Lieljaudas kanālu reaktors. RBMK lieljaudas kanālu reaktors Remonta tehnoloģijas pamatprincipi

Šis raksts, kuram jāsniedz vispārējs priekšstats par reaktora konstrukciju un darbību, kas mūsdienās ir kļuvis par vienu no galvenajiem mūsu kodolenerģijai, kalpo kā paskaidrojošs teksts zīmējumiem, kuros redzams RBMK-1000 reaktors, un diagrammām, kas izskaidro izkraušanas un iekraušanas mašīnas (REM) darbību).
Atomelektrostacijas galvenā ēka ar RBMK reaktoru sastāv no diviem energoblokiem ar elektrisko jaudu 1000 MW katrs ar kopēju turboģeneratoru telpu un atsevišķām telpām reaktoriem. Energobloks ir reaktors ar dzesēšanas šķidruma cirkulācijas kontūru un palīgsistēmām, cauruļvadu un iekārtu sistēma, caur kuru ūdens no turbīnu kondensatoriem tiek virzīts uz dzesēšanas šķidruma cirkulācijas kontūru, un divi turboģeneratori ar jaudu 500 MW katrs.
Dzesēšanas šķidrums ir ūdens, cirkulē caur divām paralēlām sistēmām. Katrā sistēmā ietilpst divi separatora mucas, 24 nolaižamās caurules, 4 sūkšanas un - spiediena kolektori, - 4 cirkulācijas sūkņi, no kuriem trīs darbojas, un viens ir rezervē, 22 grupu sadales kolektori, - kā arī noslēgšanas un regulēšanas vārsti. .
No sadales grupas kolektoriem ūdens ar temperatūru 270°C tiek sadalīts pa atsevišķiem cauruļvadiem, izmantojot noslēgšanas un regulēšanas vārstus procesa kanālos. Mazgājot degvielas elementus, tas tiek uzkarsēts līdz piesātinājuma temperatūrai, daļēji iztvaiko, un iegūtais tvaika-ūdens maisījums pa atsevišķiem cauruļvadiem no katra kanāla nonāk arī separatora mucās.Šeit tvaika-ūdens maisījums tiek atdalīts tvaikā un ūdenī.Atdalītais ūdens ir sajauc ar padeves ūdeni un caur lejupejošām caurplūdēm.caurules tiek sūtītas uz galvenajiem cirkulācijas sūkņiem.Piesātināts tvaiks ar spiedienu 70 kgf/cm2 pa astoņām tvaika līnijām tiek novadīts uz divām turbīnām.Strādājot turbīnu augstspiediena cilindros, tvaiks nonāk starpseparatoros-pārkarsētājos, kur no tā tiek atdalīts mitrums un tas tiek pārkarsēts līdz 250°C temperatūrai Izejot cauri zemspiediena cilindriem, tvaiks nonāk kondensatoros.Kondensāts tiek 100% attīrīts uz filtriem, tiek uzkarsēts piecos reģeneratīvajos sildītājos un nonāk deaeratoros.No turienes separatora mucās tiek iesūknēts atpakaļ ūdens 165°C temperatūrā.Tikai stundas laikā sūkņi iziet cauri reaktoram.Tie dzen ap 38 tūkst.t ūdens. Reaktora nominālā siltuma jauda ir 3140 MW; stundā tas saražo 5400 tonnas tvaika.
Reaktors atrodas kvadrātveida sekcijas betona šahtā ar izmēriem 21,6 X 21,6 m un 25,5 m dziļumā Reaktora svars tiek pārnests uz betonu, izmantojot metinātas metāla konstrukcijas, kas vienlaikus kalpo kā bioloģiskā aizsardzība. Kopā ar korpusu tie veido noslēgtu dobumu, kas piepildīts ar hēlija un slāpekļa maisījumu - reaktora telpu, kurā atrodas grafīta kaudze. Gāzi izmanto mūra temperatūras uzturēšanai.
Reaktora augšējās un apakšējās metāla konstrukcijas ir pārklātas ar aizsargmateriālu (serpentinīta iezis) un piepildītas ar slāpekli. Ūdens tvertnes tiek izmantotas kā sānu bioloģiskā aizsardzība.

Grafīta kaudze ir vertikāli novietots cilindrs, kas samontēts no grafīta kolonnām ar centrālajām atverēm procesa (tvaika ģenerēšanas) kanāliem un vadības un aizsardzības sistēmas kanāliem (tie nav parādīti diagrammā).
Tā kā reaktora darbības laikā grafīta moderatorā izdalās aptuveni 5% siltumenerģijas, tika piedāvāts oriģināls cieto kontaktgredzenu dizains, lai uzturētu nepieciešamos grafīta bloku temperatūras apstākļus un uzlabotu siltuma novadīšanu no grafīta uz dzesēšanas šķidrumu, kas plūst reaktorā. kanāliem. Sadalītie gredzeni (20 mm augsti) ir novietoti kanāla augstumā tuvu viens otram tā, lai katram blakus esošajam gredzenam būtu uzticams kontakts pa cilindrisko virsmu vai nu ar kanāla cauruli, vai ar grafīta mūra bloka iekšējo virsmu, kā arī galos ar diviem citiem gredzeniem. Ierosinātā dizaina efektivitāte tika pārbaudīta ar eksperimentiem uz termiskā stenda. Ļeņingradas AES energobloku darbības pieredze ir apstiprinājusi iespēju un vienkāršību tehnoloģiskajā ceļā ierīkot kanālu ar grafīta gredzeniem un noņemt to no tā.
Tehnoloģiskais kanāls ir metināta cauruļu konstrukcija, kas paredzēta degvielas komplektu (FA) uzstādīšanai tajā un dzesēšanas šķidruma plūsmas organizēšanai.
Kanāla augšējā un apakšējā daļa ir izgatavota no nerūsējošā tērauda, ​​un centrālā caurule ar diametru 88 mm un sieniņu biezumu 4 mm 7 m augstumā, ir izgatavota no cirkonija sakausējuma ar niobiju ( 2,5%). Šis sakausējums ir mazāks par tēraudu, absorbē neitronus, un tam ir augstas mehāniskās un korozijas īpašības. Uzticama hermētiska savienojuma izveide starp kanāla centrālo cirkonija daļu un tērauda caurulēm izrādījās sarežģīts uzdevums, jo savienojamo materiālu lineārās izplešanās koeficienti atšķiras aptuveni trīs reizes. To bija iespējams atrisināt ar tērauda-cirkonija adapteru palīdzību, kas izgatavoti ar difūzijas metināšanu.
Tehnoloģiskajā kanālā tiek ievietota kasete ar diviem degvielas blokiem (šādi kanāli ir 1693); Katrs šāds mezgls sastāv no 18 degvielas stieņiem. Degvielas elements ir cirkonija sakausējuma caurule ar ārējo diametru 13,6 mm, sieniņu biezumu 0,9 mm ar diviem gala aizbāžņiem, kuru iekšpusē ievietotas urāna dioksīda granulas. Kopumā reaktorā tiek iekrautas aptuveni 190 tonnas urāna, kas satur 1,8% urāna-235 izotopu.

Mūsu valstī ir izstrādāti un veiksmīgi darbojas trīs veidu spēka reaktori:

kanālu ūdens-grafīta reaktors RBMK-1000 (RBMK-1500);

spiedienūdens spiedtvertņu reaktors VVER-1000 (VVER-440);

ātro neitronu reaktors BN-600.

Citās valstīs ir izstrādāti un ekspluatēti šādi spēka reaktoru veidi:

Spiediena ūdens reaktors PWR;

Spiediena verdoša ūdens reaktors BWR;

kanāla smagā ūdens reaktors CANDU;

gāzes-grafīta tvertnes reaktors AGR.

