1.2.1. Общие требования и принципы

Главным корпусом атомной электростанций принято называть зда­ние, в котором установлено основное и частично вспомогательное оборудование и осуществляется процесс получений тепловой и элект­рической энергии. Главный корпус, как правило, представляет собой единое здание, которое компонуется из отдельных частей, объемов: реакторного отделения, машинного отделения, этажерки, спецблока (спецкорпуса) и других. В некоторых случаях эти части решаются в виде самостоятельных зданий, соединенных между собой коммуникаци­онно-транспортными галереям, эстакадами. Тогда под главным корпусом обычно понимают здание, где размещаются реактор, вспомогатель­ное реакторное оборудование и здание машинного отделения, в кото­ром находится турбогенератор и вспомогательное оборудование.

Компоновка главного корпуса атомной электростанции осущест­вляется в соответствии с функционально-технологической связью обо­рудования и помещений, с учетом гигиенических требований, требова­ний безопасности в рабочем режиме и в случае максимальной проект­ной аварии. Креме того, должны быть учтены архитектурно-строитель­ные требования, важнейшими из которых являются соблюдение модуль­ной системы, возможность широкой унификации и типизации деталей и конструкций, а также требования, связанные с организацией и про­изводством работ.

Оптимизация компоновочного решения, учитывая многообразие и противоречивость требований,- задача крайне сложная и до конца не решенная. Главным критерием является экономичность при обеспечении требуемой надежности и безопасности. Рассмотрим более подробно требования, положенные в основу компоновки главного корпуса.

По функционально-технологическому принципу можно выделить следующие группы помещений:

I. Помещения, где осуществляются основные процессы получения тепла и электроэнергии. В них размещается основное оборудование: реактор, парогенераторы или барабаны-сепараторы, главные циркуля­ционные насосы, турбогенераторы и вспомогательное теплотехничес­кое оборудование. Связь перечисленного оборудования трубопровода­ми значительного диаметра при высоких параметрах рабочего тела делает желательным максимально компактное размещение соответству­ющих помещений. Однако различные габариты парогенерирующего и тепломеханического оборудования, условия эксплуатации, строитель­ные требования предопределяли на обычных тепловых электростанциях размещение оборудования в самостоятельных объемах-цехах - машинном отделении, этажерке, котельном отделении. В еще большей степени такое разделение необходимо для атомной электростанции в связи с дополнительными требованиями безопасности, принципиально разным конструктивным решением объемов реакторного и машинного отделений, появлением новых гигиенических требований.

2. Помещения для размещения вспомогательного оборудования, систем, обеспечивающих нормальное функционирование основного оборудования и производственного процесса, прежде всего реакторных систем: компенсации температурных изменений, очистки теплоносителя, подпитки, заполнения и опорожнения контура, организованных и неор­ганизованных протечек, перегрузки топлива, выдержки отработанного топлива, контроля целостности корпуса реактора или технологических каналов, технологических сдувок, газового хозяйства, системы охлаж­дения, спецводоочистки, борного хозяйства и многие другие. Следует заметить, что некоторые системы весьма условно могут быть названы вспомогательными и в значительной мере относятся к основному обо­рудованию. При компоновке необходимо крайне тщательно оценить ха­рактер и степень этой связи (вид и количество коммуникаций), учесть гигиенические требования и вопросы безопасности.

3. Помещения для персонала и оборудования обслуживания основ­ных и вспомогательных систем. Сюда в первую очередь относятся помещения щитов управления, контрольно-измерительных приборов и автоматики, службы дозиметрического контроля, мастерские, транспортные коридоры и шахты и ряд других. Компоновка этих помещений в объеме главного корпуса должна обеспечить удобство эксплуатации, монтажа, демонтажа и ремонта оборудования с соблюдением основных гигиенических требований.

4. Помещения для систем тепло-, энерго- и водоснабжения, обеспечивающих функционирование здания как инженерного сооружения. Особо следует выделить помещения многочисленных систем вентиляции (приточный вентцентр, вытяжной вентцентр, системы кондиционирова­ния и другие). Ряд вентиляционных систем, таких, как вытяжной вентцентр, можно отнести к вспомогательному оборудованию или обо­рудованию обслуживания основных и вспомогательных систем. При ком­поновке помещений систем вентиляции возникают особые сложности ввиду их большого числа и целесообразности максимального приближе­ния к помещениям основного и вспомогательного оборудования.

Требования безопасности в случае максимальной проектной ава­рии (разрыв трубопроводов первого контура или сборных коллекторов контура многократной принудительной циркуляции) обеспечиваются сис­темами аварийного охлаждения активной зоны реактора. Назначение и особенности функционирования систем безопасности предопределяют их компоновку вблизи помещений основного оборудования - причины воз­можной аварии.

С каждым годом все большее значение приобретают требования к компоновке главного корпуса, связанные с реализацией проектного ре­шения на строительной площадке.

Объемно-планировочное решение должно позволять возводить объ­ект существующими машинами и механизмами в плановые сроки с мини­мальными трудозатратами. Разумеется, должны быть соблюдены требо­вания безопасности, санитарно-гигиенические, противопожарные для уже эксплуатируемых блоков при продолжающемся строительстве после­дующих (на одной площадке обычно предусматривается до 4-6 блоков).

В наиболее полной мере указанным требованиям удовлетворяет многоблочная компоновка, при которой каждый блок, т.е. реактор, турбогенератор, другое оборудование, размещаются в отдельном здании. Целый ряд вспомогательных систем и помещений проектируется общими для ряда блоков и компонуется в отдельно стоящих зданиях, связанных с каждым из главных корпусов транспортно-коммуникационными галерея­ми, эстакадами.

Такое решение позволяет уменьшить размеры главного корпуса, разместить монтажные краны вне периметра здания, организовать воз­ведение главных корпусов, а значит и блоков АЭС долговременным по­током с широким использованием специализированных организаций.

При проектировании АЭС исходными данными для выбора варианта компоновки главного корпуса являются: заданная мощность, единичная мощность основных агрегатов, тип реактора, число контуров тепловой схемы и циркуляционных петель, система водоснабжения. В результате анализа как каждого в отдельности, так и в совокупности всех пере­численных факторов выбирается компоновочное решение.

Для атомных станций любого назначения применяются два вида компоновочных решений - сомкнутая или разомкнутая компоновка.

При сомкнутой компоновке оборудование главного корпуса разме­щают в одном здании или двух его частях, примыкающих друг к другу по всей высоте.

При разомкнутой компоновке реакторное отделение и машинный зал располагаются в отдельных зданиях, связанных между собой транспорт­ными галереями.

С экономической точки зрения сомкнутая компоновка значительно выгоднее: уменьшаются кубатура здания, длина соединительных трубо­проводов между парогенераторами и турбинами и др. Однако в этом случае затрудняется обеспечение радиационной безопасности.

Форма и размеры главного корпуса зависят от формы и объема оборудования, технологических требований, связанных с обслуживанием оборудования, возможности его ремонта, размера биологической защиты.

Разомкнутая компоновка главного корпуса позволяет полностью изолировать реакторную установку вместе с первым контуром, что по­вышает гарантию локализации последствий аварии. Вероятность тяже­лой аварии ничтожна, но нельзя ее полностью исключать.

Наличие радиационного излучения от основного оборудования первого контура заставляет при проектировании реакторного отделе­ния предусматривать специальные меры безопасности, реализуемые строительно-технологическими способами. С этой целью все техноло­гическое оборудование первого контура располагается в герметичной защитной оболочке, являющейся частью реакторного отделения.

Учитывая требования радиационной безопасности, каждая единица технологического оборудования первого контура (реактор, парогенератор, ГЦН, трубопроводы) располагается в отдельном помещении, стены которого являются биологической защитой и выполняются из тя­желого бетона соответствующей толщины.

Компоновка главного корпуса сводится к выбору оптимального ре­шения взаимного расположения здания реакторного отделения и машин­ного зала, а также деаэраторного отделения и распределительных устройств

В зависимости от общей мощности АЭС на одной площадке может располагаться несколько реакторная установок, компоновка главного корпуса в этом случае должна учитывать их взаимное расположение.

В зависимости от общей мощности АЭС компонуется несколькими (до шести) рядом расположенными моноблоками. Территориальное разде­ление блоков требует некоторых дополнительных затрат, однако позво­ляет увеличить надежность выработки электроэнергии, создает возмож­ность для организации поточного строительства, независимого ведения работ на нескольких энергоблоках, позволяет четко выделить пусковой комплекс, что способствует сокращению сроков ввода мощностей.

Отдельно стоящие блоки связаны один с другим и со спецкорпусом технологическими коммуникациями и пешеходными переходами.

В свою очередь моноблок может иметь два вида компоновки, отли­чающиеся друг от друга расположением деаэраторной этажерки.

Так как размеры помещений определяются размерами располагаемого в них технологического оборудования, выполнено определение оптимальной величины укрупненного модуля. Была произведена систематизация габаритных размеров всего оборудования, размещаемого в боксовых помещениях реакторного отделения по унифицированному проекту. Величина оптимального значения модуля получилась равной 3,3 метра. Так как коридор является многофункциональным планировочным элементом, его ширина была выбран в качестве возможной основы для укрупненного планировочного модуля. Наиболее благоприятным оказался модуль 4 метра. Для наилучшего использования площади и объема здания предложено принять укрупненный модуль, равный половине «коридорного», т.е. 2 метра.