Экологичные технологии
Навигация
Библиотека
Скачать Книги
Поиск по сайту

Главная > Энергия атома > Реактор РБМК

Реактор РБМК

Устройство и основные характеристики реактора.

Реактор РБМК-1000 тепловой мощностью 3200 МВт представляет собой систему, в которой в качестве замедлителя используется графит, в качестве теплоносителя — легкая вода, в качестве топлива — двуокись урана. В целом реактор состоит из набора вертикальных каналов, вставленных в цилиндрические отверстия графитовых колонн, и верхней и нижней защитных плит. Легкий цилиндрический корпус (кожух) замыкает полость графитовой кладки. Кладка состоит из собранных в колонны графитовых блоков квадратного сечения с цилиндрическими отверстиями по оси. Кладка опирается на нижнюю плиту, которая передает вес реактора на бетонную шахту. Топливные каналы и каналы регулирующих стержней проходят через нижние и верхние металлоконструкции. Приводы регулирующих стержней расположены над активной зоной в районе верхней защитной конструкции реакторного зала.

Топливо в виде таблеток помещено в оболочку из сплава циркония и ниобия (Э-100). Твэлы длиной 3644 мм по восемнадцать штук собраны в виде цилиндрического пучка в тепловыделяющую сборку. Две сборки, расположенные одна над другой, собранные на одном центральном стержне, образуют тепловыделяющую кассету, которая устанавливается в каждый топливный канал. Перегрузка топлива осуществляется на мощности с помощью разгрузочно-загрузочной машины, расположенной в центральном зале. Один-два топливных канала могут быть перегружены каждый день.

Приблизительно 95% энергии, выделяющейся в результате реакции деления, прямо передается теплоносителю. Около 5% мощности реактора выделяется в графите от замедления нейтронов и поглощения гамма-квантов. Для снижения термического сопротивления и предотвращения окисления графита полость кладки заполнена циркулирующей смесью газов гелия и азота, которая служит одновременно и для контроля целостности каналов по изменению влажности и температуры газа. Под нижней и над верхней плитами имеются пространства для разводки труб водяных коммуникаций от раздаточных коллекторов к каждому каналу и труб пароводяных коммуникаций от каждого канала к барабан-сепараторам.

Разгрузочно-загрузочная машина после удаления соответствующего участка настила и вывода на координаты канала, состыковывается с его головкой, выравнивает свое давление с давлением канала, разуплотняет канал, удаляет выгоревшую топливную кассету и ставит на ее место свежую, уплотняет канал, отстыковывается и транспортирует отработавшую кассету в бассейн выдержки. Пока машина соединена с полостью топливного канала, малый поток чистой воды поступает из нее через теплогидравлическое уплотнение в канал, создавая «барьер» для предотвращения проникновения в полость машины горячей радиоактивной воды из активной зоны.

Система управления и защиты реактора основана на перемещении 191 — 211 твердых стержней-поглотителей в специально выделенных каналах, охлаждаемых водой автономного контура. Система обеспечивает:

  • автоматическое поддержание заданного уровня мощности;

  • быстрое снижение мощности стержнями автоматических регуляторов и стержнями ручных регуляторов по сигналам отказа отдельных единиц оборудования;

  • аварийное прекращение цепной реакции стержнями аварийной защиты по сигналам опасных отклонений параметров блока или в случае отказов основного оборудования;

  • компенсацию изменений реактивности при разогреве и выходе на мощность;

  • регулирование распределения энерговыделения по объему активной зоны.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕАКТОРА РБМК-1000

Мощность реактора, кВт

тепловая

3,2 х 106

электрическая

1 х 106

Расход теплоносителя через реактор, т/ч

37500

Паропроизводительность, т/ч

5600

Давление пара в сепараторе, кГс/см2

70

Давление в напорных коллекторах, кГс/см2

86,0

Среднее массовое паросодержание на выходе из реактора, %

14,5

Температура теплоносителя, °С:

на входе в активную зону

270

на выходе из активной зоны

284

Максимальная мощность канала, кВт

3000

Расход теплоносителя, в канале максимальной мощности, т/ч

29,4

Максимальное паросодержание на выходе из канала, %

20,1

Минимальный запас до критической мощности

1,04

Высота активной зоны, мм

7000

Диаметр активной зоны, мм

11800

Шаг технологической решетки, мм

250 х 250

Количество топливных каналов (1 очередь/2 очередь)

1693/1661

Обогащение топлива, %

2,4

Средняя глубина выгорания извлекаемого топлива, МВт сут/кг

22,5

Максимальная температура графита в отдельных точках, °С

700

Максимальная температура поверхности циркониевой трубы технологического канала, °С

325

К основным достоинствам канальных реакторах относили отсутствие трудоёмкого и дорогостоящего корпуса, возможность наращивания мощности путем пристройки новых графитовых блоков без изменения конструкций других узлов, а также возможность замены без остановки реактора отработавших тепловыделяющих элементов на новые.


Наряду с достоинствами реакторы РБМК имеют некоторые недостатки. Поскольку в реакторах РБМК охлаждающая вода непосредственно из активной зоны попадает в парогенератор и в турбину, то их называют одноконтурными. А в одноконтурных реакторах не исключена вероятность попадания радиоактивных веществ в воду, турбогенератор, а также другие объекты станции при аварийной разгерметизации трубопроводов. Кроме того, для реакторов РБМК ввиду большей длины активной зоны, большого объема графитовой кладки и некоторых других факторов характерна неравномерность распределения нейтронов по высоте и объему, а, следовательно, неравномерность тепловыделения. Это в совокупности с особенностями изменения замедляющих свойств паровоздушной смеси в процессе работы приводит к некоторой неустойчивости работы реакторов.

Поперечный разрез реакторной установки:

Поперечный разрез реакторной установки
  1. Активная зона
  2. Трубопроводы водяных коммуникаций
  3. Нижняя биологическая защита
  4. Раздаточный коллектор
  5. Боковая биологическая защита
  6. Барабан-сепаратор
  7. Трубы пароводяных коммуникаций
  8. Верхняя биологическая защита
  9. Разгрузочно-загрузочная машина
  10. Съёмный плитный настил
  11. Тракты топливных каналов
  12. Опускные каналы
  13. Напорный коллектор
  14. Всасывающий коллектор
  15. ГЦН

Металлоконструкции реактора

Металлоконструкции реактора выполняют опорно-несущие функции и функции биологической защиты.

Схема «С» — опорная конструкция реактора, изготовлена в виде «креста» и передает нагрузки от реактора на крестообразную фундаментную плиту из жаропрочного бетона на дне шахты реактора.

Схема «ОР» — несущая конструкция-графитовой кладки и труб нижних водяных коммуникаций, состоит из цилиндрической обечайки, верхней и нижней решеток. В отверстия решеток вварены тракты для топливных каналов и каналов системы управления и защит реактора. Полость конструкции засыпана серпентинитом.

Схема «Е» — несущая конструкция для каналов, кассет, оборудования системы управления и защиты, труб пароводяных коммуникаций и плитного настила, по устройству подобна схеме «ОР».

Схема «КЖ» — цилиндрический кожух реактора с блоком компенсаторов вместе со схемами «Е» и «ОР» образует герметичное реакторное пространство (РП).

Схемы «Л» и «Д» — кольцевые баки боковой биологической защиты. Резервуары разделены на 16 герметичных отсеков, заполненных водой, циркуляция и охлаждение воды осуществляется насосно-теплообменной установкой.

Схема «Л» является опорной конструкцией для схемы «Е», усилия от которой передаются через 16 Катковых опор.

Схема «Э» перекрывает снизу монтажный проем между стеной шахты и схемой «КЖ», заполненный песчаной засыпкой.

Схема «Г» вместе с плитным настилом образуют защиту центрального зала от излучений реактора.

Плитный настил перекрывает проем над реактором и образован из плит и блоков, опирающихся на тракты каналов. Полости плит и блоков заполнены железобарий-серпентинитовым камнем.

Металлоконструкции реактора:

Металлоконструкции реактора

1. Графитовая кладка
2. Технологические каналы
3. Реакторное пространство
4. Бетонная шахта
5. Схема "С"
6. Схема "ОР"
7. Схема "Е"
8. Схема "КЖ"
9. Схема "Л"
10. Схема "Д"
11. Схема "Э"
12. Схема "Г"
13. Плитный настил
14. Песчаная засыпка

Фрагмент плитного настила

Фрагмент плитного настила

1. Часть верхнего перекрытия
2. Съёмная часть плитного настила
3. Канал охлаждения отражателя
4. Технологические каналы
5. Нижние блоки
6. Температурный канал
7. Канал СУЗ

Принципиальная схема на примере Ленинградской АЭС

Тепловая схема каждого энергоблока АЭС — одноконтурная. Канальный реактор РБМК с кипящим теплоносителем, в качестве которого применена обычная вода, обеспечивает паром две турбины К-500-65/3000.

Циркуляция теплоносителя через реактор осуществляется по двум независимым циркуляционным петлям контура многократной принудительной циркуляции (МПЦ). К каждой петле подключена половина топливных каналов реактора (около 840 каналов). Циркуляционная петля имеет 4 главных циркуляционных насоса (три постоянно находятся в работе, один стоит в резерве), которые через систему коллекторов и трубопроводов подают воду в каждый топливный канал. Вода в каналах нагревается до кипения и частично испаряется. Пароводяная смесь из топливных каналов реактора по трубам пароводяных коммуникаций направляется в барабан-сепараторы, где разделяется на пар и воду. Всего на энергоблоке имеется 4 горизонтальных гравитационных барабан-сепаратора.
Из каждого барабан-сепаратора насыщенный пар поступает в 2 паросборных коллектора и далее по 8 паропроводам направляется к турбинам конденсационного типа.

После стопорно-регулирующих клапанов пар поступает в цилиндр высокого давления турбины. После цилиндра высокого давления пар сепарируется и перегревается свежим паром в промежуточных сепараторах-перегревателях и далее поступает в 4 цилиндра низкого давления, откуда сбрасывается в конденсаторы, охлаждаемые морской водой.

Конденсат отработанного в турбине пара из конденсаторов каждой турбины подается конденсатными насосами первой ступени на установку конденсатоочистки, где весь поток конденсата проходит химическую очистку для обеспечения требуемого качества питательной воды.

Конденсатные насосы второй ступени обеспечивают подачу конденсата в деаэраторы через установку регенерации. Это пять подогревателей низкого давления, которые осуществляют подогрев конденсата паром из промежуточных отборов турбины. Конденсат греющего пара смешивается с потоком основного конденсата по каскадной схеме.

В схеме энергоблока предусмотрено 4 деаэратора, где происходит удаление коррозионно-активных газов из конденсата и создается рабочий запас питательной воды. Питательная вода из деаэратора питательными насосами подается в барабан-сепараторы каждой циркуляционной петли через свой питательный узел. В питательном узле, имеющем 3 параллельных нитки (2 — в работе, 1 — в резерве), установлены механические фильтры и автоматические клапаны, регулирующие подачу питательной воды в барабан-сепараторы путем поддержания в них номинального уровня воды.

В целях обеспечения сброса пара из барабан-сепараторов в режимах с отключением турбин, предусмотрены паросбросные и пароприемные устройства.

Для поддержания требуемого водно-химического режима в контуре МПЦ предусмотрена байпасная очистка производительностью 200 т/час. Контурная вода отбирается из напорных коллекторов главных циркуляционных насосов каждой петли. Предварительно перед поступлением на фильтры байпасной очистки вода охлаждается до 50 С в регенераторах и доохладителях. После очистки возвращаемая в контур МПЦ вода предварительно подогревается в регенераторах контурной водой, поступающей на очистку.

Принципиальная схема АЭС:

Принципиальная схема АЭС

1. Реактор РБМК-1000
2. Турбина К-500-65
3. Генератор
4. Барабан-сепаратор
5. Главный циркуляционный насос
6. Напорный коллектор
7. Раздаточно-групповой коллектор
8. Запорно-регулирующий клапан
9. Расходомер “ШТОРМ”
10. Конденсатор
11. Конденсатный насос 1 подъема
12. Конденсатоочистка
13. Конденсатный насос II подъема
14. Подогреватель низкого давления
15. Деаэратор
16. Питательный насос
17. Малый питательный насос
18. Фильтр
19. Кольцо высокого давления
20. Редукционная установка
21. Сепаратор-пароперегреватель
22. Барбатёр
23. Технологический конденсатор
24. Конденсатный насос
25. Главный предохранительный клапан
26. Циркуляционный насос
27. Сифонный сливной колодец
28. Насос расхолаживания
29. Регенератор (СПИР)
30. Доохладитель (СПИР)
31. Байпасная очистка КМПЦ

Графитовая кладка

Графитовая кладка реактора выполняет функции замедлителя и отражателя. Кладка имеет цилиндрическую форму диаметром 18 м и высотой 8 м и составлена из 2488 графитовых колонн с осевыми отверстиями. Колонны набраны из графитовых блоков квадратного сечения 250 х 250 мм высотой 600 мм и опираются на опорные плиты со стаканами, установленными на схеме «ОР». Четыре крайних ряда колонн образуют по окружности кладки кольцо бокового отражателя толщиной 880 мм. Верхний и нижний слои графита кладки высотой по 500 мм выполняют функции торцевых отражателей. Сверху колонны покрыты защитными плитами.

На защитных плитах колонн активной зоны смонтированы фланцы, на плитах периферийных колонн отражателя — направляющие патрубки, при помощи которых колонны центруются относительно трактов. Соединение фланцев и патрубков с трактами — подвижное, что позволяет компенсировать температурные расширения кладки. Осевые отверстия колонн активной зоны служат для установки топливных каналов и каналов системы управления и защиты, отверстия периферийных колонн отражателя для каналов охлаждения отражателя. Отверстия остальных колонн отражателя заполнены графитовыми стержнями.

На рисунке представлен фрагмент графитовой кладки и конструкций реакторного пространства

Фрагмент графитовой кладки

1. Графитовые блоки
2. Графитовые стержни
3. Колонна активной зоны
4. Колонны отражателя
5. Периферийная колонна отражателя
6. Опорные плиты
7. Опорные стаканы
8. Защитные плиты
9. Фланцы
10. Направляющие патрубки
11. Теплозащитные экраны
12. Тракты

Тепловыделяющая кассета

Кассета состоит из двух тепловыделяющих сборок, хвостовика, наконечника и удлинительной штанги, смонтированных на несущем центральном стержне.

Тепловыделяющая сборка собрана из 18 тепловыделяющих элементов (твэлов), закрепленных в каркасе из концевых и дистанционирующих решеток. Твэл представляет собой набранный из таблеток спеченной двуокиси урана столб, заключенный в герметичную оболочку из циркониевого сплава. Для компенсации термического расширения топлива и снижения термомеханического взаимодействия с оболочкой, таблетки выполнены со 'сферическими лунками и фасками на торцах.

Твэлы герметизируются приваркой наконечника с одного конца трубы оболочки и заглушки с другого конца методом контактно-стыковой сварки. При изготовлении внутренняя полость твэла заполняется гелием. Топливный столб в твэле фиксируется пружинным фиксатором . К удлинительной штанге тепловыделяющей кассеты крепится подвеска с пробкой, предназначенная для установки Песеты в канал, герметизации канала и защиты от излучения пространства над реактором.

Тепловыделяющая сборка:

Тепловыделяющая сборка

1. Подвеска
2. Направляющий хвостовик
3. Несущий стержень
4. Верхняя тепловыделяющая сборка
5. Нижняя тепловыделяющая сборка
6. Наконечник

ТВЭЛ:

ТВЕЛ

1. Наконечник
2. Оболочка
3. Пружинный фиксатор
4. Топливный столб
5. Заглушка

Канал системы управления и защиты

Каналы системы управления и защиты предназначены для размещения в них регулирующих стержней системы управления, датчиков контроля энерговыделения по высоте активной зоны и ионизационных камер, а также для обеспечения циркуляции воды, охлаждающей исполнительные органы системы управления. Канал системы управления и защиты представляет собой сварную трубную конструкцию из циркониевого сплава и коррозионно-стойкой стали. На канал надеты графитовые втулки, обеспечивающие необходимый температурный режим графитовой колонны. На верхней части канала устанавливаются головки для крепления исполнительных механизмов и подвода к каналу охлаждающей воды. В нижней части канала установлен дроссель, обеспечивающий заполнение всей полости канала водой.

Канал системы управления и защиты:

Канал системы управления и защиты

  1. Стержень-поглотитель
  2. Сильфонный компенсатор
  3. Тракт верхнего канала СУЗ
  4. Верхняя пробка
  5. Сервопривод
  6. Нижняя биологическая защита
  7. Верхняя биологическая защита
  8. Дроссельное устройство
  9. Трубопровод отвода воды из канала
  10. Трубопровод подвода воды в канал

Канал охлаждения отражателя

Канал охлаждения отражателя предназначен для охлаждения бокового отражателя кладки (3), верхней металлоконструкции штанг крепления бокового отражателя (4), а также для уменьшения теплового потока к кожуху и компенсаторам, которые образуют герметичную внутреннюю полость реактора. Конструктивно канал выполнен в виде трубы Фильда из коррозионно-стойкой стали. По центральной трубе вода сверху входит в канал и по зазору между трубами отводится, поднимаясь вверх.

Канал охлаждения отражателя:

Канал охлаждения отражателя

  1. Верхняя металлоконструкция
  2. Нижняя металлоконструкция
  3. Боковой отражатель
  4. Штанга крепления бокового отражателя
  5. Труба Фильда
  6. Сильфонный компенсатор
  7. Втулка тракта

Биологическая защита реактора

Биологическая защита реактора предназначена для снижения интенсивности ионизирующих излучений в помещениях АЭС до значений, регламентируемых действующими нормами и санитарными правилами.

Верхнюю защиту реактора образуют:

  • графитовый отражатель;
  • защитные плиты;
  • схема «Е» с серпентинитовой засыпкой;
  • схема «Г» с серпентинитово-чугунной засыпкой;
  • плитный настил.

Верхняя защита экранирует центральный зал от излучений реактора и теплоносителя, а вместе с защитным контейнером разгрузочно-загрузочной машины обеспечивает защиту персонала при .перегрузке топлива на работающем реакторе. От прострельных излучений защищают конструктивные элементы каналов, трактов, а также подвески пробок кассет и других загружаемых в каналы изделий.

Боковую защиту образуют:

  • графитовый отражатель;
  • схема «КЖ»;
  • схемы «Л» и «Д», заполненные водой;
  • песчаная засыпка монтажного проема;
  • бетонные стены шахты реактора;
  • Нижнюю защиту образуют;
  • рафитовый отражатель;
  • опорные плиты;
  • схема «ОР» с серпентинитовой засыпкой;
  • схема «Э»;
  • серпентинитово-чугунная засыпка межкомпенсаторного пространства.

При нормальной эксплуатации реактора биологическая защита обеспечивает в центральном зале и обслуживаемых помещениях, примыкающих к шахте реактора, значения мощности доз, не превышающие 2,8 мбэр/ч.

При перегрузке топлива мощность дозы гамма-излучения вблизи разгрузочно-загрузочной машины кратковременно достигает 100 мбэр/ч.

При остановленном реакторе радиационная обстановка допускает возможность ревизии и ремонта оборудования в необслуживаемых помещениях.

Контур многократной принудительной циркуляции

Контур многократной принудительной циркуляции (МПЦ) предназначен для обеспечения циркуляции теплоносителя через активную зону реактора.

Принципиальная схема контура МПЦ:

Принципиальная схема контура МПЦ
  1. Реактор
  2. Топливньй канал
  3. Барабан-сепаратор
  4. Всасывающий коллектор
  5. Напорньй коллектор
  6. РГК
  7. ГЦН
  8. Трубопровод питводы
  9. Паропроводы

Контур МПЦ состоит из двух независимых петель, каждая из которых обеспечивает охлаждение левой или правой половины реактора и включает в себя:

  1. барабан-сепараторы — 2 шт.;
  2. водяные перемычки барабан-сепараторов — 2 шт.;
  3. паровые перемычки барабан-сепараторов — 5 шт.;
  4. опускные трубопроводы — 24 шт.;
  5. главные циркуляционные насосы (ГЦН) — 4 шт.;
  6. всасывающий коллектор ГЦН — 1 шт.;
  7. всасывающие трубопроводы ГЦН с арматурой — 4 шт.;
  8. напорные трубопроводы ГЦН с арматурой — 4 шт.;
  9. напорный коллектор ГЦН — 1 шт.;
  10. раздаточные групповые коллекторы (РГК) — 22 шт.;
  11. трубопроводы водяных коммуникаций с запорно-регулирующими клапанами и расходомерами - 847/830 шт. (для 1/2 очереди);
  12. топливные каналы - 847/830 шт. (для 1/2 очереди);
  13. трубопроводы пароводяных коммуникаций - 847/830 (для 1/2 очереди).

Из сепараторов вода контура МПЦ в каждой петле при давлении насыщения 70 кГс/см2 поступает в опускные трубопроводы, где смешивается с питательной водой, подаваемой из деаэраторов при помощи питательных электронасосов. Проходя далее через опускные трубопроводы, всасывающий коллектор и всасывающие трубопроводы ГЦН, вода поступает на всас ГЦН. Под действием капора, развиваемого ГЦН, вода подается через напорные трубопроводы и напорный коллектор ГЦН, раздаточные групповые коллекторы и трубопроводы водяных коммуникаций в топливные каналы, где осуществляется подогрев воды до температуры насыщения и ее последующее частичное испарение. Образовавшаяся пароводяная смесь поступает через трубопроводы пароводяных коммуникаций в барабан-сепараторы, где разделяется на пар и воду.

Отсепарированный пар по паропроводам подается к турбинам, насыщенная вода - в опускные трубопроводы.

Барабан-сепараторы контура МПЦ, кроме своей основной функции - разделение пароводяной смеси на пар и воду с получением на выходе сухого насыщенного пара, осуществляют смешение отсепарированной контурной воды с питательной водой и создают необходимый запас воды на случай аварии (например, отключение питательных насосов. Сепаратор представляет собой горизонтальный цилиндрический сосуд с эллиптическими днищами.

На 2-ом блоке ЛАЭС в период реконструкции 1992-93 гг. выполнены работы по модернизации внутрикорпусных устройств для улучшения сепарационных характеристик, увеличения запаса воды и повышения эффективности использования его в аварийных ситуациях.

Барабан-сепаратор:

Канал системы управления и защиты

I. Стандартный барабан-сепаратор
II. Модернизированный барабан-сепаратор (блок 2)

  1. Коллектор питательной воды
  2. Паровой патрубок
  3. Погружной дырчатый лист
  4. Потолочный дырчатый лист
  5. Патрубок трубы ПВК
  6. Сопловая вставка
  7. Перфорированный коллектор
  8. Коллектор САОР

Модернизация внутрикорпусных устройств барабанов-сепараторов заключается в демонтаже отбойных коробов и монтаже специальных перфорированных коллекторов . Модернизация позволяет увеличить оперативный запас воды в каждом БС в 2,5 раза (72 м3 против 29 м3), что обеспечит безопасное протекание переходных режимов (переход по ГЦН и т.п.) на энергоблоке. Наличие отверстия диаметром 10 мм в корпусе сопловой вставки ограничивает расход воды из корпуса БС для аварийного охлаждения технологических каналов обратным током теплоносителя, что позволяет увеличить длительность охлаждения и, таким образом, повышает безопасность реакторной установки.

Кинетическая энергия струй пароводяной смеси, поступающей из каналов реактора в сепаратор через 430 патрубков, гасится отбойными щитами. Происходит грубая сепарация влаги. Далее пар, пройдя через погруженный под уровень воды дырчатый лист, сепарируется в паровом пространстве и через потолочный дырчатый лист выходит в 14 паровых патрубков, расположенных в верхней части барабана.

Отсепарированная вода сливается с погруженного дырчатого листа в нижнюю часть сепаратора, смешивается с питательной водой, которая поступает из коллектора через перфорированные насадки в 12 патрубков опускных труб, и смесь контурной и питательной воды направляется в ГЦН.

В качестве ГЦН используются насосы ЦВН-8. Тип насоса -центробежный, вертикальный, одноступенчатый, с уплотнением вала. Насос состоит на следующих составных частей:

  1. бака насоса с осевым подводящим и радиальным напорным патрубками;
  2. выемной части, включающей в себя вал, рабочее колесо, гидростатический подшипник, уплотнение вала и т.д.;
  3. соединительной муфты;
  4. маховика для увеличения времени выбега насоса и асинхронного двигателя.

Для обеспечения работоспособности насос оснащен маслосистемой, системой уплотнения вала, системой питания гидростатического подшипника и системой разогрева и расхолаживания. Система уплотнения вала за счет подачи уплотняющей воды высокого давления исключает протечки активной контурной воды в обслуживаемые помещения.

Номинальные параметры ГЦН: производительность 8000 м3/ч, развиваемый напор 200 м вод. ст., число оборотов 1000 об/мин., мощность электродвигателя 5500 кВт.

Система регулирования и контроля расхода теплоносителя в топливных каналах

Система предназначена для распределения, регулирования и контроля расхода теплоносителя через каждый топливный канал реактора. Мощность каналов реактора РБМК изменяется в процессе выгорания ядерного топлива и эта система обеспечивает подачу расхода теплоносителя в какал в соответствии с его мощностью.

Она состоит из индивидуального для каждого топливного канала запорно-регулирующего клапана, привода, указателя положения клапана и шарикового тахометрического расходомера. Запорно-регулирующий клапан и датчик расходомера установлены на трубопроводе подвода воды в каждый канал около раздаточного группового коллектора в помещении водяных коммуникаций. С помощью привода клапан соединяется с указателем положения, установленном на бетонном перекрытии между помещением водяных коммуникаций и помещением указателей положения клапанов в заранее вмонтированных проходках. Управление клапаном — ручное, а дистанционное — из обслуживаемого помещения указателей положения.

Клапан обладает линейной расходной характеристикой и широким диапазоном регулирования, что обеспечивается специальной геометрической формой проточной части. При работе реактора ошибочное закрытие клапана исключается путем установки механического ограничителя.

В шариковом тахометрическом расходомере поток теплоносителя закручивается вокруг оси и приводит во вращательное движение чувствительный элемент — металлический шарик. Магнитно-индукционный преобразователь преобразует электрические импульсы, пропорциональные угловой скорости вращения шарика, в электрический сигнал, частота которого пропорциональна объемному расходу.

Показания каждого расходомера контролируются оператором на блочном щите управления. При снижении или повышении расхода воды через любой канал до уставки безопасности на специальном табло инженера управления реактором вырабатывается предупредительный световой и звуковой сигнал и выполняются действия по восстановлению номинального расхода через какал или снижению мощности реактора.

Запорно-регулирующий клапан:

Запорно-регулирующий клапан
  1. Указатель положения
  2. Винт указателя
  3. Привод
  4. Хвостовик привода
  5. Сильфон
  6. Наконечник
  7. Седло дросселя
  8. На ШАДР и ТК
  9. РГК

Машина для перегрузки топлива

Машина для перегрузки топлива

Разгрузочно-загрузочная машина предназначена для перегрузки ядерного топлива на работающем или остановленном и расхоложенном реакторе.

Основу машины сост авляет герметичный скафандр, внутри которого находятся механизмы, обеспечивающие перегрузку топлива. В средней части скафандра расположен магазин с механизмом поворота и механизмом переделки. Магазин имеет 4 пенала для установки кассет и аварийных пробок.

Перед перегрузкой в пеналы скафандра загружается 1 свежая кассета, 2 аварийные пробки и 1 пенал оставляется для облученной кассеты. Разгрузочно-загрузочная машина стыкуется с каналом, в скафандре с помощью насоса поднимается давление.

Далее происходит разгерметизация канала и извлечение облученной кассеты. С помощью механизма повороте магазина над каналом устанавливается пенал ее свежей кассетой и кассета загружается в канал.
После герметизации канала и проверки качества герметизации машина расстыковывается с каналом и перемещается к бассейну выдержки топлива, куда выгружается извлеченная из реактора кассета.

Контур охлаждения системы управления и защиты

Контур охлаждения каналов системы управления и защиты и каналов охлаждения отражателя предназначен для организации циркуляции воды через каналы с целью обеспечения заданного температурного режима собственно каналов, размещенных в них устройств и графита кладки.

Выполняемые контуром функции:

  1. поддержание заданной температуры охлаждающей воды 40-55 °С на входе в каналы;
  2. отвод от каналов, стержней управления, датчиков энерговыделений, камер деления, сервоприводов и графита кладки выделяющегося тепла;
  3. обеспечение охлаждения каналов, размещенных в них устройств и сервоприводов номинальным расходом воды в течение 3-х минут при аварийном обесточивании АЭС (необходимый период до запуска дизель-генераторов);
  4. поддержание взрывобезопасной концентрации водорода в каналах системы управления и защиты во всех режимах работы реактора.

Вода подается в головки каналов системы управления и защиты и под действием гравитации движется сверху вниз, заполняя каналы полным сечением. Нагревшаяся в каналах до 70-75 °С вода сливается из нижней части каналов по трубопроводам в сливной коллектор и далее через теплообменники в циркуляционный бак. К головкам каналов быстрой аварийной защиты, в которых для увеличения скорости введения стержней-поглотителей в активную зону реализуется режим пленочного охлаждения, кроме подвода воды, по специальным трубопроводам подводится дополнительно азот для вентиляции газовых полостей на участке активной зоны и удаления из них образующихся радиолитических газов. Отвод газоводяной смеси из каналов быстрой аварийной защиты осуществляется в специальный сливной коллектор, из которого, минуя теплообменники, она сбрасывается в тот же циркуляционый бак.

Вода из циркуляционного бака забирается насосами (4 — в работе, 1 — в резерве) и подается в верхнюю часть аварийного бака под уровень воды. Из этого бака вода самотеком поступает в раздающий коллектор контура охлаждения, откуда направляется по индивидуальным трубопроводам в каждый канал.

Пространства над уровнями воды аварийного и циркуляционного баков для исключения накопления в них водорода продуваются работающими газодувками. Выделяющиеся газы через систему сжигания гремучей смеси направляются в камеру выдержки для снижения их активности до безопасного уровня и далее сбрасываются в вентиляционную трубу АЭС.
Очистка воды контура охлаждения каналов системы управления и защиты осуществляется в специальной установке байпасной очистки. Вода на очистку забирается с напора насосов контура и возвращается после очистки в циркуляционный бак. Схема контура охлаждения каналов системы управления и защиты и каналов охлаждения отражателя 1-го (2-го) блоков ЛАЭС имеет непринципиальные отличия.

Газовый контур и система контроля целостности каналов реактора (КЦТК)

Газовый контур реакторной установки предназначен для:

  1. предотвращения окисления графитовой кладки;
  2. обеспечения более эффективного отвода 1епла от графита к каналам реактора;
  3. контроля герметичности топливных и специальных каналов;
  4. локализации распространения протечек теплоносителя по графитовой кладке при разгерметизации канала;
  5. сушки графитовой кладки реактора;
  6. очистки азотно-гелиевой смеси, циркулирующей через кладку реактора, от примесей;
  7. продувки внутренних полостей металлоконструкций, окружающих реакторное пространство, азотом.

В качестве рабочей среды в контуре используется либо азот высокой чистоты, либо гелиево-азотная смесь при увеличении мощности реактора выше 70% от номинальной.

Схема газового контура реактора РБМК:

Схема газового контура реактора РБМК

  1. Система КЦТК реактора
  2. Система контроля течи теплоносителя
  3. Узел конденсаторов
  4. Узел йодных фильтро
  5. в
  6. Гелиевый компрессор
  7. Установка очистки гелия
  8. Узел редуцирования
  9. Схема "Е"
  10. Схемы "ОР"
  11. Схема "КЖ"
  12. Топливный канал
  13. Канал СУЗ

Газ или газовая смесь подается после узла редуцирования в реакторное пространство снизу по четырем трубам. Пройдя кладку, газ на выходе из реактора поступает в систему контроля целостности топливных и специальных каналов, которая осуществляет по канальный контроль температуры и групповой контроль влажности газа.

Далее газовая смесь поступает в узел конденсаторов и фильтров, где происходит конденсация водяного пара, попадающего в газовую смесь в случае образования неплотностей в каналах реактора, и очистка газовой смеси от паров йода. Затем газовая смесь, в зависимости от режима работы контура, поступает или во всасывающий коллектор компрессора установки очистки гелия, или в венттрубу.

В первом случае, при работе на гелиево-азотной смеси, компрессоры прокачивают газовую смесь через установку очистки гелия, после которой очищенная смесь, пройдя узел редуцирования, возвращается в реактор.

Во втором случае, при работе контура на чистом азоте, азот сбрасывается через систему очистки в венттрубу блока, а на вход в реактор подается свежий азот от азотно-кислородной станции.

Работа системы контроля целостности топливных и специальных каналов основана на измерении параметров газа (температуры и влажности) при прокачке его снизу вверх по газовым трактам каналов, образованным наружной поверхностью канальных труб и внутренней поверхностью отверстий в графитовых колоннах кладки.

Температура газа измеряется в импульсных трубках на выходе из газового тракта каждого из 2044 каналов реактора.

Информационно-измерительная система контроля СКАЛА с периодом опроса равным 1-ой минуте, фиксирует показания термопреобразователей. В случае превышения заданной уставки в каком-либо канале, сигнал превышения температуры газа появляется на мнемотабло каналов на блочном щите управления.

Относительная влажность газа контролируется в 26 зонах (по 81 каналу каждая) сигнализаторами влажности. В случае превышения заданной уставки в какой-либо зоне, сигнал от сигнализатора влажности также появляется на групповом табло отклонения влажности газа. Сигнал позволяет оператору переключить данную зону в режим повышенного расхода газа и по датчикам температуры определить подозреваемый в негерметичности канал.

Система продувки и расхолаживания

Для расхолаживания реактора при плановых и аварийных остановах блока, а также для обеспечения охлаждения продувочной воды, поступающей на фильтры байпасной очистки, предусмотрена система продувки и расхолаживания. В состав системы входят 2 насоса расхолаживания, регенераторы и доохладители продувки.

Схема продувки и расхолаживания контура МПЦ:

Схема продувки и расхолаживания контура МПЦ

  1. Запорная арматура подачи воды на расхолаживание
  2. Запорная арматура подачи воды на продувку
  3. Насос расхолаживания
  4. Регенератор продувки
  5. Доохладитель
  6. Фильтры байпасной очистки
  7. Запорная задвижка на байпасе фильтров
  8. Смеситель
  9. Подача воды в барабаны-сепараторы

В номинальном режиме теплоноситель контура МПЦ расходом 200 т/ч (по 100 т/ч с каждой половины контура), под действием напора ГЦН поступает в регенераторы, где охлаждается с 270 °С до 68 °С за счет отвода тепла к холодной возвратной воде после байпасной очистки. После дополнительного охлаждения до 50 °С в доохладителе водой промежуточного контура контурная вода поступает на фильтры системы очистки. Пройдя очистку, вода нагревается в регенераторах с 50 °С до 250 °С и поступает в смесители, установленные на питательных трубопроводах. Смешиваясь с питательной водой, очищенная контурная вода возвращается в барабаны-сепараторы.

В режиме расхолаживания после снижения температуры воды в контуре МПЦ до 180 °С включаются насосы расхолаживания и контурная вода из водяных перемычек барабан-сепараторов подается в доохладители и возвращается через смесители в барабан-сепараторы. Система расхолаживания обеспечивает требуемую скорость расхолаживания 10—30 °С/ч или поддержание заданной температуры в контуре МПЦ при проведении ремонтных работ. На 2 блоке система расхолаживания модернизирована.

Схема продувки и расхолаживания контура МПЦ (только по 2-му блоку):

Схема продувки и расхолаживания контура МПЦ (только по 2-му блоку)

  1. ГЦН
  2. Напорный коллектор
  3. РГК
  4. Барабаны-сепараторы
  5. Поддерживаемый уровень
  6. Трубопроводы от РГК
  7. Коллекторы
  8. Трубопроводы СПИР к топливным каналам
  9. Насос СПИР
  10. Регенераторы СПИР
  11. Теплообменники СПИР
  12. Очистка СПИР
  13. Бак САОР
  14. Насос САОР
  15. Балонная система

Система технологического контроля

Система технологического контроля предназначена для контроля теплотехнических и физических параметров, характеризующих работу реактора и обслуживающих его систем, и передачи информации в систему централизованного контроля СКАЛА и (или) на индивидуальные показывающие (самопишущие) приборы. Система обеспечивает оператора визуальной и документированной информацией для безопасного ведения технологических процессов.

Технологический контроль осуществляется с помощью следующих систем:

  1. поканального контроля расхода теплоносителя через топливные и специальные каналы;
  2. температурного контроля графитовой кладки и металлоконструкций;
  3. контроля целостности каналов реактора;
  4. физического контроля распределения энерговыделения по радиусу и высоте активной зоны;
  5. контроля герметичности оболочек твэлов;
  6. контроля параметров контура МПЦ;
  7. централизованного контроля СКАЛА.

Получение информации в системе технологического контроля обеспечивается путем прямых и косвенных измерений параметров или их расчета с помощью ЭВМ.

Для измерения расхода воды в каналах реактора используются шариковые расходомеры типа ШТОРМ-32М и ШТОРМ-8М, установленные на трубопроводе подвода воды к каждому каналу. На мнемотабло выведена сигнализация снижения или повышения расхода воды.

Для измерения температуры графитовой кладки применяются трехзонные и пятизонные блоки термопар, обеспечивающие измерение температуры графита в трех или пяти точках по высоте активной зоны. Термопреобразователи установлены в 17 температурных каналах, установленных в отверстиях в углах графитовых колонн кладки. При превышении температуры графита в любой точке заданной уставки на мнемотабло выдается предупредительный сигнал и осуществляется регистрация на печатающем устройстве.

Контроль температуры металлоконструкций осуществляется с помощью кабельных термопреобразователей. Применение герметичных гильз для установки термопреобразователей позволяет производить замену отказывающих термометров и поддерживать требуемый коэффициент готовности системы. Система физического контроля распределения энерговыделения предназначена для:
:: измерения и регистрации сигналов детекторов энерговыделения по радиусу и высоте активной зоны;
:: сравнения сигналов детекторов с заданными уставками и выдачи оператору рекомендаций по управлению полем энерговыделения;
:: периодического расчета мощностей и запасов до кризиса теплообмена в топливных каналах.

По функциональному назначению система разделена на систему контроля распределения энерговыделения по радиусу активной зоны — ДКЭ(р), и по высоте активной зоны — ДКЭ(в). В 130 датчиках радиального контроля используются бета-эмиссионные детекторы с эмиттером из серебра. Датчики устанавливаются во внутреннюю полость центральной несущей трубки тепловыделяющих кассет. В 1.2 каналах системы управления и защиты для высотного контроля распределения энерговыделения установлены гильзы с детекторными сборками, состоящими из 7 равномерно распределенных по высоте активной зоны бета-эмиссионными детекторами.

Система контроля герметичности оболочек твэлов основана на измерении активности короткоживущих летучих продуктов деления в трубопроводах пароводяных коммуникаций на выходе из каждого топливного канала. Активность теплоносителя измеряется последовательно на выходе из каждого канала в соответствующих оптимальных энергетических диапазонах специальным детектором, который в свинцовой защите с коллимационными отверстиями перемещается автоматизированной системой вдоль технологического ряда трубопроводов пароводяных коммуникаций слева и справа от каждого барабана-сепаратора.

Регистрация и вывод сигналов производится в аналоговой форме и записывается на ленте самописца. Превышение значением активности заданной уставки является критерием негерметичности твэлов в данном канале и оператор дает команду на выгрузку негерметичной кассеты из реактора. Система контроля параметров контура МПЦ включает в себя измерение расхода, давления и температуры теплоносителя, уровня в барабанах-сепараторах, параметров воды в контуре охлаждения каналов управления и защиты, параметров газового контура и т.д. Все параметры вводятся в систему централизованного контроля СКАЛА и по желанию оператора могут быть вызваны на цифровое показывающее устройство. Наиболее важные параметры независимо от этой системы выведены на индивидуальные показывающие и (или) самопишущие приборы блочного щита управления.