Reaktora aktīvajā zonā ielādēto degvielas stieņu skaits sasniedz 50 000 gabalu. Lai atvieglotu uzstādīšanu, pārkraušanu, transportēšanu un dzesēšanu, visu spēka reaktoru degvielas stieņi tiek apvienoti degvielas komplektos - FA. Drošai dzesēšanai degvielas stieņi degvielas komplektā ir atdalīti viens no otra ar starplikas elementiem.

RBMK-1000 un RBMK-1500 reaktoru degvielas elementi un degvielas komplekti

Reaktoru RBMK-1000 un RBMK-1500 kodolā ar kvadrātveida režģa soli 250 mm ir 1693 un 1661 procesa kanāls. Degvielas komplekti atrodas katra kanāla atbalsta caurulē. Lai kanalizētu cauruli F 80x4 mm izgatavoti no Zr+ 2,5% Nb sakausējuma pārkristalizētā stāvoklī, uzgaļi no OKH18N10T tērauda abās pusēs ir piestiprināti ar difūzijas metināšanu, ļaujot katru kanālu cieši savienot ar dzesēšanas šķidruma kolektoru.

Šī kanāla konstrukcija ļauj viegli ielādēt un pārlādēt degvielas komplektus, izmantojot pārkraušanas iekārtu, arī tad, kad reaktors darbojas. Reaktora RBMK-1000 kanālā tiek ievietota kasete, kas sastāv no diviem atsevišķiem kurināmā komplektiem, kas atrodas viens virs otra un savienoti vienotā veselumā ar dobu nesošo stieni no Zr+ 2,5% Nb sakausējuma ( f 15x1,25 mm). Atbalsta stieņa dobumā atsevišķā cauruļveida apvalkā, kas izgatavots no cirkonija sakausējuma, atrodas enerģijas izdalīšanās uzraudzības sensori vai papildus neitronu absorbētāji, kas kalpo enerģijas izdalīšanās izlīdzināšanai reaktora aktīvās zonas daļā.

1. att. RBMK-1000 reaktora FA

Katru augšējo un apakšējo degvielas komplektu (1. att.) veido paralēls degvielas stieņu stieņu saišķis no 18 gabaliem, kas izvietoti koncentriskos apļos ar fiksētu rādiusa pakāpienu, kas rada stabilu siltuma noņemšanu visā degvielas stieņu kalpošanas laikā. . Degvielas stieņu fiksāciju nodrošina rāmis, ko veido atbalsta centrālais stienis un desmit starplikas, kas vienmērīgi izvietotas katra degvielas komplekta augstumā. Starplikas režģi tiek montēti no atsevišķām formas šūnām, punktos sametināti kopā un ārēji piestiprināti ar apmali. Katrai šūnai ir iekšējie izvirzījumi 0,1 - 0,2 mm garumā: četri ārējās rindas šūnās un pieci iekšējās degvielas stieņu rindas šūnās, stingri, ar spriegojumu, fiksējot caur šūnām izlaistos degvielas stieņus. Tas novērš degvielas elementu radiālās kustības šūnās, ko var izraisīt konstrukcijas vibrācija turbulentas dzesēšanas šķidruma plūsmas ietekmē. Tādā veidā tiek novērsta fretting korozijas rašanās vietās, kur degvielas elementa apšuvums pieskaras elementu metālam. Režģi izgatavoti no nerūsējošā austenīta tērauda (notiek darbs pie materiāla aizstāšanas ar cirkonija sakausējumu). Starplikas režģiem ir kustības brīvība kopā ar atbalsta stieņa degvielas stieņa saišķi, bet režģa rotācija attiecībā pret stieņa asi ir izslēgta.

Degvielas stieņi vienā galā ir piestiprināti pie atbalsta režģa, izmantojot gredzenveida fiksatorus, kas iespiesti formas uzgaļu izgriezumos. Pārējie degvielas stieņu gali paliek brīvi. Atbalsta režģis (gals) ir stingri piestiprināts pie atbalsta stieņa aksiālās puses.

Degvielas stieņa vispārējs skats ir parādīts 2. att. Degvielas stieņa kopējais garums ir 3644 mm, degvielas serdes garums ir 3430 mm.

Degvielas stieņu apšuvuma un gala daļu materiāls ir Zr+1% Nb sakausējums pārkristalizētā stāvoklī. Korpusa diametrs 13,6 mm, sieniņu biezums 0,9 mm. Degviela ir saķepināta urāna dioksīda granulas, kuru augstums ir tuvu to diametram un kuru galos ir caurumi.

Degvielas kolonnas vidējā masa ir 3590 g ar minimālo blīvumu 10,4 g/cm 3 .

Diametālās spraugas izplatība starp tableti un apvalku ir 0,18-0,36 mm. Korpusā degvielas granulas tiek saspiestas ar spirālveida atsperi, kas atrodas gāzes kolektorā, kas samazina gāzveida skaldīšanas produktu spiedienu. Brīvā tilpuma zem čaulas attiecība pret kopējo tilpumu pie vidējiem ģeometriskajiem parametriem ir 0,09.

2. att. RBMK reaktora degvielas stienis: 1 - spraudnis, 2 - degvielas granula, 3 - apvalks, 4 - atspere, 5 - bukse, 6 - uzgalis

Atomelektrostaciju urāna-grafīta reaktoru kanālu konstrukcijas

RBMK-1000 kanāla degvielu ģenerējošā daļa

(2.31. att.) sastāv no diviem degvielas komplektiem, balsta centrālā stieņa, kāta, stieņa un uzgaļa. Degvielas komplekts ir samontēts no 18 stieņa tipa degvielas stieņiem ar diametru 13,5x0,9 mm, rāmja un stiprinājumiem; FA ir savstarpēji aizvietojami. Rāmis sastāv no centrālās caurules, uz kuras ir piestiprināts viens gals un desmit starplikas. Starplikas režģi kalpo, lai nodrošinātu nepieciešamo
degvielas elementu atrašanās vieta degvielas komplekta šķērsgriezumā un ir uzstādīti centrālajā caurulē. Degvielas elementu termiskās izplešanās laikā starplikas režģu stiprinājums ļauj tiem pārvietoties pa asi 3,5 m attālumā. Ārējais starplikas režģis ir uzstādīts uz atslēgas, lai palielinātu stingrību pret sijas vērpšanu.

Starplikas režģis ir šūnveida struktūra un ir samontēts no centrālā, starpstaba, divpadsmit perifērijas šūnām un loka, kas savienotas viena ar otru ar punktmetināšanu. Apmale ir aprīkota ar starplikas izvirzījumiem.

Rīsi. 2.31. FA RBMK-1000:
1 - balstiekārta; 2 - adapteris; 3 - kāts; 4 - degvielas stienis; 5 - atbalsta stienis; 6 - bukse; 7 - gals; 8 - uzgrieznis

Degvielas komplekta centrālajai caurulei galā ir taisnstūrveida griezums ar pusi no diametra, lai savienotu degvielas komplektus savā starpā kanālā. Tas nodrošina nepieciešamo abu degvielas komplektu degvielas stieņu izlīdzināšanu un novērš to rotāciju vienam pret otru.

Degvielas elementi ir stingri nostiprināti degvielas komplekta gala režģos (pie aktīvās zonas augšējās un apakšējās robežas), un, reaktoram darbojoties, aktīvās zonas centra sprauga tiek izvēlēta termiskās izplešanās dēļ. Attāluma samazināšana starp degvielas stieņiem serdeņa centrā samazina siltuma pārspriegumu un samazina degvielas un konstrukcijas materiāla temperatūru degvielas stieņa aizbāžņa zonā. Divu degvielas komplektu izmantošana serdeņa augstumā ļauj katram blokam darboties gan maksimālās, gan minimālās enerģijas izdalīšanas augstuma zonā.

