Article

РБМК-1000

Эта статья, которая должна дать общее представление об устройстве и работе реактора, ставшего сегодня одним из основных для нашей атомной энергетики, служит и пояснительным текстом к рисункам, где изображен реактор РБМК-1000, и к схемам, Поясняющим работу разгрузочно-загрузочной машины (РЗМ).
Главный корпус АЭС с реактором РБМК состоит из двух энергетических блоков электрической мощностью по 1000 МВт, с общим турбогенераторным залом и раздельными помещениями для реакторов. Энергетический блок — это реактор с контуром циркуляции теплоносителя и вспомогательными системами, система трубопроводов и оборудования, по которым вода из конденсаторов турбин направляется в контур циркуляции теплоносителя, и два турбогенератора мощностью по 500 МВт каждый.
Теплоноситель—вода, циркулирует по двум параллельным системам. Каждая система включает в себя по   два барабана-сепаратора, 24 опускных трубы,4 всасывающий и - напорный коллекторы, - 4 циркуляционных насоса, из которых три работают, а один находится в резерве, 22 раздаточных групповых коллектора,- а также запорную и регулирующую арматуру.
От раздаточных групповых коллекторов вода с температурой 270°С по индивидуальным трубопроводам с помощью запорно-регулирующих клапанов распределяется по технологическим каналам. Омывая тепловыделяющие элементы, она нагревается до температуры насыщения, частично испаряется, и образовавшаяся пароводяная смесь также по индивидуальным трубопроводам "от каждого канала поступает в барабаны-сепараторы. Здесь происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Отсепарированная вода смешивается с питательной водой и по опускным трубам направляется к главным циркуляционным насосам. Насыщенный пар давлением 70 кгс/см2 направляется по восьми паропроводам к двум турбинам. Отработав в цилиндрах высокого давления турбин, пар поступает в промежуточные сепараторы-перегреватели, где от него отделяется влага и он перегревается до температуры 250°C. Пройдя цилиндры низкого давления, пар поступает в конденсаторы. Конденсат проходит стопроцентную очистку на фильтрах, подогревается, в пяти регенеративных подогревателях и поступает в деаэраторы. Оттуда вода при температуре 165°C насосами подается обратно в барабаны-сепараторы. Всего за час через реактор насосы прогоняют около 38 тыс. т воды. Номинальная тепловая мощность реактора составляет 3140 МВт; за час он производит 5400 т пара.
Реактор размещен в бетонной шахте квадратного сечения размером 21,6 X 21,6 м и глубиной 25,5 м. Вес реактора передается на бетон при помощи сварных металлоконструкций, которые Одновременно служат биологической защитой. Вместе с кожухом они образуют заполненную смесью гелия и азота герметичную полость — реакторное пространство, в котором расположена графитовая кладка. Газ служит для поддержания температурного режима кладки.
Верхняя   и   нижняя  металлоконструкции реактора засыпаны защитным материалом (горная порода серпентинит) и заполнены азотом. В качестве боковой биологической защиты используются водяные баки.
 

Пульт управления реактором РБМК-1000.

Пульт управления реактором РБМК-1000.
 
Графитовая кладка представляет собой вертикально расположенный цилиндр, собранный из графитовых колонн с центральными отверстиями для технологических (парогенерирующих) каналов и каналов системы управления и защиты (на схеме они не показаны).
Так как при работе реактора в графитовом замедлителе выделяется примерно 5% тепловой энергии, то для поддержания необходимого температурного режима графитовых блоков и улучшения отвода тепла от графита к теплоносителю, протекающему в каналах, была предложена оригинальная конструкция колец твердого контакта. Разрезные кольца (высотой 20 мм) размещаются по высоте канала вплотную друг к другу таким образом, что каждое соседнее кольцо имеет надежный контакт по цилиндрической поверхности либо с трубой канала, либо с внутренней поверхностью графитового блока кладки, а также по торцам с двумя другими кольцами. Эффективность предложенной конструкции была проверена экспериментами на тепловом стенде. Опыт эксплуатации энергоблоков Ленинградской АЭС подтвердил возможность и простоту установки канала с графитовыми кольцами в технологический тракт и извлечение из него.
Технологический канал — это сварная трубная конструкция, предназначенная для установки в ней тепловыделяющих сборок (ТВС) и организации потока теплоносителя.
Верхняя и нижняя части канала сделаны из нержавеющей стали, а центральная труба диаметром 88 мм и толщиной стенки 4 мм в пределах активной зоны, высота которой 7 м, изготовлена из сплава циркония с ниобием (2,5%). Этот сплав меньше, чем сталь, поглощает нейтроны, имеет высокие механические и коррозионные свойства. Создание надежного герметичного соединения центральной циркониевой части канала со стальными трубами оказалось сложной задачей, так как коэффициенты линейного расширения соединяемых материалов различаются примерно в три раза. Решить ее удалось с помощью переходников сталь-цирконий, выполненных методом диффузионной сварки.
В технологическом канале (таких каналов 1693) размещают кассету с двумя тепловыделяющими сборками; каждая такая сборка состоит из 18 твэлов. Тепловыделяющий элемент представляет собой трубку из циркониевого сплава наружным диаметром 13,6 мм, толщиной стенки 0,9 мм с двумя концевыми заглушками, внутри которой помещены таблетки из двуокиси урана. Всего в реактор загружается около 190 т урана, содержащего 1,8% изотопа урана-235.