Атомные станции с реаторами РБМК-1000

Атомные станции с реакторами РБМК-1000
  • Реактор Большой Мощности Канальный (РБМК
  • Конструкция реактора РБМК-1000
  • ТВС
  • Запорно - регулирующий клапан
  • Тепловыделяющие сборки
  • Результаты исследования защиты и радиационной
    безопасности АЭС с реакторами РБМК-1000
  •  МКЭР — Многопетлевой Канальный Энергетический Реактор
  • 5-й энергоблок Курской АЭС (РБМК-1000 3-го поколения)
  • Аварии на энергоблоках с РБМК
  • Особенности атомной энергетики
  • Выбросы и сбросы вредных веществ при эксплуатации АС
  •  

    Развитие концепции канального уран-графитового реактора осуществляется в проектах МКЭР — Многопетлевой Канальный Энергетический Реактор

    Характеристики РБМК

    Характеристика

    РБМК-1000

    РБМК-1500

    РБМКП-2400
    (проект)

    МКЭР-1500
    (проект)

    Тепловая мощность реактора, МВт

    3200

    4800

    5400

    4250

    Электрическая мощность блока, МВт

    1000

    1500

    2000

    1500

    КПД блока, %

    31,3

    31,3

    37,0

    35,2

    Давление пара перед турбиной, атм

    65

    65

    65

    65?

    Температура пара перед турбиной, °C

    280

    280

    450

    Размеры активной зоны, м:

     

     

     

     

        высота

    7

    7

    7,05

    7

        диаметр (ширина×длина)

    11,8

    11,8

    7,05×25,38

    14

    Загрузка урана, т

    192

    189

    220

    Обогащение, % 235U

     

     

     

     

        испарительный канал

    2,6-3,0

    2,6-2,8

    1,8

    2-3,2

        перегревательный канал

    2,2

    Число каналов:

     

     

     

     

        испарительных

    1693-1661[3]

    1661

    1920

    1824

        перегревательных

    960

    Среднее выгорание, МВт·сут/кг:

     

     

     

     

        в испарительном канале

    22,5

    25,4

    20,2

    30-45

        в перегревательном канале

    18,9

    Размеры оболочки твэла (диаметр×толщина), мм:

     

     

     

     

        испарительный канал

    13,5×0,9

    13,5×0,9

    13,5×0.9

    -

        перегревательный канал

    10×0,3

    Материал оболочек твэлов:

     

     

     

     

        испарительный канал

    Zr + 2,5 % Nb

    Zr + 2,5 % Nb

    Zr + 2,5 % Nb

    -

        перегревательный канал

    Нерж. сталь

    Конструкция

    Одной из целей при разработке реактора РБМК было улучшение топливного цикла. Решение этой проблемы связано с разработкой конструкционных материалов, слабо поглощающих нейтроны и мало отличающихся по своим механическим свойствам от нержавеющей стали. Снижение поглощения нейтронов в конструкционных материалах даёт возможность использовать более дешёвое урана (по первоначальному проекту — 1,8 %).

    РБМК-1000]

    Схема энергоблока АЭС с реактором типа РБМК

    Схема энергоблока АЭС с реактором типа РБМК

    Тепловыделяющая сборка реактора РБМК

    Тепловыделяющая сборка реактора РБМК:
    1 — дистанционирущая проставка
    2 — оболочка твэл
    3 — таблетки ядерного топлива

    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, через каждое из которых проходит труба давления (также называемая технологическим каналом (ТК)). Центральная часть трубы давления, расположенная в активной зоне, изготовлена из сплава циркония с ниобием (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.

    При проектировании энергоблоков РБМК, в силу несовершенства расчетных методик, был выбран неоптимальный шаг решетки каналов. В результате реактор оказался несколько перезамедлен, что приводило к положительным значениям парового коэффициента реактивности в рабочей области, превышающим долю запаздывающих нейтронов. До аварии на Чернобыльской АЭС используемая методика расчета кривой парового коэффициента реактивности (программа BMP), показывала, что несмотря на положительный ПКР в области рабочих паросодержаний, по мере роста паросодержания эта величина меняет знак, так что эффект обезвоживания оказывался отрицательным. Соответственно состав и производительность систем безопасности проектировалась с учетом этой характеристики. Однако, как оказалось после аварии на Чернобыльской АЭС, расчетное значение парового коэффициента реактивности в областях с высоким паросодержанием было получено неверно: вместо отрицательного, он оказался положительным[4]. Для изменения парового коэффициента реактивности был выполнен ряд мероприятий, в том числе в некоторые каналы вместо топлива установлены дополнительные поглотители. В последующем, для улучшения экономических показателей энергоблоков с РБМК дополнительные поглотители извлекались, для достижения заданных нейтроно-физических характеристик стали применять топливо более высокого обогащения с выгорающим поглотителем (оксид эрбия).

    В каждом топливном 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. По первоначальному проекту обогащение по урану-235 составляло 1,8 %, но, по мере накопления опыта эксплуатации РБМК, оказалось целесообразным повышать обогащение[5][6]. Повышение обогащения в сочетании с применением выгорающего поглотителя в топливе позволило увеличить управляемость реактора, повысило его безопасность, однако ухудшило его экономические показатели. В настоящее время осуществляется переход на топливо с обогащением 3,0 %.

    Реактор РБМК работает по одноконтурной схеме. Циркуляция теплоносителя осуществляется в контуре многократной принудительной циркуляции (КМПЦ). В активной зоне вода, охлаждающая твэлы, частично испаряется и образующаяся пароводяная смесь поступает в барабаны-сепараторы. В барабан-сепараторах происходит сепарация пара, который поступает на турбоагрегат. Остающаяся вода смешивается с питательной водой и с помощью главных циркуляционных насосов (ГЦН) подается в активную зону реактора. Отсепарированный насыщенный пар(температура ~284 °C) под давлением 70—65 кгс/см2 поступает на два турбогенератора электрической мощностью по 500 МВт. Отработанный пар конденсируется, после чего, пройдя через регенеративные подогреватели и деаэратор, подается с помощью питательных насосов (ПЭН) в КМПЦ.

    Реакторы РБМК-1000 установлены на Ленинградской АЭС, Курской АЭС, Чернобыльской АЭС, Смоленской АЭС.

    Турбины тепловых и атомных электростанций