Visas degvielas komplekta daļas, izņemot stieni un starplikas, ir izgatavotas no cirkonija sakausējuma. Stienis, kas kalpo montāžas savienošanai ar balstiekārtu, un starplikas ir izgatavotas no X18N10T nerūsējošā tērauda.

RBMK-YOO reaktora termohidraulisko un stiprības raksturlielumu analīze atklāja pieejamās rezerves iekārtas jaudas palielināšanai. Procesa kanāla kritiskās jaudas, t.i., jaudas, pie kuras rodas siltuma pārneses krīze uz degvielas elementu virsmas, palielinājums, ko pavada nepieņemami cirkonija apšuvuma temperatūras paaugstināšanās, tika panākts, ieviešot siltuma pārneses pastiprinātājus. degvielas blokā. Pastiprinātāju režģu izmantošana ar dzesēšanas šķidruma plūsmas aksiālo virpuli ļāva palielināt RBMK-1000 procesa kanāla jaudu 1,5 reizes. Degvielas komplekta RBMK-1500 konstrukcija atšķiras no RBMK-1000 degvielas komplekta konstrukcijas ar to, ka augšējā degvielas komplektā tiek izmantoti starplikas pastiprinātāju režģi, pretējā gadījumā degvielas komplekta konstrukcijai nav būtisku atšķirību. Cirkulācijas ķēdes pretestības saglabāšana tiek panākta, samazinot dzesēšanas šķidruma plūsmu.

Degvielas komplekta jaudas palielināšanās izraisa atbilstošu degvielas elementu lineārās jaudas palielināšanos līdz 550 W/cm. Pašmāju un ārvalstu pieredze liecina, ka šāds lineārās jaudas līmenis nav ierobežojums. Vairākās ASV stacijās maksimālā lineārā jauda ir 570–610 W/cm.

Tehnoloģiskā kanāla korpusa uzstādīšanai un nomaiņai ekspluatācijas laikā, kā arī drošas siltuma novadīšanas organizēšanai grafīta mūram uz kanālu, tā vidusdaļā ir “cietā kontakta” ​​gredzeni (2.32. att.). 20 mm augsti sadalītie gredzeni ir novietoti kanāla augstumā tuvu viens otram tā, lai katram blakus esošajam gredzenam būtu uzticams kontakts pa cilindrisko virsmu vai nu ar kanāla cauruli, vai arī ar grafīta mūra bloka iekšējo virsmu. kā beigās viens ar otru. Minimāli pieļaujamās spraugas kanāla gredzens un gredzenu bloks tiek noteiktas no nosacījuma, ka kanāls nav iesprūdis mūrī grafīta starojuma saraušanās rezultātā un kanāla diametra palielināšanās rezultātā.

cauruļu materiāla šļūde. Neliels spraugu palielinājums izraisīs mūra grafīta siltuma noņemšanas pasliktināšanos. Kanāla korpusa augšējā daļā ir metinātas vairākas bukses, kas paredzētas, lai uzlabotu siltuma noņemšanu no reaktora metāla konstrukcijām, lai nodrošinātu radiācijas drošību un izveidotu tehnoloģisko bāzi kanāla korpusa izgatavošanai.

Rīsi. 2.32. Tehnoloģiskā kanāla uzstādīšana grafīta mūrī:
1- caurule (Zr+2,5% Nb sakausējums); 2 - ārējais grafīta gredzens; 3 - iekšējais grafīta gredzens; 4 - grafīta mūra

Kā jau minēts, cirkonija sakausējumus galvenokārt izmanto reaktora serdes elementu ražošanai, kas pilnībā izmanto to īpašās īpašības: neitronu.

“caurspīdīgums”, karstumizturība, korozijas un starojuma izturība utt. Citu reaktora daļu ražošanai tiek izmantots lētāks materiāls - nerūsējošais tērauds. Šo materiālu kombināciju nosaka konstrukcijas prasības, kā arī ekonomiskie apsvērumi attiecībā uz materiāliem un tehnoloģiju. Cirkonija sakausējumu un tēraudu fizikālo, mehānisko un tehnoloģisko īpašību atšķirība rada to savienojuma problēmu.

Rūpnieciskajos reaktoros ir zināms tēraudu mehāniski savienot ar cirkonija sakausējumiem, piemēram, Kanādas Pikeringa-2, -3 un -4 reaktoros cirkonija sakausējuma kanālu cauruļu savienošana ar gala veidgabaliem no rūdīta nerūsējošā tērauda ( 2.33. att.) tika izgatavots, izmantojot velmēšanu. Tomēr šādi savienojumi darbojas apmierinoši 200-250 °C temperatūrā. Ārzemēs tika pētīti savienojumi starp tēraudu un cirkoniju ar kausēšanas metināšanu (argona loka) un cietfāzes metināšanu. Argona loka metināšana tiek veikta augstākā temperatūrā nekā cietfāzes metināšana, kā rezultātā savienojuma zonā veidojas trauslu intermetālisku savienojumu slāņi, kas negatīvi ietekmē metinājuma mehāniskās un korozijas īpašības. Starp pētītajām metodēm cirkonija sakausējumu savienošanai ar tēraudu cietā fāzē ir eksplozijas metināšana, savienojumu kalšana, štancēšana, spiediena metināšana, savienojumu presēšana, pretlodēšana, berzes metināšana utt.

Taču visi šie savienojumi nav attiecināmi uz RBMK reaktora procesa kanāla caurulēm, jo ​​tie visi ir paredzēti

strādāt saskaņā ar citiem parametriem, un tie nevar nodrošināt nepieciešamo blīvumu un izturību.

RBMK kanāla vidējā cirkonija daļa, kas atrodas reaktora aktīvajā zonā, ir savienota ar nerūsējošā tērauda gala mezgliem, izmantojot īpašus tērauda-cirkonija adapterus. Tērauda-cirkonija adapterus ražo ar difūzijas metināšanu.

Metināšana tiek veikta vakuuma kamerā, spēcīgas detaļu, kas izgatavotas no cirkonija sakausējuma un nerūsējošā tērauda, ​​kas uzkarsētas augstā temperatūrā, presēšanas rezultātā viena pret otru. Pēc mehāniskās apstrādes tiek iegūts adapteris, kura viens gals ir cirkonija sakausējums, otrs – nerūsējošais tērauds. Lai samazinātu spriegumus, kas rodas saistībā ar lielu cirkonija sakausējuma (a = 5,6 * 10 -6 1/°C) un tērauda 0Х18Н10Т (a = 17,2 * 10 -6 1/°C) lineāro izplešanās koeficientu atšķirību, tiek izmantots pārsējs no bimetāla karsti presētām caurulēm (tērauda marka 0Х18Н10Т + tērauda marka 1Х17Н2) (a=11*10 -6 1/°С).

Adaptera savienojums ar cirkonija cauruli ar ārējo diametru 88 un sienas biezumu 4 mm tiek veikts ar elektronu staru metināšanu. Uz metinātajām šuvēm attiecas tādas pašas prasības attiecībā uz izturību un korozijas īpašībām kā uz galveno cauruli. Izstrādātie elektronu staru metināšanas režīmi, metināto šuvju un termiski ietekmēto zonu mehāniskās un termiskās apstrādes metodes un režīmi ļāva iegūt uzticamus vakuuma necaurlaidīgus tērauda-cirkonija metinātos savienojumus.

Kanāla tipa reaktoru otrais mūžs

Nākamgad apritēs 70 gadi kopš pirmās kanāla tipa reaktora stacijas palaišanas. Kāpēc tehnoloģiju attīstība mūsdienās ir liegta un kurš tam nepiekrīt? Stāsta un atbild Aleksejs Slobodčikovs, spēka kanālu reaktoru iekārtu galvenais projektētājs, AS NIKIET departamenta direktors.

Pirmkārt, daži vārdi par kanālu reaktoru vēsturi. To parādīšanās bija cieši saistīta ar pašas kodolrūpniecības, gan militāri rūpnieciskā kompleksa, gan enerģētikas nozares rašanos.

Pirmais kanāla reaktors tika iedarbināts 1948. gada 19. jūnijā Čeļabinskas apgabalā. Rūpnieciskā reaktora A izstrādi veica galvenais konstruktors Nikolajs Antonovičs Dolležāls, bet zinātnisko projektu vadīja Igors Vasiļjevičs Kurčatovs. Protams, reaktora galvenais mērķis bija ražot ieroču kvalitātes plutoniju, un pirmais kanālu reaktoru nozares attīstības posms ir nesaraujami saistīts ar aizsardzības jautājumiem.

Pirmie reaktori bija tīri utilitāri. Tie ir balstīti uz plūsmas diagrammu un slēgtas cilpas neesamību. Ekspluatācijas risinājumu izstrādes procesā radās iespēja pāriet uz reaktora izmantošanu klasiskajā rūpnieciskajā izpratnē - kā daļu no enerģētikas kompleksa. Pirmais šo uzdevumu realizēja 1958. gadā celtais Sibīrijas atomelektrostacijas reaktors. Šajā periodā sāka pavērties izredzes izmantot kodolenerģiju miermīlīgiem mērķiem.

Obninskā tika uzcelta pirmā atomelektrostacija ar kanālu urāna-grafīta reaktoru. Pēc enerģijas standartiem AM reaktoram bija maza jauda - tikai 5 MW. Bet tomēr tā izveide, projektēšana un darbība (lielākoties pētniecības režīmā) ļāva atrisināt jautājumus, kas saistīti ar materiālu izpēti un to uzvedību elektroenerģijas ražošanas laikā ar kodolreaktoru.

Sākumpunkts
Pēc Obninskas atomelektrostacijas nodošanas ekspluatācijā nākamais posms ir Belojarskas stacija. Šis projekts bija drosmīgs ne tikai savam laikam, bet arī reaktora inženierijai kopumā. Belojarskas AES tika ieviesta kodolenerģijas tvaika pārkarsēšanas tehnoloģija, kas ļāva būtiski palielināt spēkstacijas efektivitāti un pietuvoties tiem rādītājiem, kas raksturīgi spēkstacijām ar fosilo kurināmo. Pēc tam 20. gadsimta 60. – 70. gadu mijā radās iespēja uzsākt RBMK-1000 reaktora izstrādi un būvniecību.

Reaktora RBMK-1000 palaišana kļuva par sākumpunktu kodolenerģijas plašai izmantošanai valsts ekonomikā. Tas bija pirmais miljonu plus bloks, kas diezgan ilgu laiku palika vienīgais ar šādu jaudu.

Pirmais energobloks ar RBMK reaktoriem tika palaists 1973. gada decembrī Ļeņingradas atomelektrostacijā. Tad 1970.–80. gados secīgi tika nodoti ekspluatācijā 17 energobloki ar RBMK reaktoriem.

Šodien Krievijā Ļeņingradas, Kurskas un Smoļenskas atomelektrostaciju objektos darbojas 11 šādi energobloki. Četri energobloki tika uzbūvēti Ukrainā, bet vēl divi - Lietuvas PSR teritorijā. Pēdējā jauda tika palielināta 1,5 reizes - līdz 1500 MW (nominālā elektriskā jauda). Šie spēka agregāti tajā laikā bija jaudīgākie, un pārskatāmā nākotnē Krievijas kodolrūpniecībai tie joprojām ir atsevišķa spēka bloka jaudas ierobežojums.

Biogrāfija

Aleksejs Vladimirovičs SLOBODČIKOVS
dzimis 1972. gadā. Beidzis Maskavas Valsts tehnisko universitāti. N. E. Baumans ar grādu atomelektrostacijās.

Kopš 1995. gada strādā AS NIKIET. Šobrīd viņš ieņem jaudas kanālu reaktoru iekārtu galvenā projektētāja, departamenta direktora amatu.

Par ieguldījumu darbā pie RBMK reaktoru resursu raksturlielumu atjaunošanas A. Slobodčikovam kā daļai no autoru kolektīva tika piešķirta Krievijas Federācijas valdības balva. Šīs unikālās tehnoloģijas izveide un rūpnieciskā ieviešana, ko izstrādājis NIKIET kopā ar vadošajiem nozares uzņēmumiem, Krievijas zinātni un rūpniecību, ļauj uzturēt atomelektrostacijas ar šādiem reaktoriem vienotajā Krievijas enerģētikas sistēmā līdz nomaiņas jaudu nodošanai ekspluatācijā.

Par RBMK tagadni, pagātni un nākotni
Ja runājam par RBMK reaktoru īpatsvaru enerģijas bilancē, tad šis rādītājs atkarībā no gada svārstās ap 39–41%. Pagaidām turpina izmantot tikai 20. gadsimta 70.–80. gados būvētas vienības. Pirmais no tiem tika palaists 1973. gadā, bet jaunākais - Smoļenskas stacijas trešais korpuss - 1990. gadā. Ņemot vērā urāna-grafīta reaktoru darbības pieredzi, RBMK kalpošanas laiks tika noteikts projektēšanas stadijā - 30 gadi.

Šeit ir vērts izdarīt nelielu piezīmi. Visa kanālu sektora attīstības vēsture - runājot tieši par RBMK reaktoriem - ir tā pilnveidošanas un modernizācijas process atbilstoši jaunākajām tehnoloģijām noteiktā brīdī. Piemēram, nav iespējams salīdzināt reaktora tehnisko stāvokli 1973. gadā (kā Ļeņingradas atomelektrostacijā) ar to, kāds mums ir šodien. Vairāk nekā 40 gadu laikā ir notikušas būtiskas izmaiņas vadības sistēmās, drošībā, pašā degvielas ciklā un kodola fizikā.

Černobiļas avārija kļuva par melno lappusi gan kanālu, gan pasaules reaktoru būvniecības attīstības vēsturē kopumā. Bet pēc tās tika izdarīti attiecīgi secinājumi. Tagad RBMK reaktoru sauc par "Černobiļas tipa reaktoru", taču tā nav pilnīgi pareiza definīcija. Nav iespējams salīdzināt to, kas bija ar to, kas mums ir šodien. Nepārtrauktais modernizācijas process, par kuru es runāju, ļāva 90.–2000. gadu mijā izvirzīt jautājumu par reaktoru kalpošanas laika pagarināšanu līdz 45 gadiem. Tādējādi Ļeņingradas AES pirmā bloka pagarinātais ekspluatācijas laiks beigsies 2018. gadā, bet Smoļenskas stacijas trešā bloka darbība beigsies 2035. gadā.

Par grafīta elementiem un izliekuma prognozēšanu
Ir dažādi kanālu reaktoru veidi. Piemēram, Kanādā kodolenerģijas pamatā ir CANDU reaktori ar smago ūdeni. Mūsu valstī darbojas tikai urāna-grafīta kanālu reaktori. Grafīts ir nenozīmīgs materiāls, tā īpašības nav līdzīgas tēraudam vai betonam. Grafīta kā aktīvās zonas elementa izpēte sākās no pirmās industriālo ierīču darbības dienas.

Jau tad bija skaidrs, ka augstas temperatūras un lielas enerģijas plūsmu ietekmē šis materiāls ir pakļauts degradācijai. Tajā pašā laikā grafīta fizikālo un mehānisko īpašību un tā ģeometrijas izmaiņas ietekmē serdes stāvokli kopumā. Šo jautājumu detalizēti pētīja ne tikai padomju zinātnieki. Grafīta stāvokļu izmaiņas interesēja arī mūsu amerikāņu kolēģus.

Viena no galvenajām problēmām ir grafīta elementu ģeometrijas maiņa. RBMK reaktora serde sastāv no grafīta kolonnām. Katra kolonna ir 8 metrus augsta un sastāv no 14 grafīta blokiem – paralēlskaldņiem ar augstumu 600 mm un šķērsgriezumu 250x250 mm. Tādu kolonnu kopumā ir 2,5 tūkstoši.

Pati serdeņa augstums ir 7 metri, tajā esošā degvielas komplekta garums arī ir 7 metri, un kopējais degvielas moduļa garums ir 16 metri.

Ir jāsaprot, ka aktīvā zona ir vienots veselums, tāpēc izmaiņas vienā elementā gar ķēdi - kā kumulatīvs efekts - vispirms tiek pārnestas uz tuvējām zonām un pēc tam var aptvert visu aktīvās zonas ģeometriju. Viens no negatīvākajiem faktoriem grafīta bloku izmaiņās ir kolonnu izliekums un līdz ar to degvielas kanālu un vadības stieņu kanālu novirzes.

Uzstādīšanas laikā visas kolonnas, protams, ir vertikālas, taču darbības laikā šī vertikāle tiek zaudēta. Ja atgriežamies pie vēstures, mēs redzam, ka rūpnieciskajām ierīcēm un pirmajiem urāna-grafīta reaktoriem šis process sākās pirmajos darbības gados. Tajā pašā laikā tika izprasti šīs parādības mehānismi. RBMK reaktora izstrādes gaitā daži procesi tika novērsti ar projektēšanas risinājumiem.

Pilnībā atbrīvoties no izmaiņām nav iespējams. To izskatu ir grūti paredzēt. Ar 45 gadu reaktora kalpošanas laiku tika pieņemts, ka pārmaiņu process aktīvā fāzē ieies 43.–44. gadu mijā. Taču izrādījās, ka ar problēmu saskārāmies 40. darbības gadu mijā. Tas ir, prognozes kļūda bija aptuveni trīs gadi.

2011. gadā Ļeņingradas stacijas pirmajā energoblokā tika fiksētas ģeometrijas izmaiņas: procesa kanālu izliekums (tajos ir uzstādīti kodoldegvielas komplekti), vadības un aizsargstieņu kanāli. Vēršu uzmanību, ka RBMK darbībai ir nepieciešama nepārtraukta drošību noteicošo parametru uzraudzība. Ar ultraskaņas testēšanas palīdzību tiek uzraudzīts kanālu diametrs un elementu izliekums, integritāte un savstarpējais stāvoklis, kas nosaka veiktspēju dažādos (gan nominālajos, gan pārejas) režīmos. Kad plānveida monitoringa laikā tika atklāts izmaiņu procesa sākums, kļuva skaidrs: kad process būs sācies, tā ātrums būs diezgan liels; reaktora stacijas darbība šādos apstākļos prasa papildu risinājumus.

RBMK reaktoru galvenie rādītāji

Meklējot pareizos risinājumus
Kad procesa kanāli un vadības stieņi ir saliekti, vispirms ir jānodrošina vadības un aizsardzības sistēmu izpildmehānismu, kā arī degvielas komplektu beznosacījumu darbība mainīgas ģeometrijas apstākļos.

Tāpat nepieciešams apstiprināt tehnoloģisko kanālu spēju, kas darbojas novirzes apstākļos, saglabāt stiprības īpašības. Ļeņingradas stacijas pirmajā blokā tehnoloģisko kanālu skaits ir 1693, un neviens no tiem, darbojoties izliekuma apstākļos, ir apdraudēts no tā darbības viedokļa.

Vēl viens svarīgs punkts: ir jānodrošina visas tehnoloģiskās darbības, kas saistītas ar degvielas komplektu iekraušanu un izkraušanu. RBMK reaktora atšķirīga iezīme, kas ir arī priekšrocība, ir iespēja to darbināt nepārtrauktas pārslodzes apstākļos. Konstrukcija pieļauj pārslodzi darbības laikā tieši ar jaudu. Tas nodrošina elastīgu degvielas ciklu, serdes formu un palielinātu sadegšanu. Faktiski tas nosaka ekonomiju: reaktors nedarbojas kampaņās, tas darbojas pastāvīgas pārslodzes režīmā.

2011. gadā Ļeņingradas stacijā tika veikti vairāki darbi, kas apstiprināja reaktora iekārtas elementu darbspēju līdz 100 mm novirzes apstākļos. Pēc tam uz īsu laiku tika nodots ekspluatācijā pirmais Ļeņingradas AES energobloks pastiprinātā parametru kontrolē. Septiņus mēnešus vēlāk tas atkal tika apturēts paplašinātai ģeometrijas kontrolei: tika reģistrēta procesa attīstība, kas saistīta ar grafīta kaudzes formas izmaiņām. Tad kļuva skaidrs, ka turpmāka reaktora darbība nav iespējama. 2012. gada maijā tika apturēts pirmais Ļeņingradas stacijas energobloks.

Tajā pašā laikā izmaiņu sākums tika fiksēts Ļeņingradas AES otrajā energoblokā un Kurskas atomelektrostacijas otrajā energoblokā. Konstatētās novirzes liecināja, ka process tuvojas aktīvajai fāzei.

Bija nepieciešams risinājums, kas būtu piemērojams visiem Ļeņingradas, Kurskas un Smoļenskas atomelektrostaciju energoblokiem ar RBMK reaktoriem. Tika apsvērti vairāki veidi. Bija iespējams izmantot pasīvo izliekumu kontroles metodi, taču kļuva skaidrs, ka grafīta degradācijas procesi un līdz ar to formas izmaiņas ir saistīti ar kaitīgo faktoru līmeni. Pirmkārt, ar temperatūru un ātru neitronu plūsmu.

Attiecīgi šī procesa pasīvās kontroles metodes varētu būt šādas: radikāls, līdz 50%, spēka agregātu jaudas samazinājums, lai parādītos būtisks efekts; vai to darbība sezonas režīmā. Tas ir, iekārta darbojas četrus mēnešus, pēc tam sēž vairākus mēnešus. Bet šīs metodes bija piemērotas tikai tiem reaktoriem, kur pārmaiņu process nebija tālu.

Otrs virziens - aktīvs, kā toreiz to saucām - ir remonta tehnoloģiju izstrāde un ieviešana. To periodiska izmantošana ļautu ilgāk darbināt reaktora iekārtu.

Kāpēc mēs vispār runājām par remonta iespēju? Atbildot uz šo jautājumu, mums jāatgriežas pie industriālo ierīču pieredzes, jo tām formas maiņas problēma pastāv jau daudzus gadu desmitus. Sibīrijas atomelektrostacijas EI-2 reaktorā fiksētas ievērojamas kanālu novirzes. Ja RBMK reaktoram novirze bija 100 mm, tad reaktorā EI-2 procesa kanālu novirzes sasniedza 400 mm.

Izmantojot dažādus tehnoloģiskos paņēmienus, izmantojot industriālo ierīču piemēru, tika parādīta grafīta mūra daļēja remonta iespēja. Pat paša RBMK reaktora pieredze liecināja, ka grafīta kaudze ir sarežģīts, liels elements, taču zināmā mērā labojams. Katrā energoblokā ar RBMK tika nomainīti tehnoloģiskie kanāli - tas, cita starpā, bija saistīts ar ietekmi uz grafīta mūri.

Plašā pieredze, kas uzkrāta projektēšanas institūtos un tieši rūpnīcās remonta jomā kodolā, ir ļāvusi radīt un ieviest jaunas remonta tehnoloģijas.

Rūpnieciskajās iekārtās izmantoto tehnoloģisko metožu analīze parādīja, ka to izmantošana RBMK reaktorā dažādu iemeslu dēļ nav iespējama. Dažas darbības ir neefektīvas RBMK apstākļos; citi ir neiespējami no dizaina iezīmju viedokļa. Inženieri un dizaineri sāka meklēt jaunus risinājumus. Bija nepieciešama tehnoloģija, kas ļautu tieši ietekmēt formas maiņas cēloni un atsevišķa grafīta bloka ģeometrijas izmaiņas, tas ir, samazinātu tā šķērseniskos izmērus.

Problēmas mērogs prasīja pakāpenisku RBMK reaktoru ekspluatācijas pārtraukšanu. 2012.gadā - pirmais, 2013.gadā - otrais Ļeņingradas stacijas korpuss; 2012. gadā - Kurskas stacijas otrais korpuss; Laikā no 2012. līdz 2014. gadam puse RBMK reaktoru bija jāpārtrauc – 20–25% no visas Krievijas kodolenerģijas ražošanas!

Lielākā daļa ekspertu saprata, ka rūpnieciskajām iekārtām piemērojamās metodes dažādu īpašību dēļ nedos vēlamo efektu reaktoru gadījumā.

AES ar RBMK ieņēmumi pa gadiem

AES ar RBMK kumulatīvie ieņēmumi (2014–2035)

Noteicošais lēmums
Visbeidzot, 2012. gada jūnijā parādījās interesants tehnisks piedāvājums. Mēnesi vēlāk, jūlijā, Ļeņingradas AES notika sanāksme Sergeja Vladiļenoviča Kirijenko vadībā, kuras rezultātā tika pieņemts lēmums izstrādāt un īstenot remonta programmas projektu.

Tolaik neviens nevarēja dot garantijas par panākumiem. Piedāvātā tehnoloģiskā metode bija sarežģīta; Pirmkārt, tas bija saistīts ar to, ka visi darbi bija jāveic robotizētām sistēmām aptuveni 18 metru dziļumā, bedrē ar diametru 113 mm. Turklāt remonts tika veikts nevis vienai konkrētai kolonnai, bet visam reaktoram.

Darbs pie Ļeņingradas stacijas pirmā energobloka sākās 2013. gada janvāra pirmajās desmit dienās.

Izrādās, sešos mēnešos tika pārdomāts viss operāciju komplekss. Tas bija intensīvs un daudzfaktoru darbs, kurā tika iesaistīti trīs alternatīvi tehniskā kompleksa izstrādātāji: AS NIKIMT-Atomstroy un divas organizācijas ārpus Rosatom.

Tehnisko līdzekļu attīstība bija problēmas risināšanas sākums. Paralēli tika veikts viss skaitļošanas, zinātnisko un eksperimentālo darbu komplekss, lai apstiprinātu un izpētītu iespējas darboties visiem kodola elementiem izliekuma apstākļos, apvienojumā ar remonta tehnoloģiju ietekmi.

Pirms ieiešanas reaktora objektā, pat izstrādājamo ierīču izmēģinājuma ekspluatācijai, bija nepieciešama liela mēroga tehnoloģiju pārbaude. Protams, prioritātes princips bija “nekaitēt”, jo jebkura darbība bija neatgriezeniska. Tāpēc bija nepieciešams pārbaudīt katru soli gan tehnoloģiju, gan aprīkojuma izstrādes stadijā.

Pētniecības institūtā ENITs, Elektrogorskā, uz iepriekš citiem testiem izveidotā stenda tika veiktas pilna mēroga iekārtu pārbaudes gan grafīta kolonnu griešanai, gan spēka pielikšanai grafīta mūra elementiem. Īpaša uzmanība tika pievērsta radiācijas drošības nodrošināšanas jautājumiem. Veicot jebkādas mehāniskas darbības, lai noņemtu grafītu (kas ir radioaktīvs materiāls), jāņem vērā, ka tas nedrīkst nonākt saskarē ar vidi.

Tas viss tika rūpīgi pārbaudīts testēšanas stenda apstākļos. Vēlreiz uzsveru: mums nebija pieredzes šādā darbā, tāpēc visi sagatavošanās procesi tika veikti pakāpeniski. Rostechnadzor rūpīgi pārbaudīja visus tehniskos materiālus. Vajadzības gadījumā tika veiktas korekcijas un veikti papildinājumi. Tikai pēc visām šīm procedūrām saņēmām atļauju un sākām strādāt Ļeņingradas stacijā. Tie tika veikti vairākos posmos: pirmās deviņas šūnas, viena rinda, pēc tam trīs rindas, piecas rindas, un tikai pēc tam tika pieņemts lēmums par tehnoloģijas efektivitāti un tās pielietošanas iespējām visam aparātam.

Tehnoloģija kā tā ir
Grafīta mūra formas izmaiņu galvenais cēlonis ir grafīta bloka ģeometrijas izmaiņas. Pēc ilgstošas ​​lietošanas grafīts nonāk tā sauktajā “pietūkuma” stadijā: tā slāņi, kas visvairāk pakļauti temperatūrai un plūsmai, palielina blīvumu. Un grafīta bloka ārējie slāņi turpina sarukt. Rodas iekšējais spriegums, kas izraisa plaisu veidošanos.

Vertikālās plaisas platums grafīta blokā laika gaitā palielinās. Tādējādi grafīta bloka ģeometriskie izmēri, sākotnēji 250x250 mm, palielinās līdz 255x257 mm. Tā kā mūrē ir viens ar otru saskarē tūkstošiem grafīta bloku, liela skaita plaisu parādīšanās tajos un to ģeometrisko izmēru palielināšanās noved pie tā, ka tie sāk spiest viens otru un pakāpeniski virzīties no centra. uz perifēriju, nosakot ģeometrijas izmaiņas.

Izliekumu parādīšanās ir saistīta arī ar neitronu plūsmu, kas izskatās kā plaukts ar lejupslīdi perifērijā. Patiesībā viss šis plaukts darbojas tāpat. Vienā rindā ir 24 grafīta bloki, un katrs atgrūž savu kaimiņu: pieņemsim, ka pirmais bloks tiek atbīdīts par 2 mm, nākamais vēl par 2, tas viss tiek summēts, un rezultāts ir diezgan lielas novirzes bultiņas perifērijā.

Šī procesa mehānika tika apstiprināta Ļeņingradas stacijas pirmā energobloka mērījumos, kas ļāva izstrādāt remonta tehnoloģiju. Atgrūšanās, kas saistīta ar plaisu veidošanos un ģeometrijas palielināšanos, ir visa grafīta mūra formas izmaiņu pamatcēloņi. No tā izriet secinājums: kā reljefa pasākums ir nepieciešams samazināt grafīta bloka šķērseniskos izmērus.

Visa tehnoloģija ir balstīta uz to, ka, ja negatīvs faktors ir lieluma palielināšanās, tad pozitīvs faktors būs tā samazināšana. Šī tehnoloģija, neapstājoties pie starpposmiem, ietver trīs darbības vienai šūnai, kas no pirmā acu uzmetiena izskatās diezgan vienkāršas. Pirmkārt: izmantojot griezējinstrumentu, grafīta blokus sagriež vertikāli. Pļaušanas platums mainās secīgi no 12 līdz 36 mm - grafīta bloks tiek sagriezts no abām pusēm, un procesā tiek noņemts “liekais”. Otrā darbība ir grieztu grafīta bloku salikšana, kas ir apstrādāti. Trešā darbība ir cauruma atjaunošana.

Lai atjaunotu reaktora ģeometriju kopumā, tiek izstrādāta shēma, kas ņem vērā perifērijā esošo šūnu ietekmi uz centru un otrādi. Šī savstarpējā ietekme ir noteicošais faktors, izvēloties remonta shēmu, kas savukārt ietekmē darba apjomu. Tādējādi Ļeņingradas stacijas pirmajā blokā remontdarbu apjoms 2013. gadā bija 300 kameru no kopējā 1693 kamerām.

Remonta tehnoloģijas pamatprincipi

Remontam tiek izvēlēts to elementu dizains un ģeometriskais novietojums, kas samazinās kopējo izliekumu, kas ļaus turpināt reaktora darbību.

Līdz ar remonta tehnoloģijas izstrādi un tās ieviešanu tiek veikts vesels zinātnisks, tehnisks un skaitļošanas pasākumu kopums, lai apstiprinātu iespēju pēc darbu pabeigšanas un notiekošas deformācijas apstākļos darbināt visus reaktora stacijas elementus.

Darbā, lai pamatotu iespēju ekspluatēt reaktora iekārtu pēc remonta, piedalījās daudzi nozares uzņēmumi: NIKIET, VNIIAES, VNIIEF, OKBM im. I. I. Afrikantova, ENITs, NIKIMT.

Vispārējo koordināciju veica NIKIET. Viņš strādāja arī kā ģenerāluzņēmējs Ļeņingradas atomelektrostacijas energobloka izstrādē, priekšizpētē un remontā.

Vispārējs uzdevums
Ar tik lielu dalībnieku skaitu procesā nebija nekādu problēmu viņu savstarpējā mijiedarbībā. Darbs Ļeņingradas atomelektrostacijā ir kļuvis par vienu no spilgtākajiem kopīga mērķa piemēriem, panākot rezultātu, kas formulēts šādi: izstrādāt un ieviest tehnoloģiju, veikt remontdarbus un pamatot turpmākās ekspluatācijas iespējas, noteikt optimālos apstākļus. Veicot visas darbības, tika ņemta vērā arī turpmāka grafīta degradācija un sekojošās formas izmaiņas.

Ļeņingradas stacijas pirmā bloka palaišana notika 2013. gada novembrī. No lēmuma pieņemšanas brīža līdz energobloka iedarbināšanai pagāja nedaudz vairāk kā gads. Rezultātā esam izstrādājuši tehnisko risinājumu, kas, atkārtojot līdzīgu darbību, ļauj atjaunot grafīta skursteņa funkcionalitāti un pagarināt reaktora kalpošanas laiku.

Vēl viena resursu īpašību atjaunošanas procedūras iezīme (tā sauc šādus remontus) ir tāda, ka no šīs darbības nav iespējams izveidot jaunu reaktoru. Tas ir, formēšanas process turpināsies: tiek nogriezts ierobežots skaits šūnu, atstājot šūnas, kuras nevar salabot, tāpēc formēšanas un attiecīgi izliekuma process turpināsies. Tās ātrums tiek fiksēts, izmantojot secīgu vadību.

Metodika paredz sekojošo: ar kontrolētu procesu tiek noteikta tā skaitliskā prognozēšana, remonta laiks, tā izpildes biežums un apkopes intervāli starp remontdarbiem. Protams, šis process ir jāatkārto cikliski. Līdz šim grafīta mūra resursa raksturlielumu atjaunošana ir veikta divos Ļeņingradas stacijas energoblokos: pirmajā un otrajā - un Kurskas stacijas pirmajā posmā (arī pirmajā un otrajā energoblokā).

No 2013. līdz 2017. gadam tehnoloģija tika būtiski modernizēta. Piemēram, ir samazināts darbu veikšanai nepieciešamais laiks, optimizētas tehnoloģiskās darbības, ievērojami samazinātas izmaksas - gandrīz vairākas reizes salīdzinājumā ar Ļeņingradas AES energoblokiem. Var teikt, ka tehnoloģija ir ieviesta rūpnieciskajā darbībā.

Reaktora RBMK-1000 vispārīgais dizains

Atomelektrostacijas “sirds” ir reaktors, kura kodolā tiek uzturēta urāna kodolu skaldīšanas ķēdes reakcija. RBMK ir kanālu ūdens-grafīta reaktors, kurā izmanto lēnus (termiskos) neitronus. Galvenais dzesēšanas šķidrums tajā ir ūdens, un neitronu moderators ir reaktora grafīta mūra. Mūris sastāv no 2488 vertikālām grafīta kolonnām, ar pamatni 250x250 mm un iekšējo caurumu ar diametru 114 mm. 1661 kolonna paredzētas degvielas kanālu ierīkošanai tajās, 211 - reaktora vadības un aizsardzības sistēmas kanāliem, bet pārējās ir sānu atstarotāji.
Reaktors ir vienķēdes, ar vārošu dzesēšanas šķidrumu kanālos un tiešu piesātināta tvaika padevi turbīnām.

Serde, degvielas stieņi un degvielas kasetes

RBMK degviela ir urāna dioksīds-235 U0 2, degvielas bagātināšanas pakāpe saskaņā ar U-235 ir 2,0 - 2,4%. Strukturāli degviela atrodas degvielas elementos (degvielas elementos), kas ir cirkonija sakausējuma stieņi, kas pildīti ar saķepināta urāna dioksīda granulām. Degvielas elementa augstums ir aptuveni 3,5 m, diametrs 13,5 mm. Degvielas stieņi tiek iesaiņoti degvielas komplektos (FA), kuros katrā ir 18 degvielas stieņi. Divi sērijveidā savienoti degvielas komplekti veido degvielas kaseti, kuras augstums ir 7 m.
Ūdens tiek piegādāts kanāliem no apakšas, mazgā degvielas stieņus un uzsilst, un daļa no tā pārvēršas tvaikā. Iegūtais tvaika-ūdens maisījums tiek noņemts no kanāla augšējās daļas. Lai regulētu ūdens plūsmu, katra kanāla ieplūdē ir paredzēti slēgšanas un regulēšanas vārsti.
Kopumā serdes diametrs ~12 m, augstums ~7 m.Tajā ir ap 200 tonnu urāna-235.

CPS

Vadības stieņi ir paredzēti, lai regulētu enerģijas izdalīšanas radiālo lauku (PC), automātisko jaudas vadību (AP), ātru reaktora izslēgšanu (A3) un enerģijas izdalīšanas augstuma lauka (USP) vadību, un USP stieņi ar 3050 mm garums tiek noņemts no serdes uz leju, bet viss pārējais, kura garums ir 5120 mm, uz augšu.
Enerģijas sadalījuma uzraudzībai pa serdeņa augstumu ir paredzēti 12 kanāli ar septiņu sekciju detektoriem, kas ir uzstādīti vienmērīgi reaktora centrālajā daļā ārpus degvielas kanālu un vadības stieņu tīkla. Enerģijas sadalījums pa serdeņa rādiusu tiek uzraudzīts, izmantojot detektorus, kas uzstādīti degvielas komplekta centrālajās caurulēs 117 degvielas kanālos. Reaktora mūra grafīta kolonnu savienojumos ir paredzēti 20 vertikāli urbumi ar diametru 45 mm, kuros ir uzstādīti trīs zonu termometri grafīta temperatūras uzraudzībai.
Reaktors tiek kontrolēts ar stieņiem, kas vienmērīgi sadalīti visā reaktorā, kas satur neitronus absorbējošu elementu - boru. Stieņus pārvieto atsevišķi servo speciālos kanālos, kuru dizains ir līdzīgs tehnoloģiskajiem. Stieņiem ir savs ūdens dzesēšanas kontūrs ar temperatūru 40-70°C. Dažādu konstrukciju stieņu izmantošana ļauj regulēt enerģijas izdalīšanos visā reaktora tilpumā un nepieciešamības gadījumā ātri to izslēgt.
RBMK ir 24 AZ (avārijas aizsardzības) stieņi. Automātiskās vadības stieņi - 12 gab. Ir 12 lokālie automātiskās vadības stieņi, 131 manuālie vadības stieņi un 32 saīsinātie absorbcijas stieņi (USP).


1. Kodols 2. Tvaika-ūdens cauruļvadi 3. Mucu separators 4. Galvenie cirkulācijas sūkņi 5. Dozēšanas grupu kolektori 6. Ūdens cauruļvadi 7. Augšējā bioloģiskā aizsardzība 8. Izkraušanas un iekraušanas iekārta 9. Apakšējā bioloģiskā aizsardzība.

Vairāku piespiedu cirkulācijas ķēde

Šī ir siltuma noņemšanas ķēde no reaktora serdes. Galveno ūdens kustību tajā nodrošina galvenie cirkulācijas sūkņi (MCP). Kopumā ķēdē ir 8 galvenie cirkulācijas sūkņi, kas sadalīti 2 grupās. Viens sūknis no katras grupas ir rezerves sūknis. Galvenā cirkulācijas sūkņa jauda ir 8000 m 3 /h, spiediens ir 200 m ūdens staba, dzinēja jauda 5,5 MW, sūkņa tips ir centrbēdzes, ieejas spriegums 6000 V.


Papildus galvenajam cirkulācijas sūknim ir padeves sūkņi, kondensāta sūkņi un drošības sistēmas sūkņi.

Turbīna

Turbīnā darba šķidrums - piesātināts tvaiks - izplešas un darbojas. Reaktors RBMK-1000 piegādā tvaiku 2 turbīnām, katra pa 500 MW. Savukārt katra turbīna sastāv no viena augstspiediena cilindra un četriem zemspiediena cilindriem.
Turbīnas ieplūdē spiediens ir aptuveni 60 atmosfēras, turbīnas izejā tvaiks ir ar spiedienu, kas ir mazāks par atmosfēras spiedienu. Tvaika izplešanās noved pie tā, ka ir jāpalielina kanāla plūsmas laukums; šim nolūkam lāpstiņu augstums, tvaikam pārvietojoties turbīnā, palielinās no pakāpes uz posmu. Tā kā tvaiks turbīnā iekļūst piesātināts, turbīnā izplešas, tas ātri kļūst samitrināts. Maksimālais pieļaujamais tvaika mitruma saturs parasti nedrīkst pārsniegt 8-12%, lai izvairītos no asmeņu aparāta intensīvas erozijas nodiluma ūdens pilienu ietekmē un efektivitātes samazināšanās.
Kad tiek sasniegts maksimālais mitrums, viss tvaiks tiek izņemts no augstspiediena cilindra un tiek izvadīts caur separatoru - tvaika sildītāju (SPP), kur tas tiek žāvēts un karsēts. Lai uzsildītu galveno tvaiku līdz piesātinājuma temperatūrai, tiek izmantots pirmās turbīnas ekstrakcijas tvaiks, pārkarsēšanai tiek izmantots dzīvais tvaiks (tvaiks no separatora cilindra), un sildošais tvaiks tiek novadīts deaeratorā.
Pēc separatora - tvaika sildītāja tvaiks nonāk zemspiediena cilindrā. Šeit izplešanās procesā tvaiks atkal tiek samitrināts līdz maksimāli pieļaujamam mitrumam un nonāk kondensatorā (K). Vēlme iegūt pēc iespējas vairāk darba no katra tvaika kilograma un tādējādi palielināt efektivitāti liek mums uzturēt pēc iespējas dziļāko vakuumu kondensatorā. Šajā sakarā kondensators un lielākā daļa turbīnas zemspiediena cilindra atrodas vakuumā.
Turbīnai ir septiņas tvaika ekstrakcijas, pirmo izmanto separatorā-pārsildītājā, lai uzsildītu galveno tvaiku līdz piesātinājuma temperatūrai, otro ekstrakciju izmanto ūdens sildīšanai deaeratorā, bet ekstrakcijas 3. – 7. izmanto galvenās kondensāta plūsmas sildīšanai. attiecīgi PND-5 - PND-1 (zema spiediena sildītāji).

Degvielas kasetes

Degvielas stieņiem un degvielas komplektiem visā to kalpošanas laikā tiek izvirzītas augstas uzticamības prasības. To ieviešanas sarežģītību pastiprina fakts, ka kanāla garums ir 7000 mm ar salīdzinoši mazu diametru, un tajā pašā laikā ir jānodrošina kasešu mašīnas pārslodze gan reaktoram apstājoties, gan reaktoram. skrienot.

Parametrs Izmērs Lielums Maksimālā sprieguma kanāla jauda kW (siltuma) 3000-3200 Dzesēšanas šķidruma plūsma caur kanālu ar maksimālo jaudu t/h 29,5-30,5 Maksimālais masas tvaiku saturs pie kasešu izejas % 19,6 Dzesēšanas šķidruma parametri pie kasetes ieplūdes Spiediens kgf/cm2 79,6 Temperatūra °C 265 Dzesēšanas šķidruma parametri pie kasetes izejas: Spiediens kgf/cm2 75,3 Temperatūra °C 289,3 Maksimālais ātrums jaunkundze 18,5 Maksimālā temperatūra: Korpusa ārējā virsma, °C 295 Korpusa iekšējā virsma °C 323

Iekraušanas un izkraušanas mašīna (RZM)

RBMK atšķirīga iezīme ir iespēja pārlādēt degvielas kasetes, neapturot reaktoru ar nominālo jaudu. Patiesībā šī ir ikdienišķa operācija un tiek veikta gandrīz katru dienu.
Mašīnas uzstādīšana pa atbilstošo kanālu tiek veikta pēc koordinātām un precīzas norādes uz kanālu, izmantojot optiskās televīzijas sistēmu, caur kuru var novērot kanāla spraudņa galvu, vai izmantojot kontaktu sistēmu, kurā tiek pārraidīts signāls. tiek ģenerēts, kad detektors pieskaras kanāla stāvvada augšdaļas sānu virsmai.
REM ir aizzīmogots kostīms, ko ieskauj bioloģiska aizsardzība (konteiners), kas aprīkots ar rotējošu žurnālu ar četrām atverēm degvielas komplektiem un citām ierīcēm. Uzvalks ir aprīkots ar speciāliem mehānismiem pārslodzes darbu veikšanai.
Pārkraujot degvielu, tērps tiek sablīvēts gar kanāla stāvvada ārējo virsmu, un tajā tiek izveidots ūdens spiediens, kas vienāds ar dzesēšanas šķidruma spiedienu kanālos. Šajā stāvoklī aizbāžņa aizbāznis tiek atbrīvots, izlietotās degvielas komplekts ar balstiekārtu tiek noņemts, tiek uzstādīts jauns degvielas komplekts un aizbāznis ir noslēgts. Visu šo darbību laikā ūdens no retzemju metāla nonāk kanāla augšējā daļā un, sajaucoties ar galveno dzesēšanas šķidrumu, tiek izvadīts no kanāla pa izplūdes cauruļvadu. Tādējādi, pārkraujot degvielu, tiek nodrošināta nepārtraukta dzesēšanas šķidruma cirkulācija pa pārslogoto kanālu, savukārt ūdens no kanāla neietilpst retzemju metālā.