Конструктивная схема графитового реактора

Реакторы с графитовым замедлителем достаточно широко применяются на АЭС благодаря возможности использования в качестве топлива природного слабообогащенного металлического урана или его двуокиси, получения большего коэффициента воспроизводства, чем у реакторов типа ВВЭР, приме нения в сочетании с графитом высокотемпературных газовых теплоносителей, а также создания систем перегрузки без остановки реактора.

Реакторы с графитовым замедлителем могут быть корпусными и канальными. Для корпусных графитовых реакторов в качестве теплоносителя используются углекислый газ, гелий и реже другие газы (газографитовые реакторы — ГГР), а для канальных — обычная вода (водографитовые реакторы — ВГР).

Устройство ВГР рассмотрим на примере РБМК - 1000 — реактор большой мощности канальный (рис. 1.5), который представляет собой набор вертикальных каналов 1 из циркония, вставленных в отверстия блочной графитовой кладки 2, являющейся замедлителем и отражателем (на рисунке условно показаны только два канала из 1693) и помещенной в корпус 3, заполненный инертным газом под давлением, близким к атмосферному.

Нагрузка от собственного веса активной зоны воспринимается нижней опорной металлоконструкцией коробчатого сечения, заполненной серпентинитом 4. Верхняя металлоконструкция, аналогичная нижней, опирается на бак с водой, служащий радиационно-тепловой защитой бетонной биологической защиты.

Между перекрытием реакторного отделения и верхней металлоконструкцией расположена система разводки труб теплоносителя от общих и групповых коллекторов к головкам каналов. Каналы проходят через пространство для разводки теплоносителя 5 и заканчиваются перегрузочными головками 6. Перегрузка осуществляется с помощью специальной машины, установленной на перекрытии реакторного отделения 7. Подреакторное пространство занято помещением приводов СУЗ.

Рис. 1.5. Конструктивная схема реактора РБМК – 1000

Вес реактора передается на бетон через сварные металлоконструкции, которые одновременно используются для биологической защиты и образуют герметичную полость, заполненную смесью гелия и азота, — реакторное пространство, в котором размещается графитовая кладка.

В реакторах ВГР Белоярской АЭС перегретый пар образуется непосредственно в рабочих каналах активной зоны. Каналы бывают двух типов: испарительные и пароперегревательные. В испарительных каналах вода преобразуется в пароводяную смесь, которая подается в сепаратор. Пар, отделенный от воды в сепараторе, поступает в пароперегревательные каналы и выводится из реактора при температуре 480°С и давлении 9 МПа, т. е. происходит ядерный перегрев пара. При прохождении через активную зону пар активируется, поэтому конденсаторы турбин, трубопроводы острого пара и другое вспомогательное оборудование на подобных АЭС должны быть окружены биологической защитой.

Дальнейшее развитие реакторов этого типа осуществлялось путем упрощения конструкции каналов (одноходовое движение теплоносителя), замены нержавеющей стали, обладающей значительным сечением захвата нейтронов, цирконием (улучшение нейтронного баланса), использования хороню освоенного двуокисного топлива в форме пучков в циркониевой оболочке, увеличения единичной мощности, а также обеспечения почти непрерывной перегрузки топлива. Реакторы РБМК установлены на многих атомных электростанциях СССР (Ленинградской, Курской, Смоленской и др.).

Ниже приведены основные параметры реактора РБМК – 1000:

Газографитовые корпусные реакторы ГГР установлены на АЭС, сооруженных в Великобритании. Пример конструктивного решения усовершенствованного газового реактора (УГР) в корпусе из предварительно напряженного железобетона приведен на рис. 1.6.

Рис. 1.6. Газографитовый реактор в железобетонном корпусе: 1 — корпус реактора из предварительно напряженного железобетона; 2 — газодувка; 3 — парогенератор; 4 — тепловая защита; 5 — кладка активном зоны; 6 — отвод пара; 7 — теплоизоляция корпуса; 8— внутренняя уплотняющая облицовка корпуса; 9 — канал; 10 — машина для перегрузки топлива; 11 — камера горячего газа; 12 — внутренний корпус, образующий холодную камеру для подачи части газа на охлаждение замедлителя; 13— подвод питательной воды; 14 — опоры конструкции; 15 — подвод в активную зону части газа, поступающего из газодувок

Будущее атомной энергетики принадлежит реакторам на быстрых нейтронах (БИ). В качестве теплоносителя в реакторах на быстрых нейтронах используют газы или жидкие металлы, в основном натрий.

Для энергетического реактора БН-600 (рис. 1.7) Белоярской АЭС принята интегральная (баковая) компоновка радиоактивного технологического оборудования: активная зона, насосы и промежуточные теплообменники расположены в одном герметичном баке.

Рис. 1.7. Реактор на быстрых нейтронах БН-600: 1 — несущая конструкция; 2 — бак реактора; 3 — насос; 4 — электродвигатель насоса; 5 — поворотная пробка; 6 —верхняя неподвижная защита; 7— теплообменник; 8 — центральная сборка СУЗ; 9 — загрузочное устройство

Теплоноситель на выходе из активной зоны имеет высокую температуру, что увеличивает КПД АЭС и позволяет использовать пар параметров, принятых на современных тепловых электростанциях (табл. 1.2).