Главные циркуляционные насосы (ГЦН)

Главные циркуляционные насосы (ГЦН). Основными требованиями, предъявляемыми к ГЦН и связанными со специфичными условиями их эксплуатации (перекачка радиоактивного теплоносителя), являются надежность и герметичность. Конструктивное выполнение ГЦН и материалы для их изготовления должны отвечать высоким требованиям в связи с высокой коррозионной активностью, радиоактивностью перекачиваемой воды.

Главный циркуляционный электрический насос ЦЭН-195 (рис. 1.16) с механическим уплотнением вала и контролируемыми протечками выполнен для использования в петле водо-водяных реакторов ВВЭР-1000. Насос ЦЭН-195 рассчитан на подачу 19000 м³/ч; его высота (без поворотного колена на всасе) 9,7 м, размеры в плане 2,9X2,8 м, масса в сборе 100 т.

Рис. 1.16. Главный циркуляционный электрический насос ЦЭН-195: 1 — гидравлическая шаровая опора; 2 — площадки для обслуживания; 3 — электродвигатель; 4 — вал маховика; 5 — маховик электродвигателя; 6 — вал электродвигателя; 7 — соединительная муфта; 8 — радиально-упорный подшипник; 9 — опорные лапы; 10 — узел уплотнения; 11 — нижний радиальный гидростатический подшипник; 12 — вал насоса; 13 — рабочее колесо; 14 — корпус насоса; 15— шпильки и фланец уплотнения главного разъема; 16— мембрана для герметизации междуэтажного перекрытия

Циркуляционный насос ЦВН-7 с механическим уплотнением вала и контролируемыми протечками выполнен для использования в циркуляционных петлях АЭС с кипящими реакторами РБМК-1000. Рассчитан на подачу 6850 м³/ч. Общая высота насоса 10,22 м, высота от верха до перекрытия 7,69 м, размеры в плане 2,7X3,23 м, масса общая 127 т, масса электродвигателя 28 т.

В корпусе насоса для АЭС с жидкометаллическим теплоносителем над уровнем натрия создана газовая подушка, что полностью исключает утечку теплоносителя. Конструктивно насосы первого и промежуточного контуров Шевченковской АЭС с реактором БН-350 выполнены одинаково, но насос первого контура имеет биологическую защиту. Насосы центробежные, консольные с электродвигателем и механическим уплотнением. Общая высота насоса 9,87 м, высота от уровня биологической защиты до верха 7,4 м, диаметр опорной плиты в плане 4,6 м.

Увеличение единичной мощности АЭС и, следовательно, насосов, а также газодувок АЭС с газовыми реакторами приводит к необходимости создания мощных электродвигателей, сложных в изготовлении и дорогостоящих. Поэтому в последние годы наметилась тенденция к отказу от электрического привода и переходу на турбопривод, питаемый тем же паром, что и основной турбоагрегат АЭС.

Высотное расположение ГЦН зависит от отметки входных патрубков реактора. Вертикальная отметка выходного патрубка ГЦН должна быть по возможности близка к отметке входного патрубка корпусного реактора или раздаточного группового коллектора канального реактора. Электрический привод (или турбопривод) ГЦН двухконтурных АЭС не радиоактивен и требует периодического обслуживания. Поэтому он должен быть отделен от активной части насоса (собственно напорного рабочего колеса) защитным перекрытием, т. е. привод насоса должен располагаться в полуобслуживаемом, а рабочее колесо — в необслуживаемом помещениях.

Размещение ГЦН в плане связано с требованием минимальной протяженности трубопроводов главного циркуляционного контура. Поэтому насосы должны устанавливаться симметрично и как можно ближе к вертикальной оси реактора.

При проектировании строительных конструкций должна быть учтена возможность демонтажа ГЦН в процессе эксплуатации. Эта работа может быть выполнена с использованием мостовых кранов реакторного отделения через проемы, которые необходимо предусматривать в проекте. Однако, как правило, краны реакторного отделения в период остановки сильно загружены. Поэтому боксы приводов ГЦН оборудуются самостоятельными грузоподъемными средствами, грузоподъемность которых выбирается исходя из массы самой тяжелой части ГЦН — электродвигателя.

Толщина защитного перекрытия между помещением двигателей ГЦН и помещением контура циркуляции обусловлена прежде всего активностью трубопроводов контура. Для реакторов с водяным теплоносителем основным источником активности при расчете защитного перекрытия (как и других защитных конструкций контура теплоносителя) следует принимать фотоны с энергией 6,2 МэВ из реакции

Расчетная поверхностная активность ГЦН атомной электростанции с реактором РБМК составляет 5,2 * 10¹⁰Бк/м² (1,41 * 10^-4 Ки/см²). Насос может быть представлен в виде цилиндра диаметром 220, высотой 130 и толщиной стенки 12 см.

В период пуска Ленинградской АЭС с реактором РБМК-1000 при его электрической мощности 800 МВт измеренное значение удельной активности воды циркуляционного контура составило примерно 3,7 * 10⁶ Бк/кг (10^-4 Ки/кг), а мощность экспозиционной дозы в боксах циркуляционного контура (3,87/5,15) * 10^-8 Кл/(кг*с) (150— 200 мкР/с), в коридорах у боксов (0,51/1,29) * 10-¹⁰ Кл/(кг*с) (0,2—0,5 мкР/с), а вблизи турбоагрегата (0,26/2,32) * 10^-10 Кл/(кг*с) (0,1—0,9 мкР/с).