СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА С ВОДОЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, ПОЗВОЛЯЮЩИЙ ПЕРЕХОД ОТ ЦИКЛА С РАВНОВЕСНОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ ПЛУТОНИЯ К ЦИКЛУ С РАВНОВЕСНОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ УРАНА, И СООТВЕТСТВУЮЩАЯ ЯДЕРНО-ТОПЛИВНАЯ СБОРКА

1. Способ эксплуатации ядерного реактора (1) с водой под давлением, содержащего активную зону (2), в которой находятся ядерно-топливные сборки, содержащие ядерно-топливные стержни (24), включающий в себя этапы работы ядерного реактора (1) в течение последовательных циклов, разделенных этапами замены отработавших ядерно-топливных сборок свежими ядерно-топливными сборками, при этом согласно способу:
- реактор (1) эксплуатируют в течение по меньшей мере одного цикла с равновесной концентрацией плутония, в процессе чего активная зона (2) содержит ядерно-топливные сборки (16F) с равновесной концентрацией плутония, содержащие перед облучением ядерно-топливные стержни (24) исключительно на основе смешанного оксида урана и плутония, причем для каждой ядерно-топливные сборки (16F) с равновесной концентрацией плутония ядерно-топливные стержни (24) имеют один и тот же изотопный состав ядерного топлива и одно и то же номинальное массосодержание общего плутония, затем
- реактор (1) эксплуатируют в течение промежуточных циклов, при этом по меньшей мере некоторые из ядерно-топливных сборок (16F) с равновесной концентрацией плутония постепенно заменяют на этапах замены, предшествующих промежуточным циклам,
- зонированными промежуточными ядерно-топливными сборками (16G), каждая из которых содержит:
- центральную зону (80), в которой находятся ядерно-топливные стержни (24), содержащие перед облучением оксид урана, но не содержащие какие-либо количества оксида плутония, и
- периферийную зону (81), расположенную вдоль внешних лицевых поверхностей зонированной ядерно-топливной сборки (16G), причем эта периферийная зона (81) перед облучением содержит только ядерно-топливные стержни (24) исключительно на основе смешанного оксида урана и оксида плутония, и затем
- ядерно-топливными сборками (16Н) с равновесной концентрацией урана, которые перед облучением содержат только ядерно-топливные стержни (24), содержащие только оксид урана, но не содержащие какие-либо количества оксида плутония,
- ядерный реактор (1) эксплуатируют в течение по меньшей мере одного цикла с равновесной концентрацией урана, в процессе чего активная зона (2) содержит ядерно-топливные сборки (16Н) с равновесной концентрацией урана, содержащие перед облучением только ядерно-топливные стержни (24), которые содержат оксид урана, но не содержат какие-либо количества оксида плутония.
2. Способ по п.1, в котором во время цикла с равновесной концентрацией урана активная зона (2) содержит только ядерно-топливные сборки (16Н) с равновесной концентрацией урана, которые перед облучением содержат только ядерно-топливные стержни (24), содержащие оксид урана, но не содержащие какие-либо количества оксида плутония.
3. Способ по п.1, в котором во время цикла с равновесной концентрацией плутония активная зона (2) содержит только ядерно-топливные сборки (16F) с равновесной концентрацией плутония.
4. Способ по п.2, в котором во время цикла с равновесной концентрацией плутония активная зона (2) содержит только ядерно-топливные сборки (16F) с равновесной концентрацией плутония.
5. Способ по п.1, в котором во время цикла с равновесной концентрацией плутония ядерно-топливные сборки (16F) с равновесной концентрацией плутония перед облучением содержат только ядерно-топливные стержни (24) исключительно на основе смешанного оксида урана и плутония.
6. Способ по п.2, в котором во время цикла с равновесной концентрацией плутония ядерно-топливные сборки (16F) с равновесной концентрацией плутония перед облучением содержат только ядерно-топливные стержни (24) исключительно на основе смешанного оксида урана и плутония.
7. Способ по п.3, в котором во время цикла с равновесной концентрацией плутония ядерно-топливные сборки (16F) с равновесной концентрацией плутония перед облучением содержат только ядерно-топливные стержни (24) исключительно на основе смешанного оксида урана и плутония.
8. Способ по п.4, в котором во время цикла с равновесной концентрацией плутония ядерно-топливные сборки (16F) с равновесной концентрацией плутония перед облучением содержат только ядерно-топливные стержни (24) исключительно на основе смешанного оксида урана и плутония.
9. Способ по любому из пп.1-8, в котором во время цикла с равновесной концентрацией плутония ядерно-топливные стержни (24) всех ядерно-топливных сборок (16F) с равновесной концентрацией плутония имеют один и тот же изотопный состав ядерного топлива и одно и то же номинальное массосодержание общего плутония.
10. Способ по любому из пп.1-8, в котором по меньшей мере некоторые из зонированных промежуточных ядерно-топливных сборок (16G) содержат в своей центральной зоне (80) отравленные ядерно-топливные стержни (24), которые перед облучением содержат по меньшей мере один расходуемый нейтронный яд.
11. Способ по п.9, в котором по меньшей мере некоторые из зонированных промежуточных ядерно-топливных сборок (16G) содержат в своей центральной зоне (80) отравленные ядерно-топливные стержни (24), которые перед облучением содержат по меньшей мере один расходуемый нейтронный яд.
12. Способ по любому из пп.1-8, 11, в котором в по меньшей мере некоторых из зонированных промежуточных ядерно-топливных сборок (16G) ядерно-топливные стержни (24) периферийных зон (81) имеют номинальное массосодержание делящегося изотопа плутония, меньшее массосодержания ядерно-топливных стержней (24) ядерно-топливных сборок (16F) с равновесной концентрацией плутония.
13. Способ по п.9, в котором в по меньшей мере некоторых из зонированных промежуточных ядерно-топливных сборок (16G) ядерно-топливные стержни (24) периферийных зон (81) имеют номинальное массосодержание делящегося изотопа плутония, меньшее массосодержания ядерно-топливных стержней (24) ядерно-топливных сборок (16F) с равновесной концентрацией плутония.
14. Способ по п.10, в котором в по меньшей мере некоторых из зонированных промежуточных ядерно-топливных сборок (16G) ядерно-топливные стержни (24) периферийных зон (81) имеют номинальное массосодержание делящегося изотопа плутония, меньшее массосодержания ядерно-топливных стержней (24) ядерно-топливных сборок (16F) с равновесной концентрацией плутония.
15. Способ по любому из пп.1-8, 11, 13 и 14, в котором:
- на этапе замены, предшествующем первому промежуточному циклу, в активную зону 2 загружают первые зонированные промежуточные ядерно-топливные сборки (16G) и
- на этапе замены, предшествующем второму промежуточному циклу, в активную зону 2 загружают вторые зонированные промежуточные ядерно-топливные сборки (16G), для которых ядерно-топливные стержни (24) центральных зон (80) имеют, за исключением возможных отравленных ядерно-топливных стержней (24), обогащение по урану-235, отличное от обогащения ядерно-топливных стержней (24) центральных зон (80) первых зонированных промежуточных ядерно-топливных сборок (16G).
16. Способ по п.9, в котором:
- на этапе замены, предшествующем первому промежуточному циклу, в активную зону 2 загружают первые зонированные промежуточные ядерно-топливные сборки (16G) и
- на этапе замены, предшествующем второму промежуточному циклу, в активную зону 2 загружают вторые зонированные промежуточные ядерно-топливные сборки (16G), для которых ядерно-топливные стержни (24) центральных зон (80) имеют, за исключением возможных отравленных ядерно-топливных стержней (24), обогащение по урану-235, отличное от обогащения ядерно-топливных стержней (24) центральных зон (80) первых зонированных промежуточных ядерно-топливных сборок (16G).
17. Способ по п.10, в котором:
- на этапе замены, предшествующем первому промежуточному циклу, в активную зону 2 загружают первые зонированные промежуточные ядерно-топливные сборки (16G) и
- на этапе замены, предшествующем второму промежуточному циклу, в активную зону 2 загружают вторые зонированные промежуточные ядерно-топливные сборки (16G), для которых ядерно-топливные стержни (24) центральных зон (80) имеют, за исключением возможных отравленных ядерно-топливных стержней (24), обогащение по урану-235, отличное от обогащения ядерно-топливных стержней (24) центральных зон (80) первых зонированных промежуточных ядерно-топливных сборок (16G).
18. Способ по п.12, в котором:
- на этапе замены, предшествующем первому промежуточному циклу, в активную зону 2 загружают первые зонированные промежуточные ядерно-топливные сборки (16G) и
- на этапе замены, предшествующем второму промежуточному циклу, в активную зону 2 загружают вторые зонированные промежуточные ядерно-топливные сборки (16G), для которых ядерно-топливные стержни (24) центральных зон (80) имеют, за исключением возможных отравленных ядерно-топливных стержней (24), обогащение по урану-235, отличное от обогащения ядерно-топливных стержней (24) центральных зон (80) первых зонированных промежуточных ядерно-топливных сборок (16G).
19. Способ по п.15, в котором ядерно-топливные стержни (24) центральных зон (80) вторых зонированных промежуточных ядерно-топливных сборок (16G), за исключением возможных отравленных ядерно-топливных стержней (24), имеют, по существу, то же обогащение по урану-235, что и ядерно-топливные стержни (24) ядерно-топливных сборок (16Н) с равновесной концентрацией урана,
20. Способ по любому из пп.16-18, в котором ядерно-топливные стержни (24) центральных зон (80) вторых зонированных промежуточных ядерно-топливных сборок (16G), за исключением возможных отравленных ядерно-топливных стержней (24), имеют, по существу, то же обогащение по урану-235, что и ядерно-топливные стержни (24) ядерно-топливных сборок (16Н) с равновесной концентрацией урана.
21. Способ по любому из пп.1-8, 11, 13, 14, 16-19, в котором зонированные промежуточные ядерно-топливные сборки (16G) не загружают во внешний периферийный слой (86) активной зоны (2) и по меньшей мере некоторые из зонированных промежуточных ядерно-топливных сборок (16G) загружают в слой (88), непосредственно примыкающий к внешнему периферийному слою (86) активной зоны (2).
22. Способ по п.20, в котором зонированные промежуточные ядерно-топливные сборки (16G) не загружают во внешний периферийный слой (86) активной зоны (2) и по меньшей мере некоторые из зонированных промежуточных ядерно-топливных сборок (16G) загружают в слой (88), непосредственно примыкающий к внешнему периферийному слою (86) активной зоны (2).
23. Ядерно-топливная сборка (16G) для ядерного реактора (1) с водой под давлением, содержащая:
- центральную зону (80), в которой находятся ядерно-топливные стержни (24), содержащие перед облучением оксид урана, но не содержащие какие-либо количества оксида плутония, и
- периферийную зону (81), расположенную вдоль внешних лицевых поверхностей ядерно-топливной сборки (16G), причем эта периферийная зона (81) перед облучением содержит только ядерно-топливные стержни (24) исключительно на основе смешанного оксида урана и оксида плутония, причем периферийная зона (81) соответствует внешнему слою ядерно-топливных стержней (24).
24. Сборка по п.23, в которой по меньшей мере некоторые из ядерно-топливных стержней (24) центральной зоны (80) являются отравленными ядерно-топливными стержнями (24), которые содержат перед облучением расходуемый нейтронный яд.
25. Сборка по п.23 или 24, в которой в дополнение к ядерно-топливным стержням (24) находятся направляющие трубы (31) для приема стержней (40) управляющего кластера (20) и, возможно, инструментальная труба (29), при этом ядерно-топливные стержни (24), направляющие трубы (31) и, возможно, присутствующая инструментальная труба (29) занимают все узлы правильной решетки.
26. Сборка по п.23 или 24, в которой сборка не имеет никакого наружного корпуса.
27. Сборка по п.23 или 24, в которой ядерное топливо имеет форму твердых таблеток (35), находящихся в ядерно-топливных стержнях (24).