เครื่องปฏิกรณ์แบบช่องสัญญาณกำลังสูง เครื่องปฏิกรณ์ช่องสัญญาณกำลังสูง RBMK หลักการพื้นฐานของเทคโนโลยีการซ่อมแซม

บทความนี้ซึ่งควรให้แนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับการออกแบบและการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ซึ่งได้กลายเป็นหนึ่งในบทความหลักสำหรับพลังงานนิวเคลียร์ของเราในปัจจุบัน ทำหน้าที่เป็นข้อความอธิบายสำหรับภาพวาดที่แสดงเครื่องปฏิกรณ์ RBMK-1000 และ สำหรับแผนภาพอธิบายการทำงานของเครื่องขนถ่าย (REM) )
อาคารหลักของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีเครื่องปฏิกรณ์ RBMK ประกอบด้วยหน่วยกำลังสองหน่วยซึ่งมีกำลังไฟฟ้าหน่วยละ 1,000 เมกะวัตต์ โดยมีห้องเครื่องกำเนิดเทอร์โบร่วมและห้องแยกสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ หน่วยพลังงานเป็นเครื่องปฏิกรณ์ที่มีวงจรหมุนเวียนของน้ำหล่อเย็นและระบบเสริมซึ่งเป็นระบบท่อและอุปกรณ์ที่ส่งน้ำจากคอนเดนเซอร์กังหันไปยังวงจรหมุนเวียนของน้ำหล่อเย็นและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โบสองตัวที่มีความจุ 500 เมกะวัตต์ต่อตัว
สารหล่อเย็นคือน้ำที่ไหลเวียนผ่านระบบคู่ขนานสองระบบ แต่ละระบบประกอบด้วยถังแยก 2 ถัง, ท่อหยด 24 ท่อ, ท่อดูดและ - ท่อร่วมแรงดัน 4 ท่อ - ปั๊มหมุนเวียน 4 เครื่อง ซึ่งในจำนวนนี้ 3 เครื่องกำลังทำงานอยู่ และอีก 1 เครื่องสำรองไว้ ท่อร่วมกระจาย 22 กลุ่ม - เช่นเดียวกับวาล์วปิดและควบคุม .
จากกลุ่มผู้รวบรวมน้ำ น้ำที่มีอุณหภูมิ 270°C จะถูกกระจายผ่านท่อแต่ละท่อโดยใช้วาล์วปิดและควบคุมลงในช่องกระบวนการ การล้างองค์ประกอบเชื้อเพลิงจะถูกทำให้ร้อนจนถึงอุณหภูมิอิ่มตัวระเหยไปบางส่วนและส่วนผสมของไอน้ำและน้ำที่เกิดขึ้นจะเข้าสู่ถังแยกผ่านท่อแต่ละท่อจากแต่ละช่อง ที่นี่ส่วนผสมของไอน้ำ - น้ำจะถูกแยกออกเป็นไอน้ำและน้ำ น้ำที่แยกออกคือ ผสมกับน้ำป้อนและผ่าน downdraft ท่อจะถูกส่งไปยังปั๊มหมุนเวียนหลัก ไอน้ำอิ่มตัวที่มีความดัน 70 kgf/cm2 จะถูกส่งผ่านสายไอน้ำ 8 สายไปยังกังหัน 2 ตัว หลังจากทำงานในกระบอกสูบแรงดันสูงของกังหัน ไอน้ำเข้าสู่ตัวแยกกลาง - เครื่องทำความร้อนยิ่งยวดซึ่งความชื้นจะถูกแยกออกจากมันและทำให้ร้อนเกินไปจนถึงอุณหภูมิ 250 ° C . เมื่อผ่านกระบอกสูบแรงดันต่ำแล้วไอน้ำจะเข้าสู่คอนเดนเซอร์ คอนเดนเสทผ่านการทำให้บริสุทธิ์ 100% บนตัวกรองถูกทำให้ร้อน ในเครื่องทำความร้อนแบบสร้างใหม่ 5 เครื่องและเข้าสู่เครื่องกำจัดอากาศ จากนั้น น้ำที่อุณหภูมิ 165°C จะถูกสูบกลับเข้าไปในถังแยก ในเวลาเพียงหนึ่งชั่วโมง ปั๊มจะไหลผ่านเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งขับน้ำได้ประมาณ 38,000 ตัน กำลังความร้อนพิกัดของเครื่องปฏิกรณ์คือ 3140 MW; ผลิตไอน้ำได้ 5,400 ตันต่อชั่วโมง
เครื่องปฏิกรณ์ตั้งอยู่ในเพลาคอนกรีตหน้าตัดสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีความลึก 21.6 X 21.6 ม. และลึก 25.5 ม. น้ำหนักของเครื่องปฏิกรณ์จะถูกถ่ายโอนไปยังคอนกรีตโดยใช้โครงสร้างโลหะเชื่อมซึ่งในขณะเดียวกันก็ทำหน้าที่ปกป้องทางชีวภาพ เมื่อประกอบกับเคส พวกมันจะสร้างช่องปิดผนึกซึ่งเต็มไปด้วยส่วนผสมของฮีเลียมและไนโตรเจน ซึ่งเป็นพื้นที่ของเครื่องปฏิกรณ์ซึ่งมีกองกราไฟต์ตั้งอยู่ ก๊าซถูกใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิของอิฐก่อ
โครงสร้างโลหะด้านบนและด้านล่างของเครื่องปฏิกรณ์ถูกปกคลุมด้วยวัสดุป้องกัน (หินเซอร์เพนไทไนต์) และเต็มไปด้วยไนโตรเจน ถังเก็บน้ำถูกใช้เพื่อป้องกันทางชีวภาพด้านข้าง

