слуцкера В.П., Шарафутдинова Р.Б. (НТЦ ЯРБ).
При разработке рассмотрены и учтены предложения Росатома, ФГУП "ГИ "ВНИПИЭТ", ФГУП ГХК", ФГУП "ПО "Маяк", ОАО "ТВЭЛ", ОАО "МСЗ", ОАО "НЗХК", ОКБ "Гидропресс", ОКБМ и др.
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. N 01/7968-АА от 14 августа 2007 г.).
Перечень сокращений
А3 - 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., N 48, ст. 4552 с изменениями, внесенными от 10.02.1997 N 28-ФЗ; Собрание законодательства Российской Федерации, 1997 г., N 7, ст. 808; от 10.07.2001 N 94-ФЗ; Собрание законодательства Российской Федерации, 2001 г., N 29, ст. 2949; от 28.03.2002 N 33-ФЗ; Собрание законодательства Российской Федерации, 2002 г., N 13, ст. 1180; от 11.11.2003 N 140-ФЗ; Собрание законодательства Российской Федерации, 2003 г., N 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 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. 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 АЗ, 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 АЗ;
физико-химического взаимодействия материалов АЗ 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 АЗ 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 АЗ, 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 АЗ, 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 дистанционирующих 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 АЗ.
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 АЗ 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 АЗ.
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 АЗ;
выгрузки из АЗ, 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 (PuO ) частиц;
2
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.
