1.2.3. Объемно-планировочное решение реакторного отделения

Реакторное отделение АЭС с ВВЭР-1500 с точки зрения конструк­тивных решений является одним из наиболее сложных строительных объ­ектов. Строительные конструкции в данном случае используются не только для восприятия силовых нагрузок, но и для защиты от радиоак­тивного излучения, создания герметичного объема. Эти требования на­кладывают определенные условия на выбор конструктивных решений и материала для строительных конструкций.

Оборудование, располагающееся в реакторном отделении, относится к 1 классу безопасности элементов. К нему относятся тепловыделяющие элементы ТВЭЛ и элементы АЭС, отказы которых являются исходным событием запроектированных аварий, приводящими при проектном функционировании систем безопасности к повреждению ТВЭЛ с превышением установленных для проектных аварий пределов.

Таким образом, реакторное отделение относится к I категории по ответственности за радиационную и ядерную безопасность и обеспечения функционирования размещаемого в здании оборудования. К I категории относятся здания, сооружения и конструкции, разрушение или повреждение которых может привести, путем силового воздействия на важные для безопасности системы нормальной эксплуатации, к выходу радиоактивных продуктов в больших количествах. Это может привести к дозовым нагрузкам для персонала и для населения сверх установленных значений при максимальной проектной аварии, или к отказу в работе систем безопасности, обеспечивающих поддержание активной зоны в подкритическом состоянии, аварийный отвод тепла от реактора, локализацию радиоактивных продуктов.

Исходя из вышеизложенного следует, что здание реакторного отделения рассчитывается, помимо главных, еще и на особые нагрузки.

Сочетания нагрузок, на которые рассчитывается реакторное отделение (оболочка):

1. Собственный вес

2. Преднапряжение

3. Давление воды в бассейне выдержки

4. Длительные нагрузки от оборудования

5. Температурные нагрузки

6. Кратковременные нагрузки от оборудования

7. Снеговые нагрузки

8. Ветровые нагрузки

9. Сейсмические нагрузки (без учета ветровых)

10. Нагрузки от внешних летящих тел (без учета 6,7,8,9)

11. Торнадо (без учета 6,7,8,9)

12. Взрыв (без учета 6,7,8,9)

13. Аварийное давление (при наличии 1-9).

Фундаментом реакторного отделения является плита из монолитного железобетона, армированного пространственными арма­турными блоками. Эта плита опирается на щебеночную подготовку, тол­щина которой зависит от качества и вида грунтов. Низ фундаментной плиты находится на отметке -8,80,верх - на отметке -4,20 м. С отметки -4,20 м до 5,40 м железобетонные конструкции образуют пространственную жесткую массив­ную коробку, внутренние стены которой образуют помещения для разме­щения в них оборудования. Коробка имеет размер в плане 72,0x42,0 м. На верхнюю плиту коробки опираются защитная оболочка и обстройка.

Внутренняя защита из предварительно напряженного железобетона предназначается для поддержания давления и для обеспечения герметичности. Она представляет собой цилиндрическую часть около 45 метров в высоту, внутренний диаметр которой 40,8м возвышающаяся над полусферической крышкой с кольцеобразной консольной балкой, толщина 1,2 м для стен и 0,92 м для крышки. Внутренняя высота по оси 65,7 м, а общий внутренний объем составляет около 75 000м³, на отметке 43,2 м бетонный выступ поддерживает кран (М=150 т, грузоподъемностью G= 400 т).

Внешняя защита из армированного бетона предназначается для защиты от внешних воздействий. Она представляет собой цилиндрическую стену около 47 метров высотой, с внутренним диаметром 25,1м, которая заканчивается полусферической крышкой, толщина стены 0,9 м, толщина крышки 0,4 м.

Пространство между этими защитами поддерживается в разреженном состоянии и все утечки, проходя через внутреннюю стену, собираются и контролируются перед сбросом обратно в контур. Максимальное процентное содержание внутренних протечек в аварийных условиях составляет 1,5% в день от общей массы газа внутри этой защиты.

Связь с внешней защитой обеспечивается с помощью следующих проникновений:

- шлюзовая камера для материалов;

- шлюзовая камера для обслуживающего персонала;

- шлюзовая камера для ремонтных работ.

Для обеспечения герметизации внутренняя поверхность стен защитной оболочки облицовывается металлической листовой углеродистой сталью толщиной 8 мм, защищенной от коррозии металлизированным сло­ем алюминия. К бетону облицовка крепится с помощью анкеров.

Цилиндрическая часть оболочки возводится из крупнопанельных армоблоков массой до 20 т полной заводской готовности с заранее ус­тановленными металлической облицовкой в закладными деталями.

Железобетон защитной оболочки предварительно напрягается арма­турными пучками из 450 проволок диаметром 5 мм. Расчетное усилие натяжения каждого пучка 10 тыс.кН. Арматурные пучки в стенах оболоч­ки располагаются в специальных каналах. В качестве каналообразователей используются гибкие металлические трубы диаметром 150 мм.

Шахта реактора и все помещения внутри защитной оболочки выпол­няются из монолитного железобетона. Толщина стен этих помещений, как правило, принята из расчета биологической защиты с учетом ин­тенсивности излучения установленного оборудования.

Обстройка реакторного отделения выполняется из монолитного же­лезобетона.

Для устройства перекрытия в качестве несущей опалубки применя­ются железобетонные панели, при монтаже эти панели опирают на конструкции стен ребрами вверх. Далее на них мон­тируются арматурные пространственные каркасы и укладывается монолитный бетон.

Строительные конструкции реакторного отделения рассчитываются с учетом таких воздействий, как ураган, смерч, волны цунами, повто­ряемостью, один раз в 10000 лет, максимальное расчетное землетрясе­ние, максимальная проектная авария, падение самолета.

Объемно-планировочные решения защиты

Локальная защита. Каждый источник в здании или сооружении имеет замкнутую за­щиту, обеспечивающую ослабление излучений, испускаемых во внешнюю среду только одним данным источником. Расчет защиты произво­дится применительно к видам энергии и ин­тенсивности излучений только одного источни­ка. Все строительные конструкции здания или сооружения (стены, перегородки, перекрытия и покрытия) выполняются в традиционных материалах и конструкциях, защитные требо­вания к ним не предъявляются. Локальная за­щита обычно выполняет только главную функ­цию — ослабление излучений и, как пра­вило, является физической защитой.

Глобальная защита может быть прилегаю­щей и совмещенной.

Прилегающая глобальная защи­та. Все имеющиеся в здании источники окружены общим зам­кнутым защитным экраном, располагаемым возможно ближе к источникам. Защита долж­на обеспечить ослабление радиации от всех источников. К экранам этого типа обычно до­полнительных требований не предъявляют, они должны выполнять только одну функцию — ослаблять потоки радиации до заданных значений. Такая защита также является физи­ческой.

Совмещенная глобальная защита. Все источники излучений окружены общим замкнутым защитным экраном, геометрически совмещенным со всеми или частью ограждаю­щих конструкций здания. Поскольку в этом случае защитные экраны являются также и ог­раждающими конструкциями здания, они дол­жны отвечать требованиям прочности, устой­чивости, долговечности, теплонепроницаемости, эстетики, а также эксплуатационным качествам и т. д. Такая защита выполняет функции — ослабление излучений (физиче­ская защита) и восприятие силовых и несило­вых воздействий.

Теневая защита решена не в виде замкну­той поверхности, в которой заключен один (ло­кальная защита) или несколько (глобальная защита) источников, а в виде отдельных плос­костей или поверхностей, ослабляющих потоки излучений в заданных телесных углах, где не­обходимо присутствие персонала или населения. По существу это не защита источника, а защита заданного объема здания или террито­рии.

Локальная теневая защита. За­щитный экран предусматривается со стороны каждого отдельного источника. Экран защи­щает объемы и зоны, куда по производствен­ным условиям необходим доступ эксплуатаци­онного персонала.

Глобальная теневая защита. За­щитный экран является общим для всех источ­ников, находящихся в данном здании, и ослабляет мощность дозы излучения до заданного значения в определенных объемах здания или прилегающих к зданию территориях. Глобаль­ная теневая защита может выполняться в двух вариантах: в виде прилегающей и в виде со­вмещенной.

Комбинированная защита. В реальных ус­ловиях практически невозможно реализовать вышеприведенные идеализированные схемы защит. Наряду с точечными источниками излу­чения широко применяются протяженные и объемные. Сложны и многообразны производ­ственные и эксплуатационные требования по обеспечению радиационной безопасности. Все это является причиной необходимости приме­нения нескольких типов объемно-планировоч­ного решения защитных экранов в одном про­изводстве, здании, сооружении.

Система, состоящая из нескольких типов объемно-планировочного решения защитных экранов, называется комбинированной защи­той.