กองกราไฟท์เป็นทรงกระบอกในแนวตั้งที่ประกอบขึ้นจากเสากราไฟท์ที่มีรูตรงกลางสำหรับช่องกระบวนการ (สร้างไอน้ำ) และช่องของระบบควบคุมและป้องกัน (ไม่ได้แสดงในแผนภาพ)
เนื่องจากประมาณ 5% ของพลังงานความร้อนถูกปล่อยออกมาในตัวหน่วงกราไฟท์ระหว่างการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ จึงเสนอการออกแบบเดิมของวงแหวนสัมผัสที่เป็นของแข็งเพื่อรักษาสภาวะอุณหภูมิที่ต้องการของบล็อกกราไฟท์ และปรับปรุงการระบายความร้อนจากกราไฟท์ไปยังสารหล่อเย็นที่ไหลใน ช่อง. วงแหวนแยก (สูง 20 มม.) วางอยู่บนความสูงของช่องที่อยู่ใกล้กันในลักษณะที่วงแหวนที่อยู่ติดกันแต่ละวงมีการสัมผัสที่เชื่อถือได้ตามพื้นผิวทรงกระบอกไม่ว่าจะกับท่อช่องหรือกับพื้นผิวด้านในของบล็อกก่ออิฐกราไฟท์ และตรงปลายมีวงแหวนอีกสองวง ประสิทธิภาพของการออกแบบที่นำเสนอได้รับการทดสอบโดยการทดลองบนม้านั่งระบายความร้อน ประสบการณ์การดำเนินงานของหน่วยกำลังของ Leningrad NPP ได้ยืนยันความเป็นไปได้และความเรียบง่ายในการติดตั้งช่องที่มีวงแหวนกราไฟท์ในเส้นทางเทคโนโลยีและนำออกจากช่องนั้น
ช่องเทคโนโลยีคือโครงสร้างท่อเชื่อมที่ออกแบบมาเพื่อติดตั้งชุดประกอบเชื้อเพลิง (FA) เข้าไปและจัดระเบียบการไหลของสารหล่อเย็น
ส่วนบนและส่วนล่างของช่องทำจากสแตนเลส และท่อกลางที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 88 มม. และความหนาของผนังภายในแกน 4 มม. ซึ่งสูง 7 ม. ทำจากโลหะผสมเซอร์โคเนียมที่มีไนโอเบียม ( 2.5%) โลหะผสมนี้มีขนาดเล็กกว่าเหล็ก ดูดซับนิวตรอน และมีคุณสมบัติทางกลและการกัดกร่อนสูง การสร้างการเชื่อมต่อสุญญากาศที่เชื่อถือได้ระหว่างส่วนเซอร์โคเนียมส่วนกลางของช่องและท่อเหล็กกลายเป็นงานที่ยากเนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของวัสดุที่เชื่อมต่อแตกต่างกันประมาณสามเท่า สามารถแก้ไขได้ด้วยความช่วยเหลือของอะแดปเตอร์เหล็กเซอร์โคเนียมที่ทำโดยการเชื่อมแบบกระจาย
คาสเซ็ตที่มีชุดเชื้อเพลิงสองชุดวางอยู่ในช่องเทคโนโลยี (มี 1,693 ช่องดังกล่าว) แต่ละชุดประกอบด้วยแท่งเชื้อเพลิง 18 แท่ง ส่วนประกอบเชื้อเพลิงเป็นท่อโลหะผสมเซอร์โคเนียมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 13.6 มม. ความหนาของผนัง 0.9 มม. พร้อมปลั๊กปลายทั้งสองข้างซึ่งด้านในจะวางเม็ดยูเรเนียมไดออกไซด์ โดยรวมแล้ว ยูเรเนียมประมาณ 190 ตันที่มีไอโซโทปยูเรเนียม-235 1.8% ถูกบรรจุเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์

