ЭЯР - КР №1

Герметичная емкость - цилиндрический сосуд с эллиптическим днищем, полный объем 60 м³ изготовленный из углеродистой стали с наплавкой внутри 7мм нержавейки.

Предохранительные клапаны – для защиты герметичной емкости САОЗ от повышения давления более допустимого

Основные технические характеристики:

Номинальное давление 60 кгс/см²

Номинальный уровень 650 см

Внутренний диаметр 3215 мм

Давление испытаний на прочность 85 кгс/см²

Рабочая температура 20^о – 60 ^о С

Объем водного раствора 50 м³

Объем газа 10 м³

Одна из задач организации водно-химического режима САОЗ связана с потерей герметичности первого контура и потерей герметичности оболочек ТВЭЛов, уменьшить образование летучих радионуклидов и йодов, которыми определяется радиационная опасность выхода радионуклидов за пределы защитной оболочки.

30

Корпус один из наиболее важных и ответственных элементов конструкции.

Герметичный объем, создаваемый корпусом крышкой совместно с другим оборудованием первого контура является кроме того, важнейшим элементом системы радиационной безопасности.

В процессе эксплуатации корпус постоянно находится в поле нейтронного излучения активной зоны, что приводит к постепенному изменению механических свойств металла, из которого изготовлен корпус. Корпус подвергается действию периодически меняющихся нагрузок, связанных с колебаниями температуры и давления теплоносителя даже при нормальной эксплуатации, плановых остановках для перегрузки топлива.

Корпус ВВЭР-440 – высокопрочная низколегированная углеродистая сталь 48ТС-3-40:

- при 20 ^оС σ_в=580 – 750 МПа, σ_о,г=440 МПа, δ=14%, НВ=187 – 229

- при 350 ^оС σ_в=500 МПа, σ_о,г=400 МПа δ=14%,

Легирующими добавками в этом случае являются Хром (до 3%) молибден (до 0,8%) и ванадий (до 0,35%). Эта сталь обладает достаточной радиационной стойкостью, хорошо сваривается и при соответствующем подборе водного режима коррозионно устойчива.

Корпус серийного ВВЭР-440 имеет массу более 200 т, а внутренний объем корпуса превышает 120 м³

Верхняя часть корпуса выполняется в виде цельнокованого фланца с отверстиями для шпилек, на которые крепится крышка корпуса. Крышка корпуса ВВЭР-440 крепится на 60 шпильках М140х6, материал шпилек – сталь 32Х1МФ с максимальной рабочей температурой до 500 ^оС.

Под гайки шпилек устанавливаются 2 сферические шайбы, позволяющие предохранить шпильки от действия изгибающего момента из-за возникающих неточностей изготовления сопрягаемых крепежных элементов.

Крышка изготавливается из того же материала что и корпус. На крышке имеется фланец для уплотняющего наживного кольца и система отверстий для штанг приводов СУЗ, для выводов детекторов контроля энерговыделений и температуры. Масса крышки с патрубками – 44,5 т.

Для получения качественной сварки крышки с указанными патрубками, изготовленными из стали 08Х18Н10Т по внешней поверхности сферической части крышки делают наплавку из той же стали. Толщина наплавки - 13 мм.

Основным элементом уплотнения главного разъема крышка – корпус является торовый компенсатор с двумя парами никелевых кольцевых прокладок. Особенность данного уплотнения – наличие отдельного прижимного кольца, что позволяется регулировать усилие на уплотняющий разъем с помощью винта без изменения усилия затяжных силовых шпилек. На крышке реактора жёстко установлена система труб, в которых размещены исполнительные механизмы системы СУЗ, детекторы температурного контроля, контроля энерговыделений и другие.

Корпус реактора с крышкой(с верхним блоком), установленный в шахту, кольцевым буртом опирается на кольцевой бак, являющийся одновременно силовым элементом и элементом радиационной защиты.

31

Внутрикорпусные устройства: шахта,тепловые экраны,выемная корзина а з,блок защитных труб в различных р-рах.

Шахта р-ра ВВЭР-440 с тепловым экраном выполняет обе основные функции: является несущей конструкцией внутрикорпусных элементов и служит для разделения опускного и подъёмного потоков т/н.

конструкция шахты разработана таким образом, что макс. упрощается разборка внутрикорпусных устройств и их извлечение из корпуса для осмотра и контроля сост. внутр. поверхности корпуса. в нижней части шахты сделан узел крепления.шахты к корпусу,допускающий осевые компенсации темп-ных удлинений шахты относ-но корпуса. В средней части шахты,в зоне, совпадающей по расположению с а.з.,расположен тепловой экран,назначение кот-го -снизить поток нейтронов и гамма квантов на корпус р-ра.На р-ре ВВЭР-440 тепл-ой экран приварен к обечайке шахты и опирается на ребра крепления.Днище фиксируется в сборке с помощью спец. вставок и шпонок.Верх. и нижн. плиты днища пронизаны сист-ой обсадных труб,в кот-е опускаются топливные части кассет СУЗ.В нижней части каждой обсадной трубы расположено ремпфирующее гидравлическое уст-во,снижающее ударную нагрузку на кассеты СУЗ при падении.

Выемная корзина предназначена для размещения рабочих кассет и кассет СУЗ.соответственно здесь и набирается из отдельных кассет а.з. р-ра.Внутри корзины на уровне установки головок кассет приварен граненый пояс .Конфигурация его внутр. контура соответствует наружной конфигурации а.з.Между гранёным поясом и днищем корзины установлены вытеснители воды.для уменьшения протечек между корзиной и шахтой на наружной пов-ти нижней части корзины сделано лабиринтное уплотнение.Под а.з.-блок защитных труб, кот-ый предназначен для дистанционирования кассет а.з.,уравновешивания усилий всплытия кассет из-за перепада давления на а.з. На внешней пов-ти защитных труб крепятся каналы вывода детекторов темп-го контроля и контроля энерговыделения.масса блока в сборе 23,8т.

В совр-х ВВЭР обычно используется кластерная сист. регулирования. Конструкция БЗТ при использовании кластерной сист регулирования существенно видоизменяется и усложняется.Блок как бы разбивается по высоте на 2-е части.непосредственно над а.з. р-ра число защитных труб значит-но увелич.Все внутрикорпусные устройства р-ра ВВЭР работают в весьма сложных условиях: агрес. среда,достаточно высокая темп-ра(300-320),мощные потоки нейтронов и гамма квантов из а.з. р-ра,поэтому для внутрикорпусных устройств отечественных р-ров используется 08ХI8HIOT сталь.

32. + и - ЯР с графит. замедлителем и водным т/н

В а.з. графитовых р-ров размещены топливо,замедлитель и т/н.В графит. р-рах возможно использование различных т/н среди кот-х широкое применение получили об.вода и газ. В отличии от ВВЭР эти р-ры имеют большие размеры,что определяется свойтствами графита как замедлителя. Замедляющая способность графита намного меньше,чем воды,поэтому для получения спектра тепловых ней-нов доля графита в а.з. весьма велика.

+ графита замедлителя - его чрезвычайно слабая способность поглощать нейтроны -->в этих р-рах можно получить весьма благоприятный баланс ней-нов и в качестве топлива использовать природный уран. графит-распространённый в природе и доступный для использования материал,производство его достаточно хорошо освоено,химически он довольно стоек,обладает хорошей Тпр,допускает сравнительно высокие раб. темп-ры.Благодаря редкой решётке графитовых р-ров и большому числу парал-ных каналов перегрузку топлива можно можно производить на ходу,не останавливая р-р и не снижая нагрузку.

При конструировании графитовых р-ров необх. иметь в виду, что загрузка графита должна быть рассчитана практически на весь ресурс работы ЯР,так как замена его,как правило, затруднительна.при этом надо учесть, что графит изменяет свойства при облучении и при замедлении темп-ры.

особенно это сказывается на изменении Тпр-ти и размеров. Кроме того, при конструировании следует учитывать анизотропию графита. Опыт эксплуатации р-ров показывает,что графит работает надежно достаточно длительное время. Графит совместим со многими мат-ми, в том числе с яд. топливом.

33

Циркуляция теплоносителя осуществляется по двум симметрично расположенным контурам. Реактор размещен в бетонной шахте размером 21.6*21.6*25.5м. Нижняя плита толщиной 2м и диаметром 14м. сост. Из обечайки и 2-х листов, в кот.герметично вварены трубные проходи для топливных каналов и каналов СУЗ. Весь обьем внутри плиты между проходами заполнен серпинитом, благодаря чему он явл.биологической защитой.

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 ,креплящихся к бетонному основанию шахты реактора.на верхнем торце бака на 16 катковых опорах установлена верхняя плита аналогичная о конструкции с нижней.Нижняя и верхняя плиты соединены между собой герметичным кожухом из листового праката толщиной 16 мм.В нижней части кожуха имеются компенсаторы линейного удлинения.

Т.о. между кожухом и боковой защитой образуется кольцевая,также герметичная полость.Внутри герметичного кожуха реактора на нижней плите установленная графитовая кладка, состоящая из вертикальных графитовых колон.

В отверстиях периферийных колон установлены металлические охлаждаемые водой штанги, фиксирующие графитовую кладку, при перемещених в радиальном направлении. Каждая графитовая колона установлена на опорный стакан , прикрепленный к нижней плите. Для кладки используется графит плотностью 1.05 гр/см^3.

Внутренняя полость ревктора заполнена прокачиваемой через кладку азотно-гелиевой смесью с небольшим избыточным давлением, благодаря чему обеспечивается нейтральная атмосфера для находящегося при высокой температуре графита, что предотвращения его выгорания.

В результате добавки Гелия увеличивается теплопроводность газовой смеси и улучшаются условия теплоотвода от графитовой кладки к т/н.

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 проходов стояков по индивидуальным импульсным трубкам, проложенным на верхней плитой.Газ в эти трубки поступает снизу кладки, проходя в доль канала газ увлажняется что и определяется анализом влажности газа.

В вертикальные сквозные отверстия, образованные стояками нижней и верхней плит и отверстиями в графитовых колонах, вставляются топливные каналы и каналы СУЗ.

34

4 последних ряда по периферии колонн служат боковым отражателем .

Состав А.З.:

- 1693 технологических канала.

- 179 каналов СУЗ.

- датчики температуры и энерговыделения.

- сверху на каждую колону устанавливается плита, размер 250х250х200 мм. – биологическая защита.

Трубы технологических каналов состоят из 3 частей. Труба вторая 88х4 мм.. Верхняя труба 95х5 мм.. Нижняя труба 60х5,5 мм..

Нижний и верхний тракты технологических каналов.

Верхний – для крепления технологических каналов, направления технологических каналов и кассет при установки; герметизации канала; установки защитных плит; создания уплотнения при стыковке с разгрузочно-загрузочной машиной.

Нижний – для укрепления в нижней плите металлоконструкции.

Состав верхнего тракта:

- труба в сборе

- стояк на котором производится опора

- фланец для опоры

Состав нижнего тракта:

- труба

- сильфонный компенсатор

В ТВС 18 твэлов, расположенных по двум окружностям, диаметрами 32 и 62 мм. по 6 и 12 штук соответственно.

В составе ТВС центральная труба -15 мм.

ТВЭЛы скреплены по длине 11-ю дистанционирующими решотками.

35

Канал представляют собой трубчатую конструкцию, состоящую из центральной , выполненной из циркониевого сплава ,

Части на высоте а.з ив нижних и верхних концевых частей , выполненных из нерж. стали. Концевые части присоединяются к

централ . трубе через специальные переходники «Сталь-Ze» . Цирк. Часть топливного канала изготовлена из трубы d=88*4 мм . Канала СУЗ из трубы d=88*3 мм. Каналы привариваются к внутренней поверхности стояков верхней плиты соединяющиеся через сильфонные узлы , обеспечивающие компенсацию линейных удлинений канала при разогреве и в результате осевой ползучести Zr сплава, тем самым в пределах реактора формируется тракт для т/н образуемый собственно технологическим каналом и частью стояков верхней плиты выше шва приварки каналов к этим стоякам. На Zr часть канала надеты разрезанные графитовые кольца через одно плотно облегают трубы канала прижаты к поверхности отверстия графитовой кладки . Разрезные кольца обеспечивают теплопередачу от графитовой кладки к т/н. протекающему в канале и дают возможность изменятся размером каналов за счет ползучести и отверстия в графите за счет усадки. К нижним частям каналов приварены трубопровод для подвода в топленых каналах и для отвода в каналах СУЗ т/н. К стоякам выше мест сварки в них каналов также приварены трубопроводы для отвода т /н. в топливных для подвода – в каналах СУЗ . Труб-д подвода воды к топливным каналам – нижние водяные коммуникации – имеют d=57 мм. =35 мм.

Вода в них поступает из НН групповых коллекторов. Индивидуальные труб-ды. Для отвода пароводяной смеси от каналов к Сепараторам- паровод. коммуникации образуют два ряда перед входом в каждый сепаратор . Между этими рядами установлен. спец. Коробка с биолог. Защитой, внутри которых перемещаются детекторы контроля герметичности оболочек ТВЭЛов.

36

ТВС представляет собой два пучка из 18 стержневых ТВЭЛов, подвешенных один над другим на специальных подвесках в технологических каналах. Высота одного пучка составляет 3,5 м. В качестве ЯТ используется UO₂ с обогащением 1,8…2,4%. Оболочки ТВЭЛов – сплав Циркония и Ниобия. Наружный диаметр ТВЭЛов 13,6Х0,9 мм.

Использование стержневых ТВЭЛов с UO₂, подобным ТВЭЛам реакторов ВВЭР, удешевило стоимость ТВС.

Освобождение верхнего торца реактора от подводящих коммуникаций упростило выбор размещения приводов СУЗ и оборудования по перегрузке топлива.

Перегрузка ЯТ возможна на ходу без сброса нагрузки.

Для этого изготовлена специальная загрузочно-разгрузочная машина, которая может сочлениться с любым каналом и обеспечить ежесуточную выгрузку и загрузку пяти ТВС.