Veličina jezgre reaktora i broj gorivnih elemenata u njoj ovise o snazi reaktora.

U remontu zamjenjuje se oko trećina gorivnih elemenata svježima.

Gorivni elementi ostaju u jezgri tri godine, samo u prvom i drugom remontu zamijenjena je po jedna trećina gorivnih elemenata u jezgri već nakon jedne odnosno dviju godina korištenja.

Visina konstrukcije je tipično nešto više od 4 m jer je i visina gorivnih elemenata tipično 3.6 do 4.2 m.

Prema podacima Japanske agencije za nuklearnu sigurnost (NISA) temperatura gorivnih elemenata je gotovo na 400 C i prešla je projektiranu (radnu) temperaturu od 302 C, no to je manje od temperature pri kojoj počinje oksidacija gorivnih šipki (oko 1000 C), a pogotovo manje od temperature taljenja košuljice od Zircaloya (oko 1800 C) i uranovog-dioksida (oko 2850 C).

U prvih 7 ciklusa rada reaktora NE Krško koristili su se standardni Westinghouse (STD) 16 x 16 gorivni elementi s oblogom gorivnih šipki od Zircaloya-4. Od 7 do 11 radnog ciklusa uvodi se noviji tip dizajna, Vantage5 koji koristi gorive tablete od prirodnog uranija obogaćenja 0,74 w/o U-235, pri čemu su implementirane neke od karakteristika Vantage5 serije gorivnih elemenata poput uvođenja aksijalnih zona od prirodnog uranija, čime je poboljšana ekonomičnost iskorištenja termičkih neutrona, korištenje integriranih gorivih apsorbera (engl.

Sa početkom 15 radnog ciklusa jezgre reaktora sa regijom 17 započinje uvođenje standardne serije Westinghouse 16 x16 (STD) gorivnih elemenata VANTAGE sa gorivim tabletama anularnog obogaćenja od 2,6 w/o U-235. Glavna razlika u odnosu na VANTAGE5 seriju je u materijalu obloge gorivnih šipki.

Važno je za napomenuti da se Westinghouseove gorivne šipke sa IFBA-om koriste od 1987. Parametri kojima se karakteriziraju pojedini dizajni gorivnih elemenata koji sadrže gorivne šipke sa IFBA-om su kao što je navedeno linearna gustoća u cirkonij diboridu, zatim broj šipki koje sadrže IFBA-u te njihov raspored u gorivnom elementu.

Po napravljenim studijama i iskustvima drugih elektrana u svijetu sa sličnim problemom, vjerojatno rješenje je povećanje kapaciteta bazena gušćim smještajem istrošenih gorivnih elemenata u bazen.

Jezgra IRIS reaktora nešto je duža od standardne PWR jezgre, a sastoji se od 89 gorivnih elemenata.

Osim što se teška voda odvojeno koristi za moderaciju i rashladno sredstvo, a prirodni uran (ili malo obogaćeni uran) kao gorivo, specifičnost teškovodnog reaktora (HWR) kanadske proizvodnje je i upotreba horizontalno postavljene reaktorske posude kalandrije. 12 gorivnih elemenata, svaki duljine 0,5 m položeni su u unutrašnjost tlačne cijevi u kojoj se nalazi rashladno sredstvo pod tlakom 11 bar.

Dva su osnovna VHTR dizajna: prvi, kod kojeg je jezgra sastavljena od velikih heksagonalnih grafitnih gorivnih elemenata (blok dizajn), i drugi, čiji su gorivni elementi grafitne kuglice (pebble bed reaktor).

Oko 60 % svih istrošenih (odzračenih) gorivnih elemenata NE Fukushima Daiichi smještene su na ovoj lokaciji.

Jezgra ima od 20 - ak do 100 gorivnih elemenata.

NAPOMENA Zbog izvještavanja, Vlada Republike Hrvatske utvrdit će da li se grafit, prema gore navedenim podacima, izvozi za korištenje u nuklearnom reaktoru. 3. Postrojenja za preradu ozračenih gorivnih elemenata i oprema posebno projektirana ili izrađena u tu svrhu UVODNA NAPOMENA Preradom ozračenoga nuklearnog goriva odvajaju se plutonij i uranij od jako radioaktivnih fisijskih produkata i drugih transuranijskih elemenata.

»Postrojenje za preradu ozračenih gorivnih elemenata« uključuje opremu i komponente koje obično dolaze u izravan dodir s ozračenim gorivom, glavnim nuklearnim materijalom i fisijskim produktima ili izravno upravljaju tokovima njihove prerade.

U opremu, koja se podrazumijeva u izrazu »i oprema posebno projektirana ili izrađena« za preradu ozračenih gorivnih elemenata, uključeni su: 3.1 Strojevi za usitnjavanje ozračenih gorivnih elemenata UVODNA NAPOMENA Ova oprema lomi košuljicu goriva da se ozračeni nuklearni materijal izloži otapanju.

Potpuni sustavi posebno projektirani ili izrađeni za proizvodnju metala plutonija, u pojedinostima prilagođeni tako da se izbjegnu učinci kritičnosti zračenja, te minimaliziraju opasnosti od otrovanja. 4. Postrojenja za proizvodnju gorivnih elemenata »Postrojenje za proizvodnju gorivnih elemenata« uključuje opremu: (a) koja obično dolazi u izravan dodir s nuklearnim materijalom, ili ga izravno prerađuje, ili kontrolira tok proizvodnje nuklearnog materijala, ili (b) koja hermetički zatvara nuklearni materijal unutar košuljice. 5. Postrojenja za separaciju izotopa uranija i oprema, različita od analitičkih instrumenata, posebno projektirana ili izrađena u tu svrhu U opremu, koja se podrazumijeva u izrazu »oprema različita od analitičkih instrumenata, posebno projektirana ili izrađena« za separaciju izotopa uranija uključeni su: 5.1. Plinske centrifuge i sklopovi i komponente posebno projektirani ili izrađeni za upotrebu u plinskim centrifugama UVODNA NAPOMENA Plinska centrifuga obično se sastoji od cilindra (ili više njih) tankih stijenki promjera između 75 mm (3 in) i 400 mm (16 in) koji se nalazi u vakuumu i vrti velikom obodnom brzinom od 300 m/s ili više oko svoje okomite središnje osi.

Ovisno o broju istrošenih gorivnih elemenata u bazenu i vremenu hlađenja nakon konačnog vađenja iz reaktora potrebno je odvesti između par MW i 10 MW topline.

Ovo osigurava veću raspoloživost elektrane, i osigurava mogućnost reguliranja odgora gorivnih elemenata (količina proizvedene toplinske energije po toni metalnog urana [ GWd t/tU ]) u pojedinim rashladnim kanalima bez obustave reaktora.

Gorivni elementi su heksagonalnog oblika, a radijalno je jezgra vrlo heterogena jer se osim gorivnih elemenata nalaze, također heksagonalnog presjeka, omotači od osiromašenog urana i moderatorski štapovi od cirkonijevog hidrida.