เครื่องปฏิกรณ์พลังงานสามประเภทได้รับการพัฒนาและประสบความสำเร็จในการดำเนินงานในประเทศของเรา:

เครื่องปฏิกรณ์กราไฟท์น้ำแบบช่อง RBMK-1000 (RBMK-1500);

เครื่องปฏิกรณ์ถังแรงดันน้ำแรงดัน VVER-1000 (VVER-440);

เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็ว BN-600

เครื่องปฏิกรณ์กำลังประเภทต่อไปนี้ได้รับการพัฒนาและดำเนินการในประเทศอื่น:

เครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดัน PWR;

เครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือดแรงดัน BWR;

เครื่องปฏิกรณ์หนักแบบช่อง CANDU;

เครื่องปฏิกรณ์ถังก๊าซ-กราไฟท์ AGR

จำนวนแท่งเชื้อเพลิงที่บรรจุลงในแกนเครื่องปฏิกรณ์มีจำนวนถึง 50,000 ชิ้น เพื่อความสะดวกในการติดตั้ง การเติมโหลด การขนส่ง และการทำความเย็น แท่งเชื้อเพลิงของเครื่องปฏิกรณ์กำลังทั้งหมดจะรวมกันเป็นชุดประกอบเชื้อเพลิง - FA เพื่อการระบายความร้อนที่เชื่อถือได้ แท่งเชื้อเพลิงในชุดเชื้อเพลิงจะถูกแยกออกจากกันด้วยตัวเว้นระยะ

องค์ประกอบเชื้อเพลิงและชุดประกอบเชื้อเพลิงของเครื่องปฏิกรณ์ RBMK-1000 และ RBMK-1500

ในแกนของเครื่องปฏิกรณ์ RBMK-1000 และ RBMK-1500 ที่มีระยะพิทช์กริดสี่เหลี่ยม 250 มม. มีช่องกระบวนการ 1693 และ 1661 ชุดเชื้อเพลิงจะอยู่ในท่อรองรับของแต่ละช่อง ไปจนถึงท่อช่อง เอฟ 80x4 มม. ทำจากโลหะผสม Zr+ 2.5% Nb ในสถานะตกผลึกใหม่ ปลายที่ทำจากเหล็ก OKH18N10T จะติดทั้งสองด้านโดยการเชื่อมแบบกระจาย ทำให้แต่ละช่องสามารถเชื่อมต่ออย่างแน่นหนากับตัวสะสมน้ำหล่อเย็น

การออกแบบช่องนี้ช่วยให้สามารถบรรจุและบรรจุส่วนประกอบเชื้อเพลิงใหม่ได้อย่างง่ายดายโดยใช้เครื่องบรรจุซ้ำ รวมถึงในขณะที่เครื่องปฏิกรณ์กำลังทำงาน คาสเซ็ตถูกโหลดเข้าไปในช่องของเครื่องปฏิกรณ์ RBMK-1000 ซึ่งประกอบด้วยชุดเชื้อเพลิงสองชุดแยกกัน โดยชุดหนึ่งอยู่เหนืออีกชุดหนึ่ง เชื่อมต่อเป็นชุดเดียวด้วยแท่งรองรับกลวงที่ทำจากโลหะผสม Zr+ 2.5% Nb ( ฉ 15x1.25 มม.) ในช่องของแท่งรองรับ ในเปลือกท่อที่แยกจากกันซึ่งทำจากโลหะผสมเซอร์โคเนียม จะมีเซ็นเซอร์ตรวจสอบการปล่อยพลังงานหรือตัวดูดซับนิวตรอนเพิ่มเติม ซึ่งทำหน้าที่ปรับระดับการปล่อยพลังงานในแกนเครื่องปฏิกรณ์

รูปที่ 1. FA ของเครื่องปฏิกรณ์ RBMK-1000

ชุดประกอบเชื้อเพลิงบนและล่างแต่ละชุด (รูปที่ 1) ประกอบขึ้นด้วยแท่งแท่งเชื้อเพลิงมัดคู่ขนานกันจำนวน 18 ชิ้น จัดเรียงเป็นวงกลมศูนย์กลางโดยมีรัศมีขั้นคงที่ ซึ่งสร้างการระบายความร้อนที่เสถียรตลอดอายุการใช้งานของแท่งเชื้อเพลิง . การยึดแท่งเชื้อเพลิงนั้นมั่นใจได้โดยกรอบที่สร้างโดยแกนกลางที่รองรับและตะแกรงตัวเว้นวรรคสิบตัวที่เว้นระยะห่างเท่า ๆ กันตามความสูงของชุดเชื้อเพลิงแต่ละอัน ตะแกรง Spacer ประกอบขึ้นจากเซลล์ที่มีรูปร่างแยกกัน เชื่อมติดกันที่จุดต่างๆ และยึดไว้ด้านนอกด้วยขอบ แต่ละเซลล์มีส่วนที่ยื่นออกมาภายในยาว 0.1 - 0.2 มม.: สี่เซลล์ในเซลล์ของแถวด้านนอกและห้าเซลล์ในเซลล์ของแถวด้านในของแท่งเชื้อเพลิงอย่างแน่นหนาด้วยแรงดึงเพื่อยึดแท่งเชื้อเพลิงที่ผ่านเข้าไปในเซลล์ ซึ่งจะช่วยป้องกันการเคลื่อนที่ในแนวรัศมีขององค์ประกอบเชื้อเพลิงในเซลล์ ซึ่งอาจเกิดความตื่นเต้นได้จากการสั่นสะเทือนของโครงสร้างภายใต้อิทธิพลของการไหลของน้ำหล่อเย็นที่ปั่นป่วน ด้วยวิธีนี้ การเกิดการกัดกร่อนแบบ fretting ในสถานที่ซึ่งการหุ้มองค์ประกอบเชื้อเพลิงสัมผัสกับโลหะของเซลล์จะถูกกำจัดออกไป ตะแกรงทำจากเหล็กสเตนเลสออสเทนนิติก (งานอยู่ระหว่างการเปลี่ยนวัสดุด้วยโลหะผสมเซอร์โคเนียม) ตะแกรงเว้นระยะมีอิสระในการเคลื่อนที่พร้อมกับมัดแท่งเชื้อเพลิงของก้านรองรับ แต่ไม่รวมการหมุนของตะแกรงที่สัมพันธ์กับแกนของก้าน

แท่งเชื้อเพลิงจะติดอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งเข้ากับโครงรองรับโดยใช้วงแหวนล็อค บีบเข้าที่ช่องเจาะของส่วนปลายที่มีรูปทรง ปลายอีกด้านของแท่งเชื้อเพลิงยังคงว่างอยู่ ตะแกรงรองรับ (ปลาย) ติดอย่างแน่นหนากับครึ่งแกนของแกนรองรับ

มุมมองทั่วไปของแท่งเชื้อเพลิงแสดงในรูปที่ 2 ความยาวรวมของก้านเชื้อเพลิงคือ 3644 มม. ความยาวของแกนเชื้อเพลิงคือ 3430 มม.

วัสดุที่ใช้หุ้มและส่วนปลายของแท่งเชื้อเพลิงคือโลหะผสม Zr+1% Nb ในสถานะตกผลึกใหม่ เส้นผ่านศูนย์กลางเปลือก 13.6 มม. ความหนาของผนัง 0.9 มม. เชื้อเพลิงดังกล่าวเป็นเม็ดยูเรเนียมไดออกไซด์เผาผนึกซึ่งมีความสูงใกล้เคียงกับเส้นผ่านศูนย์กลางและมีรูที่ปลาย

มวลเฉลี่ยของคอลัมน์เชื้อเพลิงคือ 3,590 กรัม โดยมีความหนาแน่นขั้นต่ำ 10.4 กรัม/ซม.3

การแพร่กระจายของช่องว่าง diametrical ระหว่างแท็บเล็ตและเปลือกคือ 0.18-0.36 มม. ในเปลือก เม็ดเชื้อเพลิงจะถูกบีบอัดด้วยสปริงขดที่อยู่ในตัวสะสมก๊าซ ซึ่งจะช่วยลดแรงดันของผลิตภัณฑ์ฟิชชันของก๊าซ อัตราส่วนของปริมาตรอิสระใต้เปลือกต่อปริมาตรรวมที่พารามิเตอร์ทางเรขาคณิตเฉลี่ยคือ 0.09

รูปที่ 2. แท่งเชื้อเพลิงของเครื่องปฏิกรณ์ RBMK: 1 - ปลั๊ก, 2 - เม็ดเชื้อเพลิง, 3 - เปลือก, 4 - สปริง, 5 - บุชชิ่ง, 6 - ส่วนปลาย

การออกแบบช่องทางของเครื่องปฏิกรณ์ยูเรเนียม-กราไฟต์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

ส่วนสร้างเชื้อเพลิงของช่อง RBMK-1000

(รูปที่ 2.31) ประกอบด้วยชุดเชื้อเพลิง 2 ชิ้น คือ ก้านกลางรองรับ ก้าน ก้าน และส่วนปลาย ชุดประกอบเชื้อเพลิงประกอบจากแท่งเชื้อเพลิงชนิดแท่ง 18 แท่งเส้นผ่านศูนย์กลาง 13.5x0.9 มม. โครงและตัวยึด FA สามารถใช้แทนกันได้ เฟรมประกอบด้วยท่อกลางที่ปลายด้านหนึ่งและตะแกรงสเปเซอร์สิบอันได้รับการแก้ไข กริด Spacer ทำหน้าที่เพื่อให้แน่ใจว่าจำเป็น
ตำแหน่งขององค์ประกอบเชื้อเพลิงในหน้าตัดของชุดเชื้อเพลิงและติดตั้งอยู่ในท่อกลาง การยึดกริดตัวเว้นวรรคช่วยให้พวกมันเคลื่อนที่ไปตามแกนได้ระยะ 3.5 ม. ในระหว่างการขยายตัวทางความร้อนขององค์ประกอบเชื้อเพลิง ตะแกรงสเปเซอร์ด้านนอกสุดติดตั้งอยู่บนกุญแจเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งต่อการบิดตัวของลำแสง

ตารางตัวเว้นวรรคเป็นโครงสร้างรังผึ้งและประกอบจากเสากลาง, เสากลาง, เซลล์ต่อพ่วงสิบสองเซลล์และขอบซึ่งเชื่อมต่อถึงกันโดยการเชื่อมแบบจุด ขอบล้อมีตัวเว้นระยะ

ข้าว. 2.31. เอฟเอ RBMK-1000:
1 - ช่วงล่าง; 2 - อะแดปเตอร์; 3 - ก้าน; 4 - แท่งเชื้อเพลิง; 5 - แกนรองรับ; 6 - บุชชิ่ง; 7 - เคล็ดลับ; 8 - น็อต

ท่อกลางของชุดเชื้อเพลิงที่ส่วนท้ายมีการตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าเส้นผ่านศูนย์กลางครึ่งหนึ่งเพื่อเชื่อมต่อชุดเชื้อเพลิงเข้าด้วยกันในช่อง สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ถึงการจัดตำแหน่งที่จำเป็นของแท่งเชื้อเพลิงของชุดเชื้อเพลิงทั้งสองและป้องกันการหมุนที่สัมพันธ์กัน

องค์ประกอบของเชื้อเพลิงได้รับการแก้ไขอย่างแน่นหนาในกริดส่วนท้ายของชุดเชื้อเพลิง (ที่ขอบเขตด้านบนและด้านล่างของแกนกลาง) และเมื่อเครื่องปฏิกรณ์ทำงาน ช่องว่างตรงกลางของแกนจะถูกเลือกเนื่องจากการขยายตัวทางความร้อน การลดระยะห่างระหว่างแท่งเชื้อเพลิงที่อยู่ตรงกลางแกนจะช่วยลดความร้อนกระชากและลดอุณหภูมิของเชื้อเพลิงและวัสดุโครงสร้างในบริเวณปลั๊กแท่งเชื้อเพลิง การใช้ชุดเชื้อเพลิงสองชุดที่ความสูงของแกนช่วยให้แต่ละชุดทำงานในโซนที่มีการปล่อยพลังงานสูงสุดและต่ำสุด

ชิ้นส่วนเชื้อเพลิงทุกส่วนยกเว้นโครงก้านและตัวเว้นระยะทำจากโลหะผสมเซอร์โคเนียม ก้านซึ่งทำหน้าที่เชื่อมต่อชุดประกอบเข้ากับระบบกันสะเทือน และตะแกรงเว้นระยะทำจากสแตนเลส X18N10T

การวิเคราะห์คุณลักษณะทางความร้อน-ไฮดรอลิกและความแข็งแรงของเครื่องปฏิกรณ์ RBMK-YOO เผยให้เห็นถึงปริมาณสำรองที่มีอยู่สำหรับการเพิ่มกำลังของการติดตั้ง การเพิ่มขึ้นของกำลังวิกฤติของช่องกระบวนการ กล่าวคือ กำลังที่วิกฤตการถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นบนพื้นผิวขององค์ประกอบเชื้อเพลิง ควบคู่ไปกับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่หุ้มเซอร์โคเนียมอย่างไม่อาจยอมรับได้นั้นทำได้สำเร็จโดยการแนะนำตัวเพิ่มความเข้มข้นการถ่ายเทความร้อน เข้าไปในชุดเชื้อเพลิง การใช้กริดตัวเพิ่มความเข้มข้นพร้อมการหมุนวนตามแนวแกนของการไหลของน้ำหล่อเย็นทำให้สามารถเพิ่มความจุของช่องกระบวนการ RBMK-1000 ได้ 1.5 เท่า การออกแบบชุดประกอบเชื้อเพลิง RBMK-1500 แตกต่างจากการออกแบบชุดประกอบเชื้อเพลิง RBMK-1000 ตรงที่กริดตัวเพิ่มความเข้มข้นของสเปเซอร์นั้นใช้ในชุดประกอบเชื้อเพลิงส่วนบน มิฉะนั้น การออกแบบชุดประกอบเชื้อเพลิงจะไม่มีความแตกต่างพื้นฐาน การรักษาความต้านทานของวงจรการไหลเวียนทำได้โดยการลดการไหลของน้ำหล่อเย็น

การเพิ่มกำลังของชุดเชื้อเพลิงทำให้กำลังเชิงเส้นของส่วนประกอบเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นเป็น 550 วัตต์/ซม. ประสบการณ์ในประเทศและต่างประเทศแสดงให้เห็นว่าพลังงานเชิงเส้นระดับนี้ไม่ใช่ขีดจำกัด ที่สถานีในสหรัฐฯ หลายแห่ง กำลังไฟฟ้าเชิงเส้นสูงสุดคือ 570-610 W/cm

สำหรับการติดตั้งและการเปลี่ยนตัวเรือนของช่องเทคโนโลยีในระหว่างการใช้งานตลอดจนการจัดการความร้อนที่เชื่อถือได้สำหรับอิฐกราไฟท์ไปยังช่องจะมีวงแหวน "สัมผัสยาก" ที่ส่วนตรงกลาง (รูปที่ 2.32) วงแหวนแยกที่มีความสูง 20 มม. วางอยู่ตามความสูงของช่องที่อยู่ใกล้กันในลักษณะที่วงแหวนที่อยู่ติดกันแต่ละวงมีการสัมผัสที่เชื่อถือได้ตามพื้นผิวทรงกระบอกไม่ว่าจะกับท่อช่องหรือกับพื้นผิวด้านในของบล็อกก่ออิฐกราไฟท์เช่นกัน เหมือนเป็นตอนจบของกันและกัน ช่องว่างขั้นต่ำที่อนุญาตได้ วงแหวนช่อง และวงแหวนบล็อกถูกกำหนดจากเงื่อนไขว่าช่องไม่ติดขัดในการก่ออิฐอันเป็นผลมาจากการหดตัวของรังสีของกราไฟท์และการเพิ่มขึ้นของเส้นผ่านศูนย์กลางของช่องเป็นผลให้

การคืบคลานของวัสดุท่อ ช่องว่างที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อยจะทำให้การกำจัดความร้อนจากกราไฟท์ของอิฐลดลง บูชหลายอันถูกเชื่อมที่ส่วนบนของตัวช่อง ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อปรับปรุงการระบายความร้อนออกจากโครงสร้างโลหะของเครื่องปฏิกรณ์เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยของรังสีและสร้างฐานทางเทคโนโลยีสำหรับการผลิตตัวช่อง

ข้าว. 2.32. การติดตั้งช่องทางเทคโนโลยีในการก่ออิฐกราไฟท์:
1- ท่อ (โลหะผสม Zr+2.5% Nb); 2 - วงแหวนกราไฟท์ด้านนอก; 3 - แหวนกราไฟท์ด้านใน; 4 - อิฐกราไฟท์

ตามที่ระบุไว้แล้ว โลหะผสมเซอร์โคเนียมส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการผลิตองค์ประกอบแกนเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติเฉพาะของพวกมันอย่างเต็มที่ ซึ่งก็คือ นิวตรอน

“ความโปร่งใส” ทนความร้อน การกัดกร่อนและความต้านทานรังสี ฯลฯ สำหรับการผลิตชิ้นส่วนอื่น ๆ ของเครื่องปฏิกรณ์จะใช้วัสดุที่ถูกกว่า - สแตนเลส การรวมกันของวัสดุเหล่านี้จะถูกกำหนดโดยข้อกำหนดการออกแบบ เช่นเดียวกับการพิจารณาทางเศรษฐกิจเกี่ยวกับวัสดุและเทคโนโลยี ความแตกต่างในคุณสมบัติทางกายภาพ ทางกล และเทคโนโลยีของโลหะผสมเซอร์โคเนียมและเหล็กกล้าทำให้เกิดปัญหาในการเชื่อมต่อ

ในเครื่องปฏิกรณ์อุตสาหกรรม เป็นที่ทราบกันว่าเชื่อมต่อเหล็กกับโลหะผสมเซอร์โคเนียมในทางกลไก ตัวอย่างเช่น ในเครื่องปฏิกรณ์ Canadian Pickering-2, -3 และ -4 การเชื่อมต่อท่อช่องที่ทำจากโลหะผสมเซอร์โคเนียมกับข้อต่อปลายทำจากสแตนเลสนิรภัย ( รูปที่ 2.33) ทำโดยใช้การกลิ้ง อย่างไรก็ตาม สารประกอบดังกล่าวทำงานได้น่าพอใจที่อุณหภูมิ 200-250 °C มีการศึกษาข้อต่อระหว่างเหล็กกับเซอร์โคเนียมโดยการเชื่อมฟิวชัน (อาร์กอน-อาร์ค) และการเชื่อมแบบโซลิดเฟสในต่างประเทศ การเชื่อมอาร์กอนอาร์กจะดำเนินการที่อุณหภูมิสูงกว่าการเชื่อมแบบโซลิดเฟสซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของชั้นของสารประกอบอินเตอร์เมทัลลิกที่เปราะในบริเวณรอยต่อซึ่งส่งผลเสียต่อคุณสมบัติทางกลและการกัดกร่อนของรอยเชื่อม วิธีต่างๆ ที่กำลังศึกษาสำหรับการเชื่อมโลหะผสมเซอร์โคเนียมกับเหล็กในเฟสของแข็ง ได้แก่ การเชื่อมด้วยการระเบิด การตีรอยต่อ การปั๊ม การเชื่อมด้วยแรงดัน การกดข้อต่อ การประสานด้วยความต้านทาน การเชื่อมด้วยแรงเสียดทาน ฯลฯ

อย่างไรก็ตาม การเชื่อมต่อทั้งหมดเหล่านี้ไม่สามารถใช้ได้กับท่อของช่องทางกระบวนการของเครื่องