билет № 16

1

Билет № 16

Защитные оболочки АЭС. Основы конструировании.

Гермооболочка (герметичная оболочка; защитная оболочка; контейнмент, от англ. containment) — пассивная система безопасности энергетических ядерных реакторов, главной функцией которой является предотвращение выхода радиоактивных веществ в окружающую среду при тяжёлых авариях. Гермооболочка представляет собой массивное сооружение особой конструкции, в котором располагается основное оборудование реакторной установки. Гермооболочка является наиболее характерным в архитектурном плане и важнейшим с точки зрения безопасности зданием атомных электростанций, последним физическим барьером на пути распространения радиоактивных материалов и ионизирующих излучений.

Практически все энергоблоки, строившиеся последние несколько десятилетий, оснащены защитными оболочками. Их применение необходимо для защиты в случае внутренней аварии с разрывом крупных трубопроводов и потерей теплоносителя , а также в случае внешних

событий: землетрясений, цунами, ураганов, смерчей, падений самолётов, взрывов, ракетных ударов и т. д.

Гермооболочка рассчитывается на выполнение своих функций с учётом всех возможных механических, тепловых и химических воздействий, которые являются следствием истечения теплоносителя и расплавления активной зоны. Чаще всего гермооболочки имеют вспомогательное оборудование: локализующие системы безопасности для конденсации пара и снижения таким образом давления, специальные вентиляционные системы, оснащённые фильтрами очистки от радиоактивных изотопов иода, цезия и других продуктов деления.

В зависимости от типа реактора и специфических внешних угроз (например, сейсмичности) конструкция гермооболочек может сильно различаться. Большинство современных контейнментов (около 95 %) — оболочечные сооружения различного размера из бетона, армированногоили предварительнонапряжённого, чаще всего цилиндрической формы.

Гермооболочки водо-водяных реакторов имеют большие размеры: обычно объём от 75 000 до 100 000 м³, в советских и российских проектах — от 65 000 до 67 000 м³. Такой большой объём необходим для восприятия энергии, выделяющейся при аварии. В большинстве случаев они рассчитаны на внутреннее давление в 0,5 МПа. Существует два подхода:

одиночная оболочка с внутренней металлической облицовкой. Наиболее распространены, используются в большинстве стран, в том числе в США, Японии, России. Имеют в основном цилиндрическую форму, для большинства немецких проектов характерна стальная оболочка полусферической формы.

двойная, часто с большим пространством между оболочками, с внутренней металлической облицовкой или без неё (так называемый «французский» вариант). Внешняя, не напряжённая оболочка для защиты от внешних воздействий и внутренняя, предварительно-напряжённая, для локализации аварий с разгерметизацией первого контура.

Типичные характеристики: Геометрия

Чаще всего гермооболочки имеют форму цилиндра со полусферическим куполом, опирающимся на бетонное основание.

2

внутренний диаметр от 37 до 45 метров;

толщина стен и купола от 0,8 до 1,3 метра;

толщина основания от 1 м (скальная порода или опора на специальное сооружение, как в реакторах ВВЭР-1000) до 5 м (недостаточно твёрдый грунт под основанием, высокая сейсмичность, предварительно-напряжённое основание);

полная высота типичных оболочек 50—60 метров.

Проходки

Оборудование внутри гермооболочки связано с многочисленными вспомогательными и аварийными системами снаружи, поэтому через стены необходим вход трубопроводов и кабелей, для чего в гермооболочке предусматривается система герметичных трубных икабельных проходок различного размера. В среднем их около 120. Самым большими отверстиями являются: транспортный люк для загрузки/выгрузки оборудования и топлива — диаметр примерно 8 метров; основной и аварийные шлюзы для прохода персонала — по 3 метра; проходки паропроводов — 1,3 метра.

Максимальные расчётные параметры при аварии

давление чаще всего 0,5 МПа;

температура чаще всего 150 °C

Напряжение и прочность

В среднем напряжение цилиндрической части типичного предварительно-напряжённого контейнмента при нормальной эксплуатации — 10 МПа в тангенциальном направлении и 7 МПа в вертикальном направлении, что обеспечивает прочность железобетона порядка 40 МП.

Облицовка

Внутренняя облицовка, если она имеется, чаще всего из стали, толщиной 6…8 мм. Облицовка требуется для улучшения герметизации и большей устойчивости к нагрузкам.

2. Приведите очертания строительных

металлических ферм. Укажите основные типы сечений элементов ферм. Приведите методику подбора сечений центрально-сжатых и центрально-растянутых стержней

Очертание ферм в первую очередь зависит от назначения сооружения, также должно соответствовать их статической схеме и виду нагрузок, определяющему эпюру изгибающих моментов.

1.треугольного очертания. Придается стропильным фермам (а, г), консольным навесам (б), мачтам и башням (в). Принимают при значительном уровне кровли, вызываемом или условиями эксплуатации здания, или типом кровельного материала.

2.трапецевидного очертания (а). Лучше соответствует эпюре изгибающих моментов и

3

имеет конструктивные преимущества. 3.полигонального очертания (б и в). Наиболее приемлемы для конструирования тяжелых ферм больших пролетов, так как очертание ферм соответствуют эпюре изгибающих моментов, что дает значительную экономию стали.

4. С параллельными поясами (г, д), имеют преимущества: равные длины стержней поясов и решетки, одинаковая схема узлов и минимальное количество стыков поясов обеспечивают в таких фермах наибольшую повторяемость деталей и возможности унификации конструктивных схем.

Сечение элементов ферм.

До последнего времени легкие фермы проектировались в основном из стержней с сечениями, составленными из двух уголков.

В пространственных фермах (башнях, мачтах, стрелах кранов) простейший тип сечения одиночный уголок (а). В поясах решетчатых башен и мачт принимается крестовое сечение из двух уголков (е). Крестовое сечение из одиночных уголков применяются в поясах решетчатых башен и мачт, когда площади одного уголка оказывается недостаточно.сечения из одиночных уголков применяются также для слабонагруженных стержней решетки ферм.

Тавровое сечение из двух уголков (в), составленных вместе меньшими полками употребляется в случаях, когда расчетная длина стержня вне плоскости фермы в 2 раза больше, чем в плоскости.

Разработаны также конструкции ферм с поясами из тавров, получаемых путем продольной разрезки широкополочных двутавров (д) или сваркой из двух стальных полос (з). Находят применение в стержнях легких ферм сечения их двух уголков с расставленными вертикальными полками (и,к) из уголков замкнутого сечения (м), из швеллеров (о).

Швеллерное сечение – из двух швеллеров, поставленных полками внутрь (г). Используются прокатные швеллеры (г), и составленные из уголков и листов.

Коробчатое сечение – из двух вертикальных элементов, соединенных горизонтальным листом сверху (ж,з,и), применяется для верхних поясов тяжелых мостовых ферм.

Одностенчатое двутавровое сечение - из широкополочного сварного или прокатного двутавра, поставленного вертикально (к).

Трубчатые стержни, применяемые в сварных тяжелых фермах.

Подбор сечений сжатых стержней начинается с определения требуемой площади

( * )

γ – коэфф-т условий работы,

4

АТР – требуемая площадь, φ – коэфф-т продольного изгиба, который является функцией гибкости .

Эти параметры обычно задаются гибкостью стержня, учитывая степень загрубения и характер его работы. По заданной гибкости находят соответствующую величину φ и площадь А по формуле ( * ).

При предварительном подборе для поясов легких ферм можно принять λ=80..60 и для решетки

λ=120..100.

Задавшись гибкостью, λ можно найти требуемые радиусы инерции сечения из формул

В соответствии с требуемыми радиусами инерции и площадью сечения по сортаменту подбирается подходящий калибр профиля.

Требуемая площадь нетто сечения растянутого стержня фермы из стали с отношением RВ / Н< RУ определяется по формуле

гдеС – коэфф-т условий работы,Н =1.3 – коэфф-т надежности.

3. Специальные виды покрытий, материалы облицовок (полы, стены, потолки), применяемые в помещениях строгого режима АЭС. Причины использования тех или иных покрытий материалов

Впомещениях зоны контролируемого доступа существует вероятность попадания радиоактивного загрязнения на различные участки стен, полов и потолка. Для того, чтобы это загрязнение не проникло в бетон (очень трудно вывести) существуют различные защитные покрытия, позволяющие дезактивировать загрязненные поверхности с помощью водных растворов, специальных моющих средств, иногда растворов щелочей.

1)Горизонтальных поверхностей не должно быть, для того, чтобы они не собирали радиоактивную пыль 2) Углы между полом и стеной сглаживаются 3) По бетонным стенам и потолкам наносится многослойное полимерное покрытие из эпоксидных,

эпоксидно-силиконовых, эпоксидно-каменоугольных и других эмалей, предохраняющее бетон от попадания радиоактивных веществ и позволяющее периодически проводить дезактивацию поверхности водой, растворами кислот и щелочей (поверхность с высокой стойкостью к растворам, используемым для дезактивации помещения). Полы применяются наливные (эпоксидно-каучуковые).

Помещения зоны строгого режима облицовываются сталью, если:

- по проекту необходимо сохранить небольшую толщину стены и оставить на должном уровне ее непроницаемость (обеспечить герметичность – особо надежный барьер на пути газообразных и жидких радиоактивных веществ, которые присутствуют или могут появиться в помещении)

- уже при эксплуатации станции дозиметристы заметили, что в каком-то помещении повышенный фон (вследствие например образования пустот в ребристых плитах несъемной опалубки при бетонировании) - в помещениях, где существует опасность залива радиоактивным раствором, пол облицовывается стальным листом с проверкой герметичности. Лист заводится и закрепляется в стену на 200 мм выше, чем предполагаемый уровень залива.

Втруднодоступных местах и местах с агрессивными средами, как например бассейн выдержки отработанных ТВЭЛ, в качестве облицовки используется нержавеющая сталь (например, бассейн выдержки отработанного топлива имеет двойную облицовку, внутренняя – нержавеющая сталь).

Требование к покрытиям и облицовке: поверхность не должна адсорбировать жидкости и должна легко поддаваться дезактивации, т.е. очистке.

Взависимости от назначения помещения, от вида оборудования и возможных последствиях в случае аварии поверхности облицовываются нержавеющей сталью. Также возможно выполнять облицовку из обычной углеродистой стали с последующей дробиструйной или пескоструйной очисткой, обезжириванием и многослойным (4-5 слоев) покрытием эмалью на основе эпоксидных смол.

5

Часто облицовка выполняет функции герметизирующего слоя и при сварке швы подвергаются тщательному осмотру на герметичность. В остальных помещениях зоны строгого режима (помещениях, где возможно воздействие радиационных факторов на людей) поверхности выполняются из бетона с многослойным покрытием лаками и эмульсиями. Помимо обычного бетона используются специальные защитные бетоны.

4. Монтаж стальных ферм и блоков покрытия

Фермы и связи устанавливают только после выверки и окончательного закрепления колонн и связей по ним. В большинстве случаев грузоподъемность монтажных кранов допускает монтаж укрупненных блоков, состоящих из двух ферм, рам фонарей и связей. Такие блоки собирают в зоне действия монтажного крана.

Фермы, спаренные в монтажные блоки, захватывают не менее чем за четыре точки (рис.2.7). Для подъема ферм используют стропы и траверсы, оборудованные захватами дистанционного управления.

Для лучшего распределения усилий при подъеме блока траверсы располагают перпендикулярно к верхним поясам ферм, что способствует передаче на их элементы только вертикальных сил.

Конструктивные и конструктивно-технологические блоки покрытий, состоящие из подстропильных и стропильных ферм, фонарей, связей, прогонов, несущего настила покрытия, утепления, кровли, остекления фонарей, трубопроводов и электропроводок, собранные на конвейерной установке, устанавливают в проектное положение кранами грузоподъемностью 50-60 т непосредственно с тележек, поступающих с конвейерной линии .

Схемы захвата и усиления стальных ферм и блоков покрытия:

а — захват блока из спаренных ферм; б — полуавтоматический захват Смаля для подъема ферм; в — подъем фермы облегченными стропами с захватами Смаля; г — подъем фермы траверсой с захватами Смаля; д — расположение усиления фермы; е — усиление нижнего пояса; 1 —стропы; 2 — траверсы; 3—временные связи; 4 — щеки захвата;

5—штырь запора; 6—пружина; 7 — тросик для оттягивания штыря; 8—усиление пластинами; 9 —- болт для стягивания пластин; 10 — усиление бревнами; 11 — стягивающий хомут.

6

Если фермы монтируют по одной, то их захватывают за узлы верхнего пояса не менее чем в двух точках, для чего используют стропы или траверсы с захватами дистанционного управления.

При подъеме фермы за две точки в ее поясах могут возникнуть усилия, противоположные расчетным: верхний пояс будет растянут, нижний - сжат. При недостаточной жесткости поясов они могут изогнуться из плоскости ферм. Чтобы избежать такой деформации, следует захватывать фермы за узлы, расстояние между которыми примерно равно 0,67 L (L — длина фермы), или захватывать фермы за четыре точки.

Если эти меры по расчету не обеспечивают достаточной устойчивости поясов ферм, то их нужно усилить брусьями или пластинами, которые закрепляют с двух сторон болтами или хомутами.

Для предотвращения раскачивания блоков или ферм при подъеме к их концам должны быть прикреплены две пеньковые оттяжки, которыми монтажники придерживают и направляют фермы.

Блоки и фермы поднимают на высоту, превышающую отметку опоры на 0,5-1 м, затем медленно опускают, наводя их монтажными ломиками на опорные болты, и сразу же закрепляют. Когда фермы монтируют по одной, начинают всегда со связевой панели. Первую ферму раскрепляют не менее, чем четырьмя временными расчалками, и сразу же после установки второй фермы монтируют постоянные связи. Каждую последующую ферму до снятия стропов крепят к установленным постоянными или временными связями.

Для установки ферм на смонтированные колонны навешивают подмости, а на фермы перед установкой временных или постоянных связей надо навешивать подмости вдоль нижнего пояса по всей его длине. При работе на верхнем поясе пользуются переносными люльками. Кроме того, до подъема ферм на каждой из них закрепляют трос для безопасного перемещения монтажников по нижнему поясу.

После установки, выверки и закрепления очередного блока или фермы на них укладывают плиты покрытия симметрично относительно середины пролета (от середины к краям). При наличии фонарей плиты укладывают от фонаря к краям симметрично по обе стороны от него, а потом - по фонарю от края к краю.

5. Себестоимость строительства и пути ее снижения.

Себестоимость строительно-монтажных работ (СС) определяется по формуле

где ПЗ - прямые затраты; НР - накладные расходы.

Себестоимость продукции строительной организации — это затраты предприятия, связанные с производством и реализацией строительной продукции.

Различают следующие виды себестоимости: фактическая, сметная и плановая.

Фактическая себестоимость — сумма затрат произведенных конкретной строительной организацией в ходе выполнения заданного комплекса работ в сложившихся условиях производства.

Сметная себестоимость — определяется проектной организацией в ходе составления необходимого комплекса проектных документов по сметным ценам в масштабе, действующем в момент расчета. Она является базой для расчета плановой себестоимости.

Плановая себестоимость — это прогноз величины затрат на выполнение определенного комплекса строительно-монтажных работ. Планирование затрат на производство работ осуществляется в установленные договором сроки на строительство при наиболее рациональном и эффективном использовании реально находящихся в распоряжении организации производственных ресурсов, обеспечении безопасности условий труда, соблюдение правил техники безопасности эксплуатации основных фондов и т.д.

7

Плановая себестоимость используется для определения прибыли и возможностей производственного и социального развития предприятия.

Плановая себестоимость может быть определена технико-экономическим расчетом по статьям затрат на основе плана мероприятий повышения технического и организационного уровня производства по сравнению с предусмотренными в проектно-сметной документации.

Пути снижения себестоимости строительства

Содержание и сущность программы по снижению себестоимости зависят от специфики предприятия, текущего состояния и перспективы его развития.

В общем, в ней должны быть отражены следующие моменты:

-комплекс мероприятий по более рациональному использованию материальных ресурсов (внедрение новой техники и безотходной технологии, позволяющей более экономно расходовать сырье, материалы, энергию, внедрение и использование более прогрессивных материалов, улучшение качества продукции и др.);

-мероприятия по улучшению использования основных фондов (улучшение качества ремонта и обслуживания машин и оборудования, повышение уровня квалификации персонала, обслуживающего машины и оборудование, внедрение более прогрессивных машин и оборудования и др.);

-мероприятия по улучшению использования рабочей силы (определение и поддержание оптимальной численности персонала, повышение уровня его квалификации, применение прогрессивных систем и форм оплаты труда, улучшение условий труда, механизация и автоматизация всех производственных процессов и др.);- мероприятия, связанные со снижением накладных расходов, совершенствование организации производства и труда, совершенствование организационно структуры управления фирмой и др.