Галушко О. М. Оборудование аэс




НазваниеГалушко О. М. Оборудование аэс
страница5/12
Дата02.03.2013
Размер1.85 Mb.
ТипУчебное пособие
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
Тема 2.2. Канальные водографитовые реакторы РБМК


История создания


Разработан в 1960-е годы Курчатовским институтом и НИКИЭТ (головная организация, курирующая проект) под руководством академика Доллежаля.

Первый энергоблок с реактором тина РБМК-1000 пущен в 1973 году на Ленинградской АЭС.

Случившаяся 26 апреля 1986 года Авария на Чернобыльской АЭС сильно подорвала доверие к реакторам типа РБМК и заставила существенно пересмотреть концепцию безопасности реактора. После этого РБМК нередко стали именоваться «реакторами чернобыльского типа».

Характеристики РБМК


Характеристика

РБМК-1000

РБМК-1500

РБМКП-2000 (проект)

МКЭР-1500 (проект)

Тепловая мощность реактора, МВт

3200

4800

5400

4250

Электрическая мощность блока, МВт

1000

1500

2000

1500

К. п. д. блока, %

31,3

31,3

37,0

35,2

Давление пара перед турбиной, атм

65

65

65

65

Температура пара перед турбиной, °С

280

280

450




Размеры активной зоны, м:

высота

диаметр (ширина х длина)


7

11,8


7

11,8


6

7,75х24


7

-

Загрузка урана,

192

189

220




Обогащение, %

испарительный канал

перегревательный канал

1,8;2,0;2,4

1,8

-

1,8;2,0;2,4

1,8

-


1,8

2,2


2,4

-

Число каналов:

испарительных

перегревательных


1693

-


1661

-


1744

872


1661

-

Среднее выгорание, МВт*сут/кг

в испарительном канале

в перегревательном канале


18,1

-


18,1

-


20,2

18,9


30

-

Размеры оболочки ТВЭЛа

(диаметрхтолщина), мм:

испарительный канал

перегревательный канал



13,5 х 0,9

-



13,5 х 0,9

-



13,5 х 0,9

10 х 0,3



-

-

Материал оболочек ТВЭЛов:

испарительный канал

перегревательный канал


Zr+2,5%Nb

-


Zr+2,5%Nb

-


Zr+2,5%Nb

Нерж.сталь


-

-


Техническая характеристика


Электрическая мощность АЭС 1000 МВт, тепловая 3140 МВт. Температура воды на входе в реактор 270 С, пара в сепараторе 285 С.

Давление в сепараторе 7,0 МПа. Расход воды 37500 т/ч. Паропроизводительность 5400 т/ч. Давление пара перед турбиной 6,5 МПа.

Компоновка главного корпуса. Главный корпус имеет сомкнутую компоновку. Реактор обслуживается мостовым краном центрально-загрузочной машиной. Рядом с реактором расположены боксы главный насосов (ГЦН), которые обслуживаются мостовыми кранами. Несколько выше находиться барабаны - СЕПОРАТОРЫ. Ниже боксов ГЦН и реактора расположены ниже в верхний бассейны-барботеры системы локализации аварии. Последняя модификация компоновки блоков с реакторами РБМК-1000.

Тепловая схема. АЭС имеет одноконтурную тепловую схему. Каждый энергоблок состоит из реактора и двух конденсационных турбин мощностью по 500МВт каждая. Тип турбины - К -500-65/300, 3000-частота вращения ротора турбины в минуту, об/мин.





Рис. Тепловая схема АЭС с реактором РБМК-1000:

1 – реактор, 2..4 – каналы, 5 – барабан-сепаратор, 6 – турбина, 7 – сепаратор-пароперегреватель, 8 – конденсатор,

9, 11, 14 – насосы, 10 – фильтр, 12 – ПНД, 13 – деаэратор, 15, 17. ..21 — коллекторы, 16 — ГЦН


Конструкция


Реактор РБМК разработан с целью улучшения топливного цикла. Решение этой проблемы связано с разработкой конструкционных материалов, слабо поглощающих нейтроны и мало обличающихся по своим механическим свойствам от нержавеющей стали. Снижение поглощения нейтронов в конструкционных материалах даёт возможность использовать более дешёвое ядерное топливо с низким обогащением урана (по первоначальному проекту— 1,8%).


РБМК-1000


Основу активной зоны РБМК-1000 составляет графитовый цилиндр высотой 7 м и диаметром 11,8 м, сложенный из блоков меньшего размера, который выполняет роль замедлителя. Графит пронизан большим количеством вертикальных отверстий, которые называются типологическими каналами (ТК). В каждом канале установлена кассета, составленная из двух тепловыделяющих сборок (ТВС) — нижней и верхней. В каждую сборку входит 18 стержневых ТВЭЛов. Оболочка ТВЭЛа заполнена таблетками из двуокиси урана. Центральная часть трубы давления, расположенная в активной зоне, изготовлена из сплава циркония (Zr + 2,5 % Nb), обладающего высокими механическими и коррозионными свойствами, верхние и нижние части трубы давления — из нержавеющей стали. Циркониевая и стальные части трубы давления соединены сварными переходниками. Обогащение по урану 235 составляет от 1,8 до 2,4.

Преобразование энергии в блоке АЭС с РБМК происходит по одноконтурной схеме. Кипящая вода из реактора пропускается через барабаны-сепараторы. Затем насыщенный пар (температура 280 °С) под давлением 65 атм поступает на два турбогенератора электрической мощностью по 500 МВт. Отработанный пар конденсируется, после чего циркуляционные насосы подают воду на вход в реактор.

Реактор РБМК-1000 спроектирован для четырёх блочных АЭС: Ленинградской, Курской, Чернобыльской, Смоленской.


РБМК-1500


В блоке АЭС с РБМК-1500 мощность повышена за счёт увеличения мощности технологических каналов. В верхнюю тепловыделйющую сборку установлены специальные решётки, которые производят осевую закрутку потока теплоносителя. Это улучшает теплосъём и мощность канала в 1,5 раза. РБМК-1500 установлены на Игналцнской АЭС (Литва).


РБМКП-2000


Кроме РБМК-1000 и РБМК-1500 разработаны РБМКП-2000 с перегревом пара до 450 °С. Активная зона РБМКП-2000 имеет форму прямоугольного параллелепипеда. Испарительные и перегревательные каналы в РБМКП-2000 по конструкции мало отличаются от каналов РБМК-1000. Однако оболочки ТВЭЛов в перегревательных каналах изготовлены не из сплава циркония, а из нержавеющей стали; обогащение урана для них повышено до 2,2 %.

Кипящая вода из испарительных каналов поступает в паросепараторы. Насыщенный пар из сепараторов направляется в перегревательные каналы, нагревается там до 450 °С и под давлением 65 атм подаётся к двум турбогенераторам мощностью по 1000 МВт.


Достоинства

• Пониженное, по сравнению с корпусными ВВЭР, давление воды в первом контуре;

• Нет дорогостоящих и сложных парогенераторов;

• Нет принципиальных ограничений на размер активной зоны;

• Более полное использование ядерного топлива;

• Возможность наработки оружейного плутония;

• Замена топлива без остановки реактора благодаря независимости каналов друг от друга.


Недостатки

• Наличие положительного парового коэффициента реактивности (при увеличении парообразования в каналах реактор разгоняется), что в определенных ситуациях может привести к неконтролируемому росту мощности;

• Недостаточная быстрота действия систем аварийной защиты;

• Принципиально неверная конструкция стержней управления и защиты (СУЗ), приводящая к резкому возрастанию реактивности в нижней части активной зоны (так называемый, концевой эффект) при условии, что:

- из активной зоны выведено большое количество стержней; согласно расчётам НИКИЭТ[1], опасная конфигурация может возникнуть при работе с оперативным запасом реактивности менее 1,5 (менее 15 стержней, по терминологии, принятой в практике эксплуатации РБМК)

- происходит массированное введение стержней СУЗ

• Логика работы защитных систем предусматривала ручное отключение и подключение некоторых из них в зависимости от режима работы реактора. Таким образом, надёжность аварийной защиты частично зависела от правильности действий операторов.


Указанные причины, в совокупности с отсутствием необходимой информации о недостатках реактора у оперативного персонала, повлекли за собой аварию на Чернобыльской АЭС. За прошедшие с аварии годы, конструкция всех реакторов РБМК была подвергнута усовершенствовациям, изменены режимы их эксплуатации, что позволило полностью устранить вышеуказанные недостатки. Для устранения положительного парового коэффициента реактивности в активную зону были установлены дополнительные поглотители и был осуществлён переход на использование более обогащенного урана (2,4 %). Была также изменена конструкция стержней аварийной защиты и внедрена дополнительная система быстродействующей аварийной защиты.

В настоящее время постройка новых реакторов РБМК не предполагается.

Конструкция реактора РБМК-1000


Общие сведения

Реактор РБМК-1000 является реактором с неперегружаемыми каналами, в отличие от реакторов с перегружаемыми каналами, ТВС и технологический канал являются раздельными узлами. К установленным в реактор каналам с помощью неразъемных соединений подсоединены трубопроводы - индивидуальные тракты подвода и отвода теплоносителя. Загружаемые в каналы ТВС крепятся и уплотняются в верхней части стояка канала. Таким образом, при перегрузке топлива не требуется размыкания тракта теплоносителя, что позволяет осуществлять ее с помощью соответствующих перегрузочных устройств без остановок реактора.

При создании таких реакторов решалась задача экономичного использования нейтронов в активной зоне реактора. С этой целью оболочки твэлов и трубы канала изготовлены из слабо поглощающих нейтроны циркониевых сплавов. В период разработки РБМК температурный предел работы сплавов циркония был недостаточно высок. Это определило относительно невысокие параметры теплоносителя в РБМК. Давление в сепараторах равно 7,0 МПа, чему соответствует температура насыщенного пара 284° С. Схема установок РБМК одноконтурная. Пароводяная смесь после активной зоны попадает по индивидуальным трубам в барабаны-сепараторы, после которых насыщенный пар направляется в турбины, а отсепарированная циркуляционная вода после ее смешения с питательной водой, поступающей в барабаны-сепараторы от турбоустановок, с помощью циркуляционных насосов подается к каналам реактора.

Разработка РБМК явилась значительным шагом в развитии атомной энергетики СССР, поскольку такие реакторы позволяют создать крупные АЭС большой мощности.

Из двух типов реакторов на тепловых нейтронах - корпусных водо-водяных и канальных водографитовых* использовавшихся в атомной энергетике Советского Союза, последние оказалось проще освоить и внедрить в жизнь. Это объясняется тем, что для изготовления канальных реакторов могут быть использованы общемашиностроительные заводы и не требуется такого уникального оборудования, которое необходимо для изготовления корпусов водо-водяных реакторов.

Эффективность канальных реакторов типа РБМК в значительной степени зависит от мощности, снимаемой с каждого канала. Распределение мощности между каналами зависит от плотности потока нейтронов в активной зоне и выгорания топлива в каналах. При этом существует предельная мощность, которую нельзя превышать ни в одном канале. Это значение мощности определяется условиями теплосъема.

Первоначально проект РБМК был разработан на электрическую мощность 1000 МВт, чему при выбранных параметрах соответствовала тепловая мощность реактора 3200 МВт. При имеющемся в реакторе количестве рабочих каналов (1693) и полученном коэффициенте неравномерности тепловыделения в активной зоне реактора максимальная мощность канала составляла около 3000 кВт. В результате экспериментальных и расчетных исследований было установлено, что при максимальном массовом паросодержании на выходе из каналов около 20 % и указанной мощности обеспечивается необходимый запас до кризиса теплосъема. Среднее паросодержание по реактору составляло 14,5%.





Рис. Компоновка главного корпуса


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;

10 - верхнее центральное перекрытие; 11 - верхнее боковое перекрытие;

12 - система контроля герметичности оболочек твэлов; 13 - главный циркуляционный насос; 14 - всасывающий коллектор; 15 - напорный коллектор.


Энергоблоки с реакторами РБМК электрической мощностью 1000 МВт (РБМК4000) находятся в эксплуатации на Ленинградской, Курской, Чернобыльской АЭС, Смоленской АЭС. Они зарекомендовали себя как надежные и безопасные установки с высокими технико-экономическими показателями. Если их специально не взрывать.

Для повышения эффективности реакторов РБМК были изучены возможности увеличения предельной мощности каналов. В результате конструкторских разработок и экспериментальных исследований оказалось возможным путем интенсификации теплообмена увеличить предельно допустимую мощность канала в 1,5 раза до 4500 кВт при одновременном повышений допустимого паросодержания до нескольких десятков процентов. Необходимая интенсификация теплообмена достигнута благодаря разработке ТВС, в конструкции которой предусмотрены интенсификаторы теплообмена.

При увеличении допустимой мощности канала до 4500 кВт тепловая мощность реактора РБМК повышена до 4S00 МВт, чему соответствует электрическая мощность 1500 МВт. Такие реакторы РБМК4500 работают на Игналинской АЭС. Увеличение мощности в 1,5 раза при относительно небольших изменениях конструкции с сохранением размеров реактора является примером технического решения, дающего большой эффект.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

Похожие:

Галушко О. М. Оборудование аэс iconГалушко О. М. Оборудование аэс
«Оборудование аэс» для профессии «Станочник» и специальности 151001 «Технология машиностроения»
Галушко О. М. Оборудование аэс iconРабочая программа учебной дисциплины «автоматизированные системы управления аэс»
Целью дисциплины является изучение общих принципов автоматизированного управления объектами аэс, изучение автоматизированных систем...
Галушко О. М. Оборудование аэс icon136. Путин В. В. Развитие атомной энергетики и атомного энергетического комплекса
Совещание на Ростовской аэс 18. 03. 2010. Пуск блока на Ростовской аэс первый по национальной программе развития атомной энергетики....
Галушко О. М. Оборудование аэс iconМетодические указания по лабораторному практикуму «птк асутп аэс»
Ознакомление с оборудованием и программным обеспечением асу тп, применяемым на современных аэс россии
Галушко О. М. Оборудование аэс icon«Испытание блока при ложном срабатывании аз» запуск алгоритма «преодоление аварии с течью из первого контура во второй»
Цель данной статьи: еще раз обратить внимание на необходимость тщательного анализа результатов ввода в эксплуатацию и первых лет...
Галушко О. М. Оборудование аэс iconЭкологические проблемы эксплуатации аэс антонова А. М., доцент
Существует опасность принятия потенциально опасных решений, связанных фактически с большим суммарным риском, чем аэс
Галушко О. М. Оборудование аэс iconБелорусская партия "Зеленые"
«Заявлению о возможном воздействии на окружающую среду белорусской аэс (Предварительный отчет об овос белорусской аэс)»
Галушко О. М. Оборудование аэс iconАэс, дополнительных материалов к разделу 12 проекта 2-ой очереди Балаковской аэс, содержащих оценку воздействия на окружающую среду москва 2005
Заключение экспертной комиссии общественной экологической экспертизы на строительство 2-ой очереди (доработка) Балаковской аэс, дополнительных...
Галушко О. М. Оборудование аэс iconВозникла отсюда [
Или по-Вашему аэс тоже не должны преобразовывать радиацию в тепло?! Ведь в системе циркуляции аэс тоже используются только относительно...
Галушко О. М. Оборудование аэс iconДокл.: проф. Гарин В. М. Вопросы влияния решений по охлаждению объектов Роаэс на состояние атмо- и гидросферы
Оценка возможности и безопасности пуска новых блоков на Ростовской аэс (анализ проекта овос по 1-4 блокам аэс)
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница