Balakovskaya - Основное оборудование РО

101

Нижняя часть шахты удерживается от вибрации шпонками, приваренными к виброгасителям корпуса и входящими в вертикальные пазы шахты.

На горизонтальной поверхности фланца шахты размещены 3 торовых сектора, изготовление из нержавеющих труб 63х5 мм,

наружная и внутренняя поверхности которых электрохимпо лированы или светло-травлены, и закреплены тремя шпильками М 20 кажды й. Закрепление шахты в верхней части обеспечено посредство м упругих элементов из труб 63х5, и шпонок, закрепленных на фланце корп уса.

При затяжке главного уплотнения реактора эти трубы упруг о деформируются, создавая распорное усилие между крышкой и шахтой. Во фланце выполнено 24 резьбовых гнезда М 48, предназначенных для закрепления устройства для ее подры ва и транспортировки в вертикальном положении.

Снаружи на фланце шахты имеются двенадцать пазов шириной 100 мм для ориентации ее по углу в плане. Шпонки,входящие в эти пазы привариваются к внутренней поверхности фланца корпуса. Н а внутренней поверхности фланца шахты имеются три направл яющих паза длинной 410 мм для ориентации установки блока защитных труб и устройства для транспортировки шахты.

В верхней части шахты выполнены отверстия для прохода теплоносителя в выходные патрубки Ду850 корпуса реактора. Напротив верхних тепловых рубашек патрубков САОЗ в шахте выполнены два отверстия диаметром 300 мм, через которые борн ый раствор подается на активную зону реактора при срабатыва нии запорной арматуры на трубопроводах САОЗ.

На наружной части обечайки с днищем выполнены 8 продольны х пазов шириной 100 мм, оканчивающихся сквозными окнами. Окна предназначены для установки шпонок по месту на скобы - кронштейны, приваренные при изготовлении корпуса к внутр енней наплавке корпуса реактора. Такая конструкция шахты обесп ечивает тепловое перемещение ее вниз и закрепление от вибрации.

Закрепление шахты в средней части обеспечено посредство м прижатия (защемления) ее по периметру к разделительному к ольцу корпуса при разогреве шахты. Нижняя часть шахты фиксируется в плане шпонками, закрепленными на кронштейнах, приваренны х к цилиндрической части корпуса.

От перемещений вверх (всплытие и вибрация) при работе насо сов шахту удерживают упругие элементы из труб 63х5. От вибрации в поперечном направлении шахта удерживается в 3-х сечениях. От падения вниз шахта удерживается фланцем и упорами на днищ е. Закрепление верхней части шахты в корпусе допускает темп ературные осевые и радиальные перемещения ее относительно корпуса .

Один раз в 4 года шахта должна выниматься из корпуса и подвергаться полному профилактическому осмотру и, при необходимости, ремонту в специальной шахте ревизии ВКУ.

В шахте реактора В-320 на внутренней части ее на высоту выгор одки привариваются шесть вертикальных рядов вытеснителей, ко торые служат направляющими при установке и извлечении выгород ки из шахты. На наружной цилиндрической части выгородки реакто ра В- 320 имеются соответствующие продольные пазы. Крепление выгородки от вертикального перемещения производится ше стью трубами, которые ввертываются в граненый пояс шахты, а в ве рхней части стопорящие гайки труб прихватываются к выгородке.

Таким образом, подытожив все вышеприведенное, можно сказа ть, что в обоснование функциональной работоспобности шахты внутрикорпусной приняты следующие конструктивные решен ия:

кривизна эллиптического днища шахты больше кривизны днища корпуса, в днище шахты выполнены выступающие упоры. Это обеспечивает во всех проектных авариях (включая МПА) между днищем шахты и днищем корпуса гарантированный зазор для прохода теплоносителя в активную зону; пазы в опорных трубах шахты (и на плите БЗТ) под фиксирующие штыри ТВС обеспечивают четкое ориентирование ТВС в плане;

опорные трубы передают на эллиптическое днище равномерн о распределенные нагрузки от ТВС активной зоны, что особенн о

1-защитная труба

2-корпус

3-защитный каркас

4-средняя плита

5-опорная обечайка

6-труба для образцов-свидетелей

7-стояк

8-опорный фланец

Конструкция блока защитных труб (БЗТ)

существенно при возникновении больших перепадов 102 давления на ВКУ в аварийных ситуациях, например, при разрыве входного трубопровода ДУ 850; верхняя перфорированная обечайка шахты обеспечивает

свободный вход в межтрубное пространство БЗТ воды из САОЗ.

Блок защитных труб (БЗТ)

Предназначен для фиксации и дистанционирования головок тепловыделяющих сборок, удерживания тепловыделяющих сборок от всплытия во всех режимах работы реактора, включая аварийн ые ситуации, защиты органов регулирования и штанг приводов с истемы управления и защиты реактора от воздействия потока тепло носителя (температура теплоносителя на выходе из АЗ реактора до 320 0С, скорость теплоносителя в ТВС до 6 м/сек, концентрация РБК до 16 гр/л), обеспечения разводки направляющих каналов системы внутриреакторного контроля, обеспечения равномерного в ыхода теплоносителя по сечению активной зоны, размещения сборо к “тепловых” образцов-свидетелей.

Защитная труба СУЗ

1-верхняя плита БЗТ

2-средняя плита БЗТ

3-нижняя плита БЗТ

4-чехол под установку термопары ВРК

5-направляющий каркас для кластера

103

БЗТ представляет собой сварную металлоконструкцию, сост оящую из верхней, средней и нижней плит, связанных между собой перфорированным корпусом и защитными трубами СУЗ, канало в ВРК (ТК и КНИ). Материал БЗТ - сталь 08Х18Н10Т, масса 60 тонн. В 61 защитную трубу установлены направляющие каркасы, в котор ых с помощью приводов типа ШЭМ перемещаются траверсы с регулирующими стержнями. В каждом каркасе защитной трубы предусмотрен плотный канал для установки термометра термоэлектрического. Всего в БЗТ размещено 98 плотных чехлов, в том числе 3 чехла для замера температуры теплоносителя по д крышкой реактора.

Над верхней плитой БЗТ плотные чехлы термометров объедин ены в 14 стояков ТК, которые расположены на периферийной части БЗ Т и проходят через периферийные трубки в крышке верхнего бло ка.

Количество плотных каналов ТК в стояке 7 шт. Радиусы гибов каналов составляют не менее 600 мм. Чтобы исключить попадани е борного раствора в плотные каналы ТК при извлечении и уст ановке БЗТ в реактор, до заполнения шахты реактора борным раство ром на стояки ТК устанавливаются заглушки, при помощи которых уплотняются верхние части стояков ТК и производится пров ерка плотности стояков ТК давлением азота 1.7 кгс/см2 с обмыливанием мест уплотнения.

В верхней плите предусмотрены отверстия для транспортир овки БЗТ.

Между средней и нижней плитами БЗТ, кроме защитных труб с направляющими каркасами, труб с чехлами для термометров, установлено 60 защитных труб, в которых по центру проходит направляющий канал для установки сборки ДПЗ (на реакторе В-320 сборка ДПЗ может быть установлена только в ТВС, в которой отсутствует кластер). Радиусы гиба каналов для сборок ДПЗ составляют не менее 1200 мм. Каналы для сборок ДПЗ над верхней плитой объединяются в 16 стояков ЭВ, по четыре канала в кажд ом стояке. 10 стояков расположены на периферии верхней плиты, 6 стояков ЭВ - в центральной части плиты. Такому расположени ю соответствует размещение патрубков на крыше реактора.

К верхней плите крепится опорная обечайка с фланцем, чере з который БЗТ прижимается крышкой верхнего блока (ВБ) к голо вкам кассет активной зоны реактора. На реакторе В-320 жесткие упоры от всплытия внутрикорпусной шахты конструктивно выполнены на опорном фланце БЗТ в трех местах. На опорном фланце сверху и снизу при помощи винтов крепятся планки. Высота жестких у поров превышает высоту остальной части фланца. Компенсационны е пластины, закрепляемые на опорном бурте БЗТ, обеспечивают проектное положение БЗТ по высоте и зазор 0,5-1,0 мм между опорным буртом БЗТ и фланцем шахты. При значительных перепадах давления между верхней и нижней камерами смеше ния, этот зазор выбирается, при этом перемещения БЗТ или шахты возможны только на величину этого зазора.

Крепление планок на опорном фланце БЗТ для его поджатия верхним блоком и защиты шахты от всплытия

На верхней плите имеются отверстия для транспортировки и 104 технологических операций с БЗТ. Для обеспечения циркуляц ии теплоносителя под крышкой верхнего блока в средней и верх ней плитах предусмотрена перфорация, а во фланце опорной обеч айки - щели.

На внутренней поверхности опорной обечайки размещаются необлучаемые температурные образцы - свидетели корпусно й стали.

Ориентация БЗТ в плане осуществляется с помощью шпонок, приваренных к опорной обечайке БЗТ и входящих в соответст вующие пазы во фланце шахты реактора. В шахте на уровне нижней пли ты БЗТ закреплены шпонки, подогнанные к контактирующим поверхн остям соответствующих пазов, выполненных в БЗТ.

Блок защитных труб ставится нижней плитой на подпружинен ные головки кассет, тем самым поджимая их и препятствуя возникновению их вибрации, и в свою очередь сам через закрепленные в трех местах опорного фланца планки поджим ается сверху фланцем крышки при затяжке главного разъема.

Подведя итог всему вышесказанному, можно сказать, что для обеспечения функционального назначения и конструкционн ой прочности в БЗТ реализованы следующие решения:

выполненные в опорной плите БЗТ отверcтвия со шпоночными пазами обеспечивают точную ориентацию в плане головок ТВ С и совмещение органов регулирования с направляющими каркасами в защитных трубах; отверстия в перфорированной обечайке БЗТ обеспечивают

попадание воды в межтрубное пространство БЗТ и на головки ТВС при срабатывании САОЗ; перфорированная обечайка БЗТ и опорная плита БЗТ

обеспечивают равномерный расход теплоносителя на выход е из ТВС; компенсационные пластины, закрепляемые на опорном бурте

БЗТ, обеспечивают проектное положение БЗТ по высоте и заз ор 0,5-1,0 мм между опорным буртом БЗТ и фланцем шахты. При значительных перепадах давления между верхней и нижней камерами смешения, этот зазор выбирается, при этом перемещения БЗТ или шахты возможны только на величину этого зазора; защитные трубы с направляющими каркасами исключают

динамические воздействия потока теплоносителя на орган ы регулирования (в том числе в аварийных режимах) и, соответственно, их заклинивание.

Выгородка

Выгородка предназначена для формирования активной зоны реактора и дистанционирования периферийных кассет, сниж ает утечку нейтронов из а.з. реактора и служит нейтронной защи той корпуса реактора. Выгородка также уменьшает протечки вод ы помимо активной зоны реактора.

Выгородка редактора В-320, показанная на рисунке, представля ет собой обечайку диаметром 3485 мм, высотой 4070 мм, состоящую из кованных колец, скрепленных между собой с помощью шпилек и фиксируемых в плане друг относительно друга штифтами. Мат ериал выгородки - сталь 08Х18Н10Т, масса 35 тонн. Количество металла в выгородке принято максимальным для эффективного снижен ия потока нейтронов, падающих на корпус реактора.

Внутренняя конфигурация колец повторяет профиль, образо ванный гранями кассет активной зоны. Для охлаждения на кольцах и меются продольные каналы. При установке выгородки на граненый по яс шахты, каналы в выгородке совпадают с отверстиями в гране ном поясе шахты.

В шести сквозных отверстиях выгородки установлены трубы с резьбой в нижней части, предназначенные для жесткого закр епления выгородки в шахте (путем вворачивания их в граненый пояс ш ахты) от всплытия и одновременно используемые под установку да тчиков системы контроля перегрузки (СКП).

105

предварительно

фиксатора, поясе шахты.

ê

шахты и пазы

пазов

поверхности

â

имеют

.

На наружной поверхности в районе вертикальных пазов выгородки на

кольцах выполнены горизонтальные пазы для обеспечения

Конструкция выгородки реактора равномерного охлаждения выгородки в этом районе. В верхне й части выгородки установлены трубы с пазами для байонетно го

захвата контейнерных сборок с образцами-свидетелями кор пусной стали.

В выгородке, кроме отверстий для крепления колец, имеется 72 вертикальных канала для охлаждения выгородки. Одновреме нно эти каналы используются для следующих целей: 6 каналов диамет ром 130 мм используются для труб, крепящих выгородку к шахте, в эт и трубы во время работ по перегрузки топлива устанавливают ся сухие каналы системы перегрузки; 6 каналов, оканчивающихся отверстиями с резьбой М 85, предназначены для транспортировки выгородк и: в 30-ти каналах (на верхнем кольце выгородки) в монтажных условиях приваривают трубы, выступающие над горизонталь ной плоскостью кольца на 35 мм, в которые устанавливаются сборк и с лучевыми образцами-свидетелями и 30 каналов используются для охлаждения.

Все продольные каналы выгородки имеют шайбы (конструктив но в граненом поясе шахты), которые обеспечивают необходимый расход теплоносителя через них.

106

Выем выгородки из реактора производится совместно с шахт ой. Таким образом выгородка неподвижно крепится в нижней час ти в шахте, а верхняя часть выгородки имеет возможность темпер атурного перемещения относительно стенки шахты реактора.

Таким образом, подытожив все вышеприведенное, можно сказа ть, что в обоснование функциональной работоспобности выгородки приняты следующие конструктивные решения:

количество металла в выгородке принято максимальным для эффективного снижения потока нейтронов, падающих на корпус; размещение продольных каналов и кольцевых проточек в

выгородке выбрано из условия наиболее эффективного охлаждения металла выгородки; кольцевая жесткость выгородки и ее закрепление

обеспечивают сохранность ТВС при возникновении больших перепадов давления в аварийных ситуациях (разрыв ДУ 850); при обрыве шахты по поперечному сечению в районе выгородки обеспечивается циркуляция теплоносителя по проектному тракту, благодаря установке выгородки в шахте с небольшим кольцевым зазором.

Оборудование бетонной шахты реактора

Реактор установлен в бетонной шахте, которая является одновременно биологической защитой и опорной несущей конструкцией, внутри герметичной оболочки.

Оборудование бетонной шахты состоит из: фермы опорной;

cильфона разделительного; “сухой” защиты; защиты биологической; деталей закладных;

тепловой изоляции цилиндрической части, зоны патрубков и теплоизоляции верхнего блока; нейтронных измерительных каналов.

Шахта выполнена из обычного бетона и имеет закладные дета ли для крепления реактора и оборудования шахтного объема. Для обеспечения плотности надреакторного объема бокса реак тора, заливаемого водой при перегрузке, устанавливается сильф он. Он приваривается одной стороной к фланцу ГРР, а другой сторо ной к закладной в шахте реактора.

Шахта бетонная разделена сильфоном на два объема:

верхний, заполняемый водой при перегрузке топлива или ремонте ВКУ реактора; нижний, условно разделяемый опорной фермой на шахту зоны

патрубков и шахту цилиндрической части корпуса.

“Сухая” защита предназначена для обеспечения радиацион нотепловой защиты бетона шахты реактора и обеспечения рабо ты ионизационных камер системы контроля нейтронной мощнос ти реактора.

На первых реакторах ВВЭР отсутствовала возможность периодического контроля металла корпуса, в современном В ВЭР-1000 такая возможность предусмотрена: между “сухой” защитой и корпусом реактора имеется свободное пространство с шириной сечения примерно 700 мм.

Сухая защита, используемая в шахте реактора ВВЭР-1000, замени ла использовавшийся ранее для этой цели кольцевой водяной б ак. Для сухой защиты использован серпентинитовый бетон, хорошо удерживающий влагу (и, следовательно, водород) и уменьшающ ий утечку нейтронов из реактора, облицованный нержавеющей с талью.

Нижняя часть шахты, где расположена цилиндрическая часть корпуса реактора, дополнительно покрыта стальфолевой теплоизол яцией, представляющей собой цилиндрическую сборно-секционную металлоконструкцию, секции которой заполнены пакетами л истов толщиной 0,3 мм с дистанционирующими выступами.

В “сухой” защите расположены ядерные измерительные кана лы, предназначенные для перемещения ионизационных камер измерения мощности нейтронного потока реактора.

1-опора закладная упорного кольца

2-ферма опорная

3-сухая защита

4-рельсы для машины осмотра корпуса

5-каналы ИК

6-кольцо закладное

107

108

Теплоизоляция цилиндрической и нижней части шахты реактора

Каналы размещаются по двум концентрическим окружностям бетонной шахты, по 30 каналов в каждой окружности. Из них задействовано по 27 каналов для ИК и их противовесов и по 3 канала из каждой окружности для охлаждения.

По каналам для противовесов также подается воздух для охлаждения бетона шахты и фермы.

Корпус реактора опорным буртом устанавливается и фиксир уется на опорном кольце, закрепленном в опорной ферме бетонной шах ты реактора.

109

Привод ШЭМ

Предназначен для перемещения регулирующего органа сист емы управления и защиты реактора (кластера или ПС).

Приводы СУЗ вместе с органами регулирования являются исполнительными механизмами системы управления и защит ы реактора, с помощью которых осуществляется пуск, регулиро вание мощности и останов реактора путем введения в активную зон у или выведения из нее органов регулирования. В серийном реакто ре ВВЭР-1000 устанавливается 61 привод СУЗ типа ШЭМ.

Каждый ПС объединяет по 18 поглощающих элементов, перемещаемых внутри ТВС в специальных каналах индивидуальными приводами. Все ПС разбиты на 10 групп. Количество ПС СУЗ в группе выбрано так, чтобы ее максималь ная дифференциальная эффективность не превышала значения 0,03 5 эфф\см и, соответственно, могло быть выполнено требование ПБЯ-РУ-

АС-89 на скорость введения реактивности при извлечении гру ппы Общий вид привода ШЭМ (меньше 0,07 эфф\см, где эфф - эффективная доля западающих

нейтронов).

Привод ШЭМ представляет собой электромагнитный привод с возвратнопоступательным движением якоря. Привод рассчитан на работу в воде 1 контура под давлением. При этом необходимо отметить, что для соединения штанги с кластером используется байонетный захват.

Привод состоит из следующих основных узлов: чехол, блок электромагнитов,

блок перемещения, штанга, блокирующий стержень, электроввод, датчик ДПЛ.

Bнутренняя и наружная части привода размещаются на чехле, который своим фланцем устанавливается на патрубок крышки реактора и уплотняется никелевой и асбестовой прокладкой.

Блок электромагнитов неподвижно устанавливается на прочноплотный чехол и состоит из трех электромагнитов ЭМП-3 (ЭМП-3-1, ЭМП-3-2, ЭМП-3-3). Электромагнит привода осуществляет за счет электромагнитных сил перемещение или удержание подвижных элементов (полюсов) блока перемещения. Подвижные полюса жестко связаны с защелками и втулками.

Все электромагниты привода конструктивно выполнены одинаково. Электромагнит представляет собой катушку, намотанную на металлическом каркасе из нержавеющей стали. Фланцы каркаса выполненные из электротехнической стали, являются полюсами электромагнитов. Снаружи обмотка закрыта магнитопроводом из электротехнической стали. Расчеты показывают, что максимальная температура обмотки электромагнитов не превышает 225 гр.С, если на входе в привод подается воздух а количестве 400 м3\час с температурой 60 0Ñ.

Блок перемещения размещается в плотнопрочном чехле привода и служит для перемещения штанги, которая сцеплена с траверсой кластера СУЗ.

Блок перемещения условно можно разделить на три узла: тянущий узел, фиксирующий узел и пружинный блок.

Монтаж блока электромагнитов (БЭМ) привода СУЗ

110

Тянущий узел включает в себя четыре полюса, подвижную запирающую защелку, запорную втулку. Тянущий и запирающий электромагниты, входящие в блок электромагнитов и распол оженные снаружи плотнопрочного чехла, и тянущий узел блока переме щения образуют тянущий блок привода ШЭМ.

Неподвижный полюс запирающего электромагнита жестко св язан с пружинным блоком. Подвижный полюс тянущего электромагни та жестко связан с полюсом запирающего электромагнита и име ет ход 20 мм. В свою очередь полюс запирающего электромагнита внутренней трубой блока перемещения связан с защелками ( 3шт.) тянущего блока.

Подвижный полюс запирающего электромагнита соединен с запорной втулкой подвижной защелки. Фиксирующий электро магнит, входящий в состав блока электромагнитов, и фиксирующий уз ел блока перемещения образуют фиксирующий блок привода ШЭМ . Фиксирующий узел включает в себя два полюса ( подвижный и неподвижный), удерживающую защелку (3шт.) и запорную втулку , которая жестко связана с подвижным полюсом фиксирующего блока привода.

Удерживающая защелка не имеет связи с полюсами и ее полож ение по высоте реактора определяется положением установки ко нцевой части блока перемещения (в ловитель БЗТ концевая часть бл ока перемещения не входит). Удерживающая защелка с кулачками (3шт) закреплена в нижней части несущей трубы блока перемещени я и имеет возможность продольного перемещения на 3,5 мм вместе с несущей трубой.

Штанга предназначена для осуществления связи органа СУЗ с элементами блока перемещения. Верхняя часть штанги выпол нена в виде цилиндрической рейки, имеющей кольцевые проточки с ш агом, равным величине перемещения (20мм). В верхней части штанги имеются также байонетные пазы под ключ для сцепления - расцепления штанги с кластером. Внутри верхней части штан ги закреплен шунт из трубы 22х1мм из магнитомягкой стали. Нижни й конец штанги имеет байонетный захват с блокирующим прямоугольным стержнем. В нижней части штанги предусмотр ен пружинный блок для демпфирования штанги при сбросах в реж име АЗ. Пружинный блок штанги состоит из пяти пружин разделен ных по высоте кольцами.

Датчик ДПЛ предназначен для контроля положения штанги с П С СУЗ, индикации положения через 350 мм с рабочим ходом 3500 мм и остановку в конечных положениях.

Датчик крепится на посадочную поверхность заглушки плот ного чехла привода таким образом, чтобы корпус датчика находил ся внутри штанги с закрепленным на ней шунтом из трубы 22х1 мм и з магнитомягкой стали. Датчик ДПЛ состоит из блока катушек, помещенного в защитный герметичный корпус, и чехла. Корпу с выполнен из трубы 18х2 мм и обеспечивает защиту блока катуше к от воздействия воды 1 контура. Верхняя часть блока катушек расположена под чехлом.

Блок катушек состоит из семи однообмоточных индуктивных катушек L1...L7 основного канала контроля положения и двух катушек L8, L9 резервного канала. Между собой катушки разделены немагни тными проставками.

Работа датчика основана на том, что при одном и том же токе, протекающем через катушку, напряжение при замкнутом магнитопроводе на катушке больше, чем при разомкнутом. Т.е. при перемещении штанги привода установленный на конце штанг и шунт, входя последовательно в зоны катушек, изменяет их индукти вность, что обеспечивает формирование выходного сигнала с катуш ек.

Рассмотрим работу датчика. В исходном, крайнем нижнем положении шунта, закрепленного на штанге привода, шунтом замкнута магнитная цепь только нижней первой катушки. Напряжение, снимаемое с нее больше, чем напряжение с любой другой катушки. При перемещении шунта вверх замыкается магнитная цепь второй катушки и т.д.

Таким образом, при движении штанги с приводом через расст ояние, равное длине контролируемой зоны (350мм) шунт замыкает