Зорин В.М. Атомные электростанции

рудования, но и компоновкой. Основные требования к компоновке

можно свести к следующим.

1.Взаимное расположение оборудования должно отвечать наилучшей организации технологического процесса. Здесь прежде всего имеется в виду использование естественной циркуляции теплоносителей в определенных режимах работы энергоблока и создание условий для бескавитационной работы насосов. Например, расположение парогенераторов АЭС с ВВЭР выше реактора позволяет использовать естественную циркуляцию для отвода от активной зоны остаточных тепловыделений. Компенсатор объема (давления) должен располагаться выше оборудования и трубопроводов контура,

ккоторому он подключен. Деаэраторы поднимают достаточно высоко для создания нужного подпора для питательных насосов. Конденсаторы размещают непосредственно у турбины для обеспечения наименьшего давления на выходе пара из проточной части.

2.Компоновка должна обеспечивать возможно лучшие значения технико-экономических показателей. Один из важнейших таких показателей — удельный объем главного корпуса, определяемый отношением полного его объема к установленной мощности АЭС

3

(м /кВт). Уменьшение удельного объема главного корпуса влечет за собой сокращение расхода материалов и денежных средств на строительные конструкции, снижение капиталовложений. Сокращаются также эксплуатационные расходы, в частности расходы энергии на собственные нужды, обусловленные энергетическими потерями в трубопроводах и обеспечением вентиляции помещений. Данное требование сводится к тому, чтобы коммуникации между элементами оборудования были возможно короче. Однако оно входит в определенное противоречие с последующими требованиями.

3.Установленные на электростанции оборудование и коммуникации должны быть удобным образом доступны для обслуживания, включая и ремонтные работы. Не следует забывать и о компенсации термических расширений трубопроводов. Должно быть предусмотрено место для раскладки частей разбираемого при ремонте крупногабаритного оборудования. Это предполагает сооружение удобных подходов и площадок.

4.Должны быть обеспечены удобство и механизация проведения ремонтных работ и работ, связанных с доставкой на станцию топлива и других расходуемых материалов, а также оборудования для замены вышедшего из строя. Все части оборудования массой 50 кг и более должны перемещаться с помощью грузоподъемных механизмов и кранов, установку которых необходимо предусмотреть. Для проведения ремонтных и монтажных работ в реакторном отделении

ив машинном зале устанавливаются краны, грузоподъемность кото-

621

рых определяется наиболее массивными частями оборудования (корпус реактора, ротор турбины и т.п.). Высота установки кранов должна позволять производить подъем элементов с наибольшими габаритными размерами. В центральном зале реакторного отделения для перегрузки топливных изделий (сборок) дополнительно устанавливают специальную перегрузочную машину, конструирование которой осуществляется в зависимости от типа реактора и особенностей его конструкции.

Компоновка также должна удовлетворять всем требованиям правил техники безопасности, радиационной безопасности, противопожарной охраны, обеспечивать санитарно-гигиенические условия для персонала электростанции и населения, проживающего в близлежащих районах.

30.2.Взаимное расположение реакторной

ипаротурбинной установок

Технико-экономические показатели главного корпуса определяются взаимным расположением паропроизводительных установок и турбогенераторов.

Исторически в традиционной электроэнергетике сложился подход, при котором все котельные установки располагались в одну линию в помещении котельного отделения, а все турбоагрегаты — также в одну линию в помещении турбинного отделения параллельно линии паровых котлов. Вдоль этих линий (также параллельно) перемещались грузоподъемные краны обоих цехов. Торцы главного корпуса подразделяются на постоянный и временный. Со стороны постоянного торца организуются ремонтно-монтажные площадки. Со стороны временного торца производится монтаж новых котельных и паротурбинных установок, т.е. осуществляется расширение электростанции, в то время как установленные агрегаты функционируют. Часть каждого отделения, занятую одной котельной или турбинной установкой, называют ячейками котла или турбины.

Относительно продольной оси машинного зала турбоагрегаты могут располагаться продольно или поперечно. Первоначально поперечное расположение считалось предпочтительным, так как при этом достигается минимальная длина паропроводов, связывающих паропроизводительную установку и турбину. Однако по мере возрастания мощностей агрегатов ширина машзала требовалась все больше, увеличивался и пролет крана, обслуживающего машзал. Продольное размещение турбоагрегатов увеличивает длину машинного зала, но его ширина становится меньше, что позволяет облегчить и упростить

622

строительные конструкции, уменьшить размеры и массу мостовых кранов, улучшить естественную освещенность турбинного отделения.

Названные подходы в определенной мере сохранились и при компоновке основных технологических установок АЭС — ППУ и ПТУ. Это можно проследить на примере компоновки главного корпуса третьей очереди Нововоронежской АЭС с двумя реакторами ВВЭР-440 (рис. 30.2). Главный корпус объединяет в одном здании машинный зал с продольным размещением четырех турбоагрегатов (длина одной турбины К-220-4,3 без генератора составляет несколько более 23 м, с генератором — 42 м), реакторное отделение с двумя однотипными реакторными ячейками, промежуточное помещение (этажерка), где расположен приточный вентиляционный центр, трубопроводный коридор и помещения другого вспомогательного оборудования. Вокруг глухих стен реакторного отделения возведены многоэтажные пристройки, где размещены вытяжной вентиляционный центр, блочные щиты управления, электроустройства собственных нужд. В машинном зале установлен один мостовой кран, в реакторном отделении — два крана различной грузоподъемностью, обслуживающие оба блока.

Основу строительной конструкции главного корпуса составляют железобетонные колонны, ряды которых обычно обозначают буквами (см. А, ..., Д на рис. 30.2), а в каждом ряду нумеруют числами. Колонны соединяются между собой ригелями или продольными распорками, образуя рамную или фермовую конструкцию, обеспечивающую устойчивость здания.

Типовая компоновка АЭС с РБМК-1000 также предусматривает расположение в одном главном корпусе оборудования двух блоков (рис. 30.3, 30.4). Однако здесь учтены специфические особенности главного технологического элемента оборудования ППУ — реактора. Для контура многократной принудительной циркуляции, состоящего из двух автономных петель с двумя барабанами-сепараторами, раздаточными групповыми коллекторами и четырьмя ГЦН каждая, требуются значительные объемы; причем названное оборудование располагается за биологической защитой в специальных боксах, рассчитанных на повышенное давление. Требуемые большие объемы предопределили размещение каждой реакторной установки в отдельных однотипных, но строительно изолированных ячейках с обслуживанием своими мостовыми кранами и разрузочно-загрузочными машинами (для операций с топливными сборками). Пар, производимый в каждой такой ячейке, подается на две турбины К-500-6,4/50 (длиной 40 м без электрогенератора). В условиях, когда длина машзала значительно превышает длину двух ячеек паропроизводительных установок, и с целью сократить длину паропроводов компоновка помещений реакторного отделения выполнена следующим образом:

623

Рис. 30.2. План главного корпуса АЭС с ВВЭР-440:

1 — реактор; 2 — боксы парогенераторов; 3 — помещение БЩУ; 4 — вытяжной вентиляционный центр; 5 — транспортный коридор;

6 — помещение распределительного устройства собственных нужд энергоблока; 7 — турбоагрегаты

две реакторные ячейки находятся по бокам отделения, а между ними — помещения систем, общих для двух энергоблоков (спецводоочистки, спецгазоочистки, хранилище жидких радиоактивных отходов, вентиляционные системы и некоторые другие). Четыре турбины К-500-6,4/50 расположены в машзале «цугом», т.е. головной частью в одну сторону. Попарное размещение турбин с обращенными друг к другу паровпускными устройствами позволило бы уменьшить общую длину паропроводов каждого энергоблока. В то же время остальное оборудование паротурбинных установок в этом случае было бы расположено не одинаково, а зеркально отображенным образом, что может привести к ошибкам эксплуатационного персонала. Поэтому такое расположение, как правило, не применяется.

Компоновочные решения, принятые для энергоблока БН-600 Белоярской АЭС, с поперечным размещением турбин в машинном зале можно проследить по рис. 30.5 и 30.6 (длина турбины К-200-12,8 без генератора несколько более 19 м). В частности, видно, что восьмисекционные парогенераторы установлены достаточно высоко, а буферная емкость — выше уровня натрия в парогенераторах, что необходимо для выполнения ею функций компенсатора давления (объема). Расположение оборудования промежуточного контура — парогенераторов, буферных емкостей, ГЦН2 — выше реактора продиктовано стремлением создать наилучшие условия для естественной циркуляции натрия на случай обесточивания энергоблока. Однако при этом длина паропроводов, включая паропроводы промежуточного перегрева, увеличилась по сравнению с минимально возможной при размещении парогенераторов на меньшей высоте. На рис. 30.6 видны также места установки холодных ловушек промежуточного контура, вспомогательного оборудования ПТУ, вентиляционных устройств и др.

На электростанциях, как правило, располагается несколько энергоблоков, причем их сооружение и ввод в эксплуатацию производятся не одновременно, а поочередно. При размещении всех блоков в одном главном корпусе усложняются как организация работ по сооружению очередного блока (увеличиваются сроки строительства и монтажа оборудования), так и эксплуатация работающих блоков. Однако при этом габаритные размеры здания получаются меньше, чем суммарные при размещении энергоблоков в разных зданиях, а соединительные коммуникации между блоками короче. Удобства как эксплуатации, так и строительства с сокращением сроков привели к решению о предпочтительности сооружения главных корпусов для каждого блока или для двух блоков, как это было видно на примере АЭС с РБМК-1000. Такое решение предопределило модульный тип компоновки АЭС, наиболее полно реализованный в типовом проекте для АЭС с ВВЭР-1000 (В-320) — см. рис. 30.7.

627

Рис. 30.5. Поперечный разрез главного корпуса АЭС с БН-600:

1 — реактор; 2 — электродвигатель ГЦН первого контура; 3 — промежуточный теплообменник; 4 — электродвигатель ГЦН второго контура; 5 — буферная емкость; 6, 7 и 8 — соответственно испарительный и пароперегревательные (промежуточный и основной) модули ПГ; 9 — турбина; 10 — электрогенератор; 11 — трансформатор; 12 — бак теплоносителя втоорго контура; 13 — чехол для отработанных пакетов; 14 —17 — мостовые краны грузоподъемностью соответственно 160/32, 30/5, 125/20 и 15 т; 18 — козловой кран грузоподъемностью 25 т; 19 — БЩУ; 20 — вентиляционная труба

Рис. 30.7. Поперечный разрез (а) и план (б) главного корпуса АЭС с ВВЭР-1000:

1 — турбинное отделение; 2 — реакторное отделение; 3 — полярный кран; 4 — реактор; 5 — электропривод ГЦН; 6 — парогенератор;

7 — гидроемкость САОЗ; 8 — турбина; 9 — деаэратор; 10 — ПВД; 11 — пормежуточные сепараторы-пароперегреватели