- •Достоинства и недостатки ядерной энергетики
- •Состояние и перспективы развития ядерной энергетики в России и в мире
- •Теория ядерных реакторов. Ядерные реакции
- •1. Деление ядер.
- •2. Реакция синтеза лёгких ядер.
- •3. Упругое рассеяние (столкновение).
- •4. Неупругое рассеяние (σin, Σin).
- •5. Поглощение.
- •Деление на быстрых и на медленных нейтронах
- •Формула 4 сомножителей
- •Одногрупповая теория критических параметров. Погрешности одногрупповой теории
- •Одногрупповое уравнение дифузии нейтронов (уравнение реактора)
- •Преобразование уравнения реактора
- •Решение уравнения реактора. Цилиндрическая активная зона с бесконечной высотой
- •Применение условий однозначности при решении уравнения реактора. Условие однозначности
- •Условие неотрицательности нейтронного потока.
- •Условие сшивки нейтронных потоков:
- •Условие ограничения нейтронного потока:
- •Применение условий однозначности для цилиндра с бесконечной высотой
- •1. Условие неотрицательности и ограничения нейтронного потока:
- •Применение условия однозначности для цилиндра с бесконечным радиусом
- •1. Условие симметрии нейтронного потока:
- •2. Граничные условия:
- •3.Условие неотрицательности нейтронного потока:
- •Решение уравнения реактора для цилиндрической активной зоны с конечными радиусом и высотой активной зоны
- •Двухгрупповое уравнение реактора
- •Компоновка активной зоны реактора
- •Профилирование энерговыделения
- •Оптимизация формы активной зоны
- •Два значения критической массы
- •Эффекты реактивности
- •Температурный эффект реактивности
- •Мощностной эффект реактивности
- •Барометрический эффект реактивности
- •Паровой эффект реактивности
- •Отравление реактора
- •Йодная яма
- •Шлакование реактора
- •Воспроизводство ядерного горючего
- •Кинетика реактора. Элементарное уравнение кинетики реактора
- •Основные характеристики запаздывающих нейтронов
- •Конструкции атомных реакторов Реактор ввэр-1000 Нейтроно - физические и конструктивные особенности реактора
- •Состав и общие сведения
- •Корпус реактора
- •Шахта реактора
- •Выгородка активной зоны
- •Блок защитных труб (бзт)
- •Верхний блок
- •Уплотнение главного разъёма
- •Активная зона. Кассета регулирования
- •Описание конструкции аз
Состав и общие сведения
Реактор ВВЭР-1000 является водо-водяным энергетическим реактором корпусного типа и представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд с эллиптическим днищем, с двухрядным расположением патрубков, внутренняя часть и части фланца и крышки покрыты антикоррозионной наплавкой. Корпус реактора сверху закрыт крышкой с установленными на ней приводами механизмов СУЗ.
По принципу работы ВВЭР-1000 является гетерогенным ядерным энергетическим реактором корпусного типа на тепловых нейтронах. Теплоносителем и замедлителем в реакторе является химически обессоленая вода с борной кислотой, концентрация которой изменяется в процессе эксплуатации. При прохождении через активную зону теплоноситель нагревается за счет реакции деления ядерного топлива.
Теплоноситель принудительно поступает в реактор через четыре нижних входных патрубка корпуса, проходит вниз по кольцевому зазору между корпусом и шахтой внутрикорпусной, затем через перфорированное эллиптическое днище и опорные трубы шахты входит в ТВС – тепловыделяющие сборки, из которых набрана активная зона. Из ТВС через перфорированную нижнюю плиту блока защитных труб - БЗТ теплоноситель выходит в межтрубное пространство БЗТ, в кольцевой зазор между шахтой и корпусом и через четыре верхних выходных патрубка корпуса выходит из
реактора.
Упрощённый разрез реактора ВВЭР–1000 показан на рис. 32.
Основными компонентами реактора являются:
● корпус реактора;
● внутрикорпусные устройства (шахта реактора, выгородка, блок защитных труб (БЗТ));
● верхний блок (ВБ).
Корпус реактора
Корпус ядерного реактора (корпус в сборе с крышкой) предназначен для размещения внутрикорпусных устройств (ВКУ), комплекса тепловыделяющих сборок ТВС (активной зоны) и перемещаемых приводами шагового электромагнита (ШЭМ) органов системы управления и защиты реактора (СУЗ).
Габариты корпуса : высота - 10897 мм; диаметр наружный по фланцу – 4570; диаметр наружный по цилиндрической части - 4535 мм;размер в плане по патрубкам 990 х 70 - 5260 мм;масса корпуса - 320 т.
Корпус реактора ВВЭР-1000 представляет собой цилиндрический вертикальный сосуд (рис.33.). Внутренняя поверхность корпуса плакирована сталью 12Х18Н10Т толщиной 7 мм, а в местах сопряжения 12-15 мм. Назначение плакирующего слоя – уменьшить поступление продуктов коррозии в теплоноситель. Они обладают меньшей теплопроводностью, чем сплав циркония, а поэтому осаждаясь на твэлах увеличивают термическое сопротивление стенки, что приводит к росту её температуры, а запас по жаропрочности мал, около 30 оС. Также оксиды железа могут осаждаться на кластерах – пучках пэлов, что может привести к их заклиниванию. С другой стороны оксиды железа активируются, а затем, осаждаясь в трубчатке
парогенераторов, повышают уровень радиоактивности, что усложняет эксплуатацию, обслуживание. Основную долю радиоактивности продуктов коррозии вносит кобальт.
Корпус состоит из фланца – 2, двух обечаек зоны патрубков - 3, опорной обечайки - 5, двух обечаек цилиндрической части - 7 и эллиптического днища - 9 и имеет по высоте 6 кольцевых сварных швов. На наружной поверхности фланца закреплено упорное кольцо – 1. На наружной поверхности опорной обечайки выполнен опорный бурт для соединения с опорным кольцом - 6 опорной фермы.На внутренней поверхности верхней обечайки зоны патрубков приварено кольцо - разделитель потока - 4. К внутренней поверхности цилиндрической части корпуса приварены 8 кронштейнов со шпонками - 8, предназначенных для крепления шахты в нижней части.
Во фланце корпуса выполнено 54 отверстия с резьбой М70 6 мм (глухие отверстия) под шпильки главного разъёма, на внутренней поверхности фланцев имеется бурт (выступ) для установки шахты реактора, на наружной поверхности имеется бурт под упорное кольцо – опора верхняя шахта реактора.
В обечайке верхней зоны патрубков выштампованы 4 патрубка Ду 850 мм для присоединения ГЦТ (главных циркуляционных трубопроводов). Патрубки смещены для транспортабельности по железной дороге.
Также в этой обечайке имеется отверстие Ду 300 мм для присоединения трубопровода с САОЗ (система охлаждения активной зоны) по внутренней поверхности обечайки приварено разделительное кольцо, которое предотвращает транзит теплоносителя или иначе байпас (обвод), т.е. кольцо предотвращает движение теплоносителя непосредственно из входных патрубков в выходные, т.е. направляет теплоноситель в нижнюю часть корпуса и далее в активную зону. Кроме этого кольцо фиксирует шахту реактора в плане.
На нижней обечайке зоны патрубков выполнены 4 патрубка Ду 850 мм (входные). Также имеется отверстие Ду 300 мм для соединения трубопровода с САОЗ и отверстиеДу 250 мм для линии КИП (контрольно-измерительных приборов) – линии температурного контроля и энерговыделения.
На внешней поверхности опорной обечайки имеется бурт под опору реактора.
На внутренней поверхности нижней обечайки приварены шпонки, которые фиксируют шахту реактора в плане.
Материал корпуса – сталь 15Х2НМФА – высококачественная. Материал обечайки активной зоны - 15Х2НМФАА – особо высококачественная (снижает скорость роста температурного охрупчивания стали, находящийся в поле нейтронного облучения), кроме этого предусмотрена нейтронная защита обечайки активной зоны:
- выгородка активной зоны;
- стенка шахты реактора.
Корпус реактора закрепляется в бетонной шахте реактора посредством опорной и упорных конструкций (рис.34). Опорная конструкция удерживает корпус реактора от поперечных перемещений, упорная – от продольных.
Закрепление корпуса реактора рассчитано на нагрузки, возникающие при разрыве трубопровода Ду 850 и землетрясениях.
На наружной поверхности опорной обечайки под нижним рядом патрубков Ду 850 выполнен опорный бурт высотой 110 мм и диаметром 4690 мм. Он предназначен для закрепления реактора на опорном кольце. Опорный бурт выполнен также как переход от толщины стенки 285 мм к толщине 192,5 мм по основному металлу и, соответственно, 292 мм и 199,5 мм с учётом антикоррозионной наплавки, для стыковки опорной обечайки с обечайкой цилиндрической части корпуса. Длина опорной обечайки - 1140 мм.
На опорном бурте корпуса выполнено 22 выреза в продольном направлении. В проектное положение корпус реактора устанавливается опорным буртом на опорное кольцо и при помощи шпонок, которые крепятся к опорному кольцу, корпус реактора фиксируется от разворота в плане. Вырезы на опорном бурте одновременно обеспечивают допускаемый железнодорожный габарит.
Кольцо опорное предназначено для опирания корпуса на опорную ферму и передачи усилий от его веса, а также для его фиксации корпуса реактора в плане. Кольцо опорное представляет собой точёное кольцо, закрепляемое с помощью деталей крепления реактора на ферме опорной.
Кольцо опорное устанавливается на ферму опорную через систему клиньев и закрепляется на нем фиксаторами и клиновыми шпонками.
Упорное кольцо предназначено для предотвращения опрокидывания корпуса при разрыве трубопроводов Ду 850 мм и нагружении горизонтальными сейсмическими воздействиями и представляет собой точёное кольцо с прорезями под закладные детали (шпонки) консоли шахты и устанавливаются на буртик фланца корпуса. Посадка упорного кольца на фланец корпуса обеспечивается за счёт установки клиньев, а на шпонки бетонной консоли – за счёт костылей, подгонка которых осуществляется по месту с последующей приваркой к шпонкам.
Днище корпуса – эллиптическое с полуосями 965 мм и 2047 мм – имеет толщину стенки 215…237 мм и, соответственно, 224…246 мм с наплавкой. Толщина антикоррозионной наплавки днища составляет ~9 мм. Днища корпусов реакторов блоков №1 и №2 ХАЭС состоят из двух листовых заготовок, выполненных методом штамповки и соединённых электрошлаковым швом. На наружной поверхности днища корпуса в четырех местах по кольцевому поясу выполнена наружная наплавка для приварки кольцевой конструкции на период транспортировки корпуса реактора по железной дороге.