Ядерные реакторы
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
?ие поглощения нейтронов в конструкционных материалах даёт возможность использовать более дешёвое ядерное топливо с низким обогащением урана (по первоначальному проекту - 1,8 %). Преобразование энергии в блоке АЭС с РБМК происходит по одноконтурной схеме. Кипящая вода из реактора пропускается черезбарабаны-сепараторы. Затем насыщенный пар (температура 280 C) 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. РБМК это Реактор Большой Мощности Канальный, цифра 1000 это 1000 МВт электрической энергии, которые получаются после преобразования. В самом общем виде реактор представляет собой цилиндр, составленный из графитовых блоков, помещенный в бетонную шахту. Диаметр, этого цилиндра, около 12 м, а высота около 8 м. Реактор окружен боковой биологической защитой в виде кольцевого бака с водой. Этот цилиндр пронизывают 1693 топливных канала, представляющих собой трубки из сплава циркония диаметром 88 мм и толщиной 4 мм. В топливном канале устанавливается тепловыделяющая сборка (ТВС). ТВС в РБМК состоят из двух частей верхний и нижней, каждая из которых содержит 18 твэлов стержневого типа из таблеток спеченной двуокиси урана (UO2), заключенных в оболочки из циркониевого сплава.
Рис.2. Реактор РБМК
. Активная зона, 2. Трубопроводы водяных коммуникаций, 3. Нижняя биологическая защита, 4. Раздаточный коллектор, 5. Боковая биологическая защита. 6. Барабан-сепаратор, 7. Трубы пароводяных коммуникаций, 8. Верхняя биологическая защита, 9. Разгрузочно-загрузочная машина, 10. Съёмный плитный настил, 11. Тракты топливных каналов, 12. Опускные каналы, 13. Напорный коллектор, 14. Всасывающий коллектор, 15. ГЦН (гл. циркуляц. насос).
Высота столбика таблеток 3.5 м, диаметр твэла 13.5 мм. Теплоноситель, вода, движется в каналах снизу в верх, омывая ТВС (см. рис.3) и снимая тепловую энергию. Подвод теплоносителя осуществляется к каждому каналу, существует возможность регулировать расход воды через канал.
.
Схема ТВЭЛов 1. Подвеска 2. Направляющий хвостовик 3. Несущий стержень 4. Верхняя тепловыделяющая сборка 5. Нижняя тепловыделяющая сборка 6. Наконечник
В связи особенностями физики реактора тепловая энергия выделяется неравномерно по объему. В каналы с большей мощностью подается большее количество воды.
Проходя по каналу часть воды испаряется, в каналах с максимальной мощностью массовое паросодержание на выходе достигает 20 %, среднее паросодержание на выходе из реактора 13 %. Одним из преимуществ РБМК пред ВВЭР, является возможность перегрузки выгоревшего топлива без остановки реактора. Загрузка топлива в реактор осуществляется с помощью разгрузочно-загрузочной машины (РЗМ, 9 на рис.2). При перегрузке канала РЗМ герметично соединяется с верхней часть канала, в ней создается такое же давление, как и в канале, отработанная ТВС извлекается в РЗМ свежая ТВС устанавливается в канал.
Металлоконструкции реактора
Металлоконструкции реактора выполняют опорно-несущие функции и функции биологической защиты. Схема С - опорная конструкция реактора, изготовлена в виде креста и передает нагрузки от реактора на крестообразную фундаментную плиту из жаропрочного бетона на дне шахты реактора.
Схема ОР - несущая конструкция графитовой кладки и труб нижних водяных коммуникаций, состоит из цилиндрической обечайки, верхней и нижней решеток. В отверстия решеток вварены тракты для топливных каналов и каналов системы управления и защит реактора. Полость конструкции засыпана серпентинитом.
Схема Е - несущая конструкция для каналов, кассет, оборудования системы управления и защиты, труб пароводяных коммуникаций и плитного настила, по устройству подобна схеме ОР. Схема КЖ - цилиндрический кожух реактора с блоком компенсаторов вместе со схемами Е и ОР образует герметичное реакторное пространство (РП). Схемы Л и Д - кольцевые баки боковой биологической защиты. Резервуары разделены на 16 герметичных отсеков, заполненных водой, циркуляция и охлаждение воды осуществляется насосно-теплообменной установкой. Схема Л является опорной конструкцией для схемы Е, усилия от которой передаются через 16 Катковых опор.
Рис.3 Схема Э перекрывает снизу монтажный проем между стеной шахты и схемой КЖ, заполненный песчаной засыпкой.
Схема Г вместе с плитным настилом образуют защиту центрального зала от излучений реактора. Плитный настил перекрывает проем над реактором и образован из плит и блоков, опирающихся на тракты каналов. Полости плит и блоков заполнены железобарий - серпентинитовым камнем.
Реактор РБМК-1000 спроектирован для четырёх блочных АЭС: Ленинградской, Курской, Чернобыльской и Смоленской.
. Графитовая кладка 2. Технологические каналы 3. Реакторное пространство 4. Бетонная шахта 5. Схема "С" 6. Схема "ОР" 7. Схема "Е" 8. Схема "КЖ" 9. Схема "Л" 10. Схема "Д" 11. Схема "Э" 12. Схема "Г" 13. Плитный настил 14. Песчаная засыпка.
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 оружейногоплутония; замена топлива без остановки реактора благодаря независимости каналов друг