(1) Primarni krug, reaktorska posuda i jezgra nuklearnog reaktora: 1. Reaktorska posuda u nuklearnom reaktoru, primarni krug i njegovi pomoćni sustavi, kontrolni i sigurnosni sustavi moraju biti projektirani tako: a) da se tijekom normalnog pogona, nenormalnog pogona i graničnog projektom predviđenog kvara, omogući izdržljivost, životni vijek i funkcionalna pouzdanost za komponente i postrojenja uz odgovarajuću pričuvu, b) da ne bude nedopustivog ispuštanja rashladnog sredstva, c) da materijali koji se koriste za njihovu izradu budu odabrani tako da se tijekom normalnog pogona što je manje moguće aktiviraju zračenjem, d) da budu dovoljno otporni na pojavu i razvoj kvarova. 2. Reaktorska posuda u nuklearnom reaktoru i oprema primarnog kruga moraju biti projektirane tako da se omogući redovito i stalno praćenje njihova stanja i da se omoguće ispitivanja potrebna za provjeru nuklearne sigurnosti tijekom trajanja normalnog pogona. 3. Izvedbe reaktorskih posuda nuklearnog reaktora i opreme primarnog kruga moraju sadržavati: a) programe i metode za nadzor i ispitivanje; b) kriterije za ocjenu rezultata nadzora i ispitivanja; c) primijenjene višestruke fizičke barijere koje sprječavaju istjecanje radioaktivnih tvari u radno okružje i u prirodni okoliš; d) barem tri različite vrste sustava koji nadziru i procjenjuju istjecanje tijekom pogona. 4. Konzervativni pristup korišten pri projektiranju jezgre nuklearnog reaktora i pratećih kontrolnih i sigurnosnih sustava mora osigurati: a) da sve unutarnje komponente reaktora budu projektirane, izrađene i postavljene tako da se odupru statičkim i dinamičkim utjecajima tijekom normalnog pogona, nenormalnog pogona i graničnog projektom predviđenog kvara u mjeri potrebnoj da se osigura sigurna obustava nuklearnog reaktora, održava podkritičnost i odgovarajuće hlađenje jezgre nuklearnog reaktora; b) da se ne prijeđu granične vrijednosti parametara gorivne šipke tijekom normalnog i nenormalnog pogona; c) da se tijekom izvanrednog stanja: spriječe i ograniče uvjeti promptne kritičnosti, nuklearni reaktor može sigurno dovesti u podkritično stanje i zadržati u njemu, aktivna zona može hladiti tijekom čitavog perioda oslobađanja topline, ne premaše granične vrijednosti parametara gorivne šipke. 5. Izvedba gorivnog elementa mora: a) osigurati da maksimalne vrijednosti određenih parametara koji djeluju kao temelj za projektiranje drugih sustava ne budu premašene tijekom normalnog pogona, nenormalnog pogona i graničnog projektom predviđenog kvara; b) se temeljiti na svojstvima korištenih materijala, učincima ionizirajućeg zračenja i kemijskih utjecaja na materijale, učincima statičkog, dinamičkog i termalnog naprezanja uzevši u obzir neodređenost ili nesigurnost u proračunu; c) biti utemeljena na podacima koji su u dovoljnoj mjeri potkrijepljeni eksperimentalnim i pogonskim iskustvom. 6. Mehanički dijelovi jezgre ili mehanički dijelovi smješteni u blizini jezgre moraju biti tako projektirani da su otporni na statičke i dinamičke utjecaje tijekom pogona i tijekom pretpostavljenih pogonskih događaja te da njihov kvar ne poveća reaktivnost i ne sprječava obustavu objekta u kojem se obavlja nuklearna djelatnost ili odvođenje ostatne topline. (2) Sustav za kemijsku i volumnu kontrolu: 1. Sustav za kemijsku i volumnu kontrolu mora biti projektiran tako da bude u stanju nadoknaditi istjecanja i promjene količine rashladnog sredstva tijekom normalnog i nenormalnog pogona uzimajući u obzir ispust rashladnog sredstva radi pročišćavanja. 2. Sustav za kemijsku i volumnu kontrolu mora biti projektiran tako da bude u stanju uklanjati produkte korozije i fisije iz oštećenih gorivnih elemenata održavajući potrebne parametre čistoće rashladnog sredstva primarnog kruga. (3) Rashladni sustav jezgre nuklearnog reaktora: 1. Izvedba sustava za zaštitno hlađenje jezgre reaktora mora osigurati: a) pouzdano hlađenje jezgre tijekom graničnog projektom predviđenog kvara uzrokovanog gubitkom sredstva za hlađenje tako da: temperatura košuljice gorivnih šipki ne prelazi dopuštene vrijednosti, energetski doprinos kemijskih reakcija u košuljici gorivne šipke ne prijeđe dopuštenu vrijednost, ne dođe do geometrijskih promjena gorivnih elemenata i unutarnjih dijelova nuklearnog reaktora, koje bi mogle utjecati na učinkovitost hlađenja, se ostatna toplina odvodi tijekom perioda njezinog oslobađanja. b) odgovarajuću rezervu, sposobnost međusobnog povezivanja, nadzor ispuštanja i zahvata tako da sustav za zaštitno hlađenje jezgre reaktora radi pouzdano i tijekom jednostrukog kvara; c) sposobnost sustava da podrži odvođenje topline iz jezgre do razine predviđene projektom; d) sposobnost poduzimanja povremenih ispitivanja i inspekcije: čvrstoće i nepropusnosti sustava, aktivnih elemenata sustava i funkcionalnog ispitivanja tih elemenata, sustava kao cjeline i funkcionalnog ispitivanja sustava pod uvjetima koji su bliski pogonskim uvjetima. 2. Sustav za odvođenje ostatne topline mora biti projektiran tako da u slučaju obustave objekta u kojem se obavlja nuklearna djelatnost granični parametri gorivne šipke ne budu premašeni. 3. Projekt mora uključivati dopunu sigurnosnom sustavu za odvođenje ostatne topline, praćenje istjecanja rashladnog sredstva i sposobnost zahvata tako da sustav za uklanjanje ostatne topline radi pouzdano i u slučaju jednostrukog kvara i gubitka vanjskog napajanja električnom energijom. 4. U projektu sekundarnog kruga se mora osigurati: a) pouzdano odvođenje topline iz primarnog kruga; b) identifikaciju eventualnog istjecanja rashladnog sredstva iz primarnog u sekundarni krug, a ako se takvo istjecanje ustanovi, sprječavanje daljnjeg širenja. 5. Projekt mora uključivati rješenje za pouzdani konačni ponor topline iz postrojenja tijekom stanja normalnog pogona, nenormalnog pogona, graničnog projektom predviđenog kvara a, tijekom teških nesreća, dati djelomičan doprinos odvođenju topline.

(1) Spremnost za puštanje u pogon i ispunjavanje uvjeta u fazi fizikalnih testova i fazi podizanja snage: 1. Korisnik objekta mora provesti puštanje u pogon kako slijedi: a) Podijeliti ga u sljedeće faze: faza fizikalnih testova, čija svrha je provjera neutronsko-fizikalnih svojstava jezgre nuklearnog reaktora i određenih sigurnosnih funkcija, koje ovise o neutronsko-fizičkim karakteristikama jezgre nuklearnog reaktora; početkom faze fizikalnih testova će se smatrati umetanje prvog gorivnog elementa u jezgru nuklearnog reaktora; korisnik objekta mora ovaj stupanj podijeliti u dva zasebna podstupnja i to u stupanj umetanja gorivnih elemenata u nuklearni reaktor i u stupanj ispitivanja tijekom faze fizikalnih testova, faza podizanja snage, čija svrha je provjera, na različitim pogonskim razinama, projektnih karakteristika postrojenja u stabilnom pogonu i u prijelaznim postupcima; korisnik objekta mora podijeliti ovaj stupanj u dva odvojena podstupnja uzimajući u obzir pogonske razine određene ispitivanjima; b) nastaviti u skladu s programom odobrenog stupnja i programima različitih ispitivanja odobrenih od Zavoda; c) nastaviti u skladu s terminskim planom i odgovarajućim programom puštanja u pogon odgovarajućeg stupnja, koji može, ako je potrebno, biti izmijenjen i dopunjen na temelju rezultata ispitivanja. 2. Programi faze fizikalnih testova i faze podizanja snage moraju sadržavati: a) svrhu ispitivanja; b) početne uvjete ispitivanja; c) sigurnosne mjere; d) postupak ispitivanja; e) kriterije uspjeha ispitivanja; f) imenovanje djelatnika odgovornog za izvođenje i ocjenu ispitivanja. 3. Korisnik objekta mora provesti umetanje nuklearnog goriva u nuklearni reaktor u skladu s programom za umetanje goriva, uključujući grafički raspored umetanja goriva. 4. Nakon stavljanja nuklearnog goriva, korisnik objekta mora nadzirati jezgru nuklearnog reaktora uz sudjelovanje nadležnog inspektora Zavoda. 5. Tijekom faze fizikalnih testova, korisnik objekta mora dobiti rezultate ispitivanja neutronsko-fizikalnih svojstava jezgre, koeficijenta reaktivnosti, karakteristika kontrolnih elemenata za kontrolu i zaštitu nuklearnog reaktora. 6. Korisnik objekta mora napraviti izvješće o sažetim rezultatima iz faze fizikalnih testova. 7. Faza podizanja snage neće se započeti sve dok ne budu uspješni svi testovi faze fizikalnih testova i nakon preliminarne procjene rezultata koji su dobiveni iz fizičke faze, dokazujući da su zadovoljeni definirani uvjeti. 8. Korisnik objekta mora pokrenuti fazu podizanja snage prema terminskom planu i odgovarajućem programu, koji se može, u slučaju potrebe, izmijeniti i dopuniti u skladu s rezultatima faze fizikalnih testova. 9. Korisnik objekta mora provesti fazu podizanja snage prema programu puštanja u pogon odobrenom od Zavoda i programima za razne stupnjeve puštanja u pogon, odobrenim od Zavoda.

Otklanjanje uzroka obustave potvrđuje Zavod. 2. Tijekom pogona, korisnik objekta mora voditi računa da: a) tijekom rada uvijek budu poznati parametri u kontrolnom i zaštitnom sustavu nuklearnog reaktora, kompenzacija reaktivnosti gorivnih elemenata, zaštita u slučaju nužde i djelotvornosti tekućih apsorbera; b) postojeća djelotvornost pokretačkih elemenata u kontrolnom i zaštitnom sustavu nuklearnog reaktora jamči obustavu nuklearnog reaktora i održavanje podkritičnosti; c) brzina uvođenja pozitivne reaktivnosti u jezgru reaktora bude takva da se dosegne snaga koja odgovara kontrolnoj razini tijekom dužeg perioda od onoga koji je definiran granicama i uvjetima te da nema promptne kritičnosti; d) zaposlenici imaju dovoljno podataka o stanju jezgre reaktora i brzu razmjenu važnih podataka koji utječu na nuklearnu sigurnost. 3. Korisnik objekta ne može započeti s izmjenom goriva prije nego Zavod odobri program izmjene goriva. 4. Program izmjene goriva mora sadržavati postupak umetanja gorivnih elemenata, smještanje gorivnih elemenata u jezgru reaktora i bazen za skladištenje prije i nakon izmjene goriva, uz definiranje odgovarajućih sigurnosnih karakteristika koje se moraju uspoređivati s karakteristikama i datumima navedenima u konačnom sigurnosnom izvješću. 5. Vađenje i umetanje gorivnih elemenata iz/u nuklearni reaktor bez promjene rasporeda gorivnih elemenata u jezgri reaktora mora poduzimati korisnik objekta u skladu s programom umetanja i vađenja gorivnih elemenata, koji je sastavni dio dokumentiranog fizičkog rasporeda gorivnih elemenata u jezgri nuklearnog reaktora i bazenu za istrošeno nuklearno gorivo.

To predstavlja oko tri četvrtine jednog postotka (0,75 %) svih gorivnih elemenata u Fukushima Daiichi reaktori.

Količina topline koju oslobađa iskorišteno gorivo nije za svaki izvađeni snop gorivnih elemenata podjednaka.

Černobil se neće ponoviti niti sa istrošenim gorivnim elementima jer zbog njihove male količine i male akumulirane energije koja bi mogla dovesti do oštećenja obloga gorivnih šipki i ograničenog taljenja gorivnih elemenata, istjecanje radioaktivnih produkata će biti puno manje.

Za vrijeme godišnje zamjene goriva 10. travnja o. g. u dvije jedinice mađarske nuklearne elektrane Paks, inspekcija je utvrdila istjecaje iz nuklearnih gorivnih elemenata

Otkrivanje istrošenih gorivnih elemenata uzrokuje visoku razinu radioaktivnog zračenja koje otežava posao polijevanja vodom i pristup iz neposredne blizine bazenu za ING.

U prvome je jezgra sastavljena od velikih heksagonalnih grafitnih gorivnih elemenata (blok dizajn), a u drugome koji je nazvan reaktor s ležištem od oblutaka PBR (eng.