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%.

Энергоблоки с реакторами РБМК электрической мощностью 1000 МВт (РБМК-1000) 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 повышении 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 4800 МВт, чему соответствует электрическая мощность 1500 МВт. Такие реакторы РБМК-1500 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.

Реакторный зал установки РБМК-100


Блочный щит управления энергоблока

Коммуникация газовых и дренажных труб низа реактора РБМ-К7.сб.174. - Трубопроводы ? 426x14 мм отвода паро-гаэовой смеси из РП (2 шт.), каждый с двумя отводами ? 325x14 мм, вваренными в решетки схемы "ОР" РБМ-К7.сб.174-1 /Л.66, 67/, на участке от гидрозатворов пом. 215 до низа аппарата. Подвод азотно-гелиевой смеси от УОГ осуществляется по трубопроводу 108x5 мм вваренного в трубопроводы отвода парогазовой смеси ? 426x14 мм в пом. 215. Запирание азотно-гелиевой смеси в трубопроводах ПГС осуществляется уровнем воды на 5-ой тарелке правой башни локализации. - Дренажные трубопроводы РБМ-к7.сб.174-2 /Л.68/. Связаны со спецканализацией бл. "А"-1 /Л.5/. Дренаж предусмотрен для чехлов БИК, трубопроводов азотно-гелиевой смеси и газовых полостей реактора (см. табл. 3.5.). К этой группе трубопроводов примыкает коммуникация дренажа нижних трактов каналов СУЗ РБМ-К15.сб.85 /Л.70/. Таблица 3.7. Газовые полости и оборудование Дренажные трубопроводы Количество Диаметр, мм РП 2 121x10 ВМКП 4 48x4 МРП 6 48x4 НМКП 4 48x4 Чехлы БИК 24 38x5 Сб.174-1 2 57х3,5 Сб.28 235 14x2 - Трубопроводы подвода ? 57x8 мм и отвода ? 70x6 мм азота из схемы "ОР" и НМКП РБМ-К7.сб.174-3 /Л.69/. 3.8.4. Коммуникация газовых и водяных труб верха, реактора РБМ-К7.сб.175. - Трубопроводы ? 426x14 мм отвода парогазовой смеси (ПГС) из РП (2 шт.), каждый с двумя отводами ? 326x14 мм, вваренными в решетки схемы "E", РБМ-К7.сб.175-2 /Л.71/. - Трубопроводы подвода ? 57x8 мм и отвода ? 70x6 мм азота их схемы "Е", ВМКП, МРП РБМ-К7.сб.175-3 /Л.71/. - Трубопроводы подвода и отвода воды из отсеков схем "Л" и "Д" ? 76x6 мм РБМ-К7.сб.175-1 /Л.71/. 3.8.5. Коммуникация дренажа с плитного настила схемы "Г" РБМ-К5.сб.176 /Л.72/. Дренаж с плитного настила осуществляется трубопроводами ? 57x3,5 мм в четыре дренажных бака сбора обмывочных растворов, расположенные под перекрытием монтажного проема (см. п.п. 3.1.6.).

В настоящее время в России, как уже было сказано, единственным постоянно действующим коммерческим реактором-размножителем является БН-600 (Третий блок Белоярской АЭС). Компоновка реакторной установки интегральная, бакового типа - активная зона, насосы, промежуточные теплообменники и биологическая защита размещены в корпусе реактора. Пространство между уровнем теплоносителя и крышкой реактора заполнено аргоном. Схема энергоблока трехконтурная: теплоноситель первого и второго контура - натрий, третьего контура - вода.


Атомные станции с реакторами РБМК 1000