Ремонт оборудования АЭС с реактором РБМК-1000

Питательным насосом (ПН), обеспечивающим последующее повышение давления вплоть до рабочего в барабане сепараторе, вода из деаэраторного бака подается в барабан сепаратор. Где происходит ее смешение с водой контура многократной принудительной циркуляции. Главными циркуляционными насосами (ГЦН), вода из барабана сепаратора подается в активную зону реактора, цикл замыкается.

Весь тракт от конденсатора до барабана сепаратора называют конденсатно-питательным, а его части до и после деаэратора - конденсатным и питательным трактами соответственно. В регенеративных подогревателях конденсат подогревается отборным паром турбин, конденсат которого возвращается в систему (в конденсатор).

Так как цилиндр низкого давления турбины работает в области вакуума, то трубопроводы отборного пара к ПНД, сами эти подогреватели по стороне греющего пара и линии конденсата греющего пара находятся под разрежением.

Из цилиндра высокого давления отбор пара производится также и для подогрева воды в сетевом подогревателе для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения (на схеме это не показано).

Таким образом, по конденсатно-питательному тракту происходит увеличение давления и энтальпии рабочего тела. В реакторе установке энтальпия пара увеличивается при постоянном давлении до максимальной величины для данного цикла. Далее в паровой турбине энтальпия и давление пара непрерывно уменьшаются до давления в конденсаторе, где в связи с конденсацией пара при постоянном давлении энтальпия уменьшается до минимального значения для данного цикла, цикл замыкается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основное оборудование.

Внутри реакторные конструкции

ТВС в РБМК состоят из двух частей—нижней и верхней, каждая из которых содержит 18 твэлов стержневого типа из таблеток спеченной двуокиси урана, заключенных в оболочку из циркониевого сплава. Высота активной части топлива в твэле 3,5 м, общая высота активной зоны в РБМК 7,0 м. Диаметр твэла 13,5 мм. Расположение твэлов в ТВС с требуемым шагом (минимальный зазор между твэлами 1,7 мм) обеспечивается с помощью дистанционирующих решеток, состоящих из 19 ячеек, из которых 18 служат для дистанционирования твэлов, а центральная ячейка - для крепления решетки к каркасной трубке ТВС. Ячейки сварены между собой точечной сваркой в единую конструкцию (смотри рисунок 4). В ТВС с интенсификацией теплообмена в решетках верхней части имеются устройства для турбулизации потока теплоносителя, что и обеспечивает интенсификацию теплообмена. ТВС крепятся к подвеске, в верхней части которой находится запорное устройство-пробка, предназначенная для закрепления подвески с ТВС в канале и одновременно герметизации канала. Крепление подвески осуществляется с помощью шариков, которые фиксируются в кольцевой канавке, выполненной на внутренней поверхности верха стояка канала, распорной втулкой при ее перемещении за счет вращения винта. При фиксированных шариках и дальнейшем вращении винта производится уплотнение подвески в канале путем обжатия герметизирующей прокладки. Все указанные операции производятся разгрузочно-загрузочной машиной.

Помимо топливных каналов в активной зоне РБМК имеется 179 каналов СУЗ. Стержни СУЗ предназначены для регулирования радиального поля энерговыделения (PC), автоматического регулирования мощности (АР), быстрой остановки реактора (A3) и регулирования высотного поля энерговыделения (УСП), причем стержни УСП длиной 3050 мм выводятся из активной зоны вниз, а все остальные длиной 5120 мм, вверх.

Для контроля за энергораспределением по высоте активной зоны предусмотрено 12 каналов с семисекционными детекторами, которые установлены равномерно в центральной части реактора вне сетки топливных каналов и каналов СУЗ. Контроль за энергораспределением по радиусу активной зоны производится с помощью детекторов, устанавливаемых в центральные трубки ТВС в 117 топливных каналах. На стыках графитовых колонн кладки реактора предусмотрено 20 вертикальных отверстий диаметром 45 мм, в которых устанавливаются трехзонные термометры для контроля за температурой графита.

Рисунок 1. Общий вид реактора РБМК: 1 - опорная металлоконструкция; 2 - индивидуальные водяные трубопроводы; 3 - нижняя металлоконструкция; 4 - боковая биологическая защита; 5 - графитовая кладка; 6 - барабан-сепаратор; 7 - индивидуальные пароводяные трубопроводы; 8 - верхняя металлоконструкция;9 - разгрузочно-загрузочная машина; I0 - верхнее центральное перекрытие; 11 - верхнее боковое перекрытие; 12 - система контроля герметичности оболочек твэлов; 13 - главный циркуляционный насос; 14 - всасывающий коллектор; 15 - напорный коллектор.

Реактор размещен в бетонной шахте размером 21,6х21,6х25,5 м. Нижняя плита толщиной 2 м и диаметром 14,5 м состоит из цилиндрической обечайки и двух листов, в которые герметично вварены трубные проходки для топливных каналов и каналов управления.. Весь объем внутри плиты между проходками заполнен серпентинитом, благодаря чему она, являясь биологической защитой, обеспечивает возможность проведения работ в под реакторном пространстве во время остановки реактора.

Нижняя плита через сварную металлоконструкцию в виде креста опирается на бетонное основание шахты реактора. Реактор окружен боковой защитой в виде кольцевого бака с водой, который установлен на опорных конструкциях, крепящихся к бетонному основанию шахты реактора. Наружный диаметр бака равен 19 м, внутренний на высоте 11 м - 16,6 м. На верхнем торце бака на 16 Катковых опорах установлена верхняя плита, аналогичная по конструкции нижней. Толщина верхней плиты 3 м, диаметр 17,5 м. Вокруг верхней плиты имеется дополнительная боковая защита в виде кольцевого бака с водой высотой 3,2 м, наружным диаметром 19 м, а внутренним 17,8 м.

Нижняя и верхняя плиты соединены между собой герметичным кожухом из листового проката толщиной 16 мм. В нижней части кожуха имеются компенсаторы линейного удлинения с толщиной стенки 8 мм. Вверху и внизу кожух и бак боковой защиты соединены диафрагмами с компенсаторами, линейных удлинений. Таким образом, между кожухом и боковой защитой образуется кольцевая, также герметичная, полость.

Внутри герметичного кожуха реактора на нижней плите установлена графитовая кладка реактора, состоящая из 2488 вертикальных графитовых колонн, собранных из прямоугольных блоков высотой 200, 300, 500 и 600 мм, с основанием 250x250 мм я внутренним отверстием диаметром 114 мм. 1693 колонны предназначены для установки в них топливных каналов, 179 - для каналов СУЗ реактора, а остальные являются боковым отражателем. В отверстиях периферийных колонн установлены металлические охлаждаемые водой штанги, фиксирующие графитовую кладку при перемещениях в радиальном направлении. Каждая графитовая колонна установлена на опорный стакан, прикрепленный к нижней плите. На опорные же стаканы крепится стальная диафрагма толщиной 5 мм, предназначенная для уменьшения теплопередачи излучением от кладки к нижней плите и для организации распределения потока газа внутри реактора. Для кладки реактора используется графит плотностью 1,65 г/см3. Общий эквивалентный диаметр кладки 13,8 м (диаметр активной зоны 11,8 м, толщина бокового отражателя 1 м). Высота кладки 8 м (высота активной зоны 7 м, толщины торцевых отражателей по 0,5 м).

Внутренняя полость реактора заполнена прокачиваемой через кладку азотно-гелиевой смесью с небольшим избыточным давлением, благодаря чему обеспечивается нейтральная атмосфера для находящегося при высокой температуре графита, что предотвращает его выгорание. В результате добавки гелия увеличивается теплопроводность газовой смеси и улучшаются условия теплоотвода от графитовой кладки к теплоносителю внутри каналов. Газовая среда реактора служит также для вентиляции внутриреакторного пространства и для контроля целостности каналов. Откачка газа из реактора осуществляется из вваренных в верхнюю плиту проходок-стояков по индивидуальным импульсным трубкам, проложенным над верхней плитой. Газ в эти трубки поступает снизу кладки, проходя вдоль канала. В случае нарушения целостности канала газ увлажняется, что и определяется проводимым анализом влажности газа. Полость вокруг кожуха реактора заполнена азотом, давление которого несколько больше давления газа внутри кожуха. Благодаря этому исключаются утечки газа из внутриреакторного пространства через кожух.

В вертикальные сквозные отверстия, образованные стояками нижней и верхней плит и отверстиями в графитовых колоннах, вставляются 1693 топливных канала и 179 каналов для стержней СУЗ реактора. Каналы представляют собой трубчатую конструкцию, состоящую из центральной, выполненной из циркониевого сплава части на высоте активной зоны и нижней и верхней концевых частей, выполненных из нержавеющей стали. Концевые части присоединяются к центральной циркониевой трубе через заранее изготовленные переходники сталь-цирконий. Циркониевая часть топливного канала изготовлена из трубы 0 88х4, а канала СУЗ из трубы 0 88х3. Длина топливного канала 18,2 м, диаметр в нижней части 60 мм, а в верхней 121 мм, длина канала СУЗ 21,3 м. Каналы привариваются к внутренней поверхности стояков верхней плиты, а со стояками нижней плиты соединяются через сильфонные узлы, обеспечивающие компенсацию линейных удлинений канала при разогреве и в результате осевой ползучести циркониевого сплава. Тем самым в пределах реактора формируется тракт для теплоносителя, образуемый собственно технологическим каналом и частью стояков верхней плиты выше шва приварки каналов к этим стоякам. На циркониевую часть канала надеты разрезные графитовые кольца. Эти кольца через одно плотно облегают трубу канала или прижаты к поверхности отверстия графитовой кладки. По торцам кольца имеют плотный контакт. Разрезные кольца обеспечивают теплопередачу от графитовой кладки к теплоносителю, протекающему в канале, и дают возможность изменяться размерам каналов за счет ползучести, и отверстиям в графите за счет усадки.

К нижним частям каналов приварены трубопроводы для подхода в топливных каналах и для отвода в каналах СУЗ теплоносителя. К стоякам выше мест вварки в них каналов также приварены трубопроводы для отвода теплоносителя в топливных и для подвода — в каналах СУЗ. Трубопроводы подвода воды к топливным каналам - нижние водяные коммуникации имеют диаметр 57 мм, а толщину стенки 3,5 м. Вода в них поступает из 44 групповых коллекторов (по 22 коллектора на каждую сторону реактора). К групповым коллекторам вода подается от напорных коллекторов главных циркуляционных насосов. Вся разводка как подводящих, так и отводящих трубопроводов выполнена симметрично относительно осевой плоскости. Также симметрично расположено и основное оборудование реакторной установки.

Индивидуальные трубопроводы для отвода пароводяной смеси от каналов к сепараторам - пароводяные коммуникации диаметром 76 мм и толщиной стенки 4 мм образуют два ряда перед входом в каждый сепаратор. Между этими рядами установлены специальные короба с биологической защитой, внутри которых пере-мещаются детекторы контроля герметичности оболочек твэлов (КГО). С определенным интервалом времени детекторы проходят мимо каждого трубопровода с теплоносителем, фиксируя при этом активность теплоносителя в нем. В случае разгерметизации оболочек твэлов в каком-либо канале активность в трубопроводе возрастет, что и зафиксируется системой КГО, которая вырабатывает сигнал, по которому ТВС с дефектными твэлами должна быть извлечена из канала. 

 

 

 

 

 

 

 

 

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:

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

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 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