4.4.3. Основное оборудование аэс с реакторами бн

В СССР первой АЭС с жидкометаллическим теплоносителем является Шевченковская АЭС с быстрым реактором БН-350, которая работает с 1973 г. и предназначена для выработки электроэнергии и опреснения морской воды. Схема такой АЭС показана на рис. 4.1, в.

Первый контур реактора БН-350 имеет шесть петель и соответственно шесть промежуточных теплообменников и шесть парогенераторных уста­новок, каждая в составе двух испарителей и одного пароперегревателя. Компоновка выполнена с раздельным расположением оборудования ре­актора и парогенератора и называется петлевой или контурной. Каждая петля первого контура оборудована двумя задвижками, установленными на напорной и всасывающей линиях. Топливные сборки активной зоны и зоны воспроизводства помещены в напорном коллекторе, смонтиро­ванном на напорной камере корпуса реактора. Активная зона состоит из топливных сборок с ядерным горючим — окись плутония в смеси с двуокисью урана значительного обогащения. По торцам и по периметру она окружена экраном — зоной воспроизводства из двуокиси обедненно­го отвального урана. Корпус реактора представляет собой сосуд пере­менного диаметра (наибольший диаметр 6000 мм) из нержавеющей аустенитной стали. Нижняя часть корпуса образует напорную камеру, в кото­рую по трубопроводам поступает натрий от насосов. Протекая снизу вверх через активную зону и зону воспроизводства, натрий нагревается и через верхнюю смесительную каме­ру корпуса по трубопроводам на­правляется в теплообменники. Для предотвращения утечки натрия при разгерметизации основной корпус заключен в страховочный кожух. Верхняя часть корпуса служит опо­рой для двух поворотных пробок, обеспечивающих наведение механизма перегрузки на топливную сборку активной зоны или зоны воспроизводства. Поворотные пробки одно­временно служат верхней биологической защитой.

Рис. 4.4. Баковая (интегральная) компо­новка реактора БН-600 (продольный раз­рез):

I - опорный пояс, 2 - корпус; 3 - насос; 4 - электродвигатель; 5 - пово­ротные пробки; 6 - верхняя неподвиж­ная защита; 7 - теплообменник; 8 - центральная колонна с механизмами СУЗ; 9 - механизм перегрузки.

Топливные сборки загружают и выгружают комплексом механизмов: механизмом перегрузки, установленным на малой поворотной проб­ке и переставляющим топливные сборки внутри реактора; элеваторами загрузки-выгрузки, транспортирующими топливные сборки из реактора в передаточный бокс и обратно; механизмом передачи топливных сбо­рок, расположенным в герметичном боксе и передающим отработанные топливные сборки из реактора во внешнее хранилище и свежие — из хра­нилища в реактор.

На АЭС применены турбины с противодавлением, что позволяет не только снабжать греющим паром мощные опреснительные установки, но одновременно решать вопросы теплоснабжения (отопление, горячее водоснабжение) для г. Шевченко. Таким образом, АЭС с БН-350 является по существу трехцелевой станцией, снабжающей город электроэнергией, теплотой и дистиллятом.

Дальнейшим развитием отечественных АЭС на жидкометаллическом теплоносителе является III блок Белоярской АЭС с реактором БН-600 (рис. 4.4). Компоновка реакторной установки интегральная (бакового типа): активная зона, насосы, промежуточные теплообменники и биоло­гическая защита размещены совместно в корпусе реактора, который представляет собой бак цилиндрической формы с эллиптическим дни­щем и конической верхней частью.

Теплоноситель первого контура движется внутри корпуса реактора по трем параллельным петлям, каждая из которых включает в себя два теп­лообменника и циркуляционный центробежный насос погружного типа с двусторонним всасыванием. Насосы снабжены обратными клапанами. Активная зона и зона воспроизводства смонтированы в напорной камере, где расход теплоносителя распределяется по ТВС соответственно их тепловыделению, и окружены внутрикорпусной биологической защитой. Активная зона по торцам и периметру окружена зоной воспроизводства, состоящей из сборок, заполненных двуокисью обедненного урана. Циркуляция натрия в каждой петле промежуточного контура осуществляется центробежным насосом погружного типа с односторонним всасыванием.

Топливные сборки загружают и выгружают с помощью комплекса механизмов, куда входят два механизма перегрузки, установленных на поворотной колонке, два элеватора (загрузки-выгрузки), механизм пе­чи поворотного типа, размещенный в герметичном боксе. Атомные электростанции с жидкометаллическим теплоносителем на быстрых нейтронах имеют коэффициент воспроизводства ядерного горючего более единицы. Большое преимущество такого теплоносителя — возможность работы при низких давлениях в первом контуре. Значительная, по сравнению с другими теплоносителями, плотность жидких металлов позволяет перекачивать относительно малые объёмы, т. е. снижать расходы на собственные нужды и уменьшать диаметры трубопроводов.

Пока для АЭС с реакторами БН наиболее пригоден жидкий натрий, который в качестве теплоносителя выдвигает ряд требований к оборудованию и эксплуатации. Температура плавления натрия высокая (97°С), поэтому для пуска станции с нуля необходим предварительный электроразогрев всего оборудования и трубопроводов. Количество пусков и остановов реактора должно быть сведено к минимуму.

Для АЭС с жидкометаллическим теплоносителем очень большое значение имеет надежность работы реактора, так как ликвидация последствий аварий в условиях таких реакторов наиболее сложна.

Для обоих блоков с натриевым теплоносителем в табл. 4.3 сведены основные показатели. Учитывая несомненную перспективность АЭС с реакторами на быстрых нейтронах, в настоящее время ведется проектирование еще более мощных блоков.

Одно из преимуществ жидкометаллического теплоносителя - воз­можность использования паротурбинных установок обычной теплоэнер­гетики, так как в связи с высокими температурами теплоносителя дав­ление и температура пара перед турбиной могут быть существенно выше, чем для турбин на АЭС с водным теплоносителем.

Таблица 4.3

Основные характеристики АЭС с реакторами БН-350 и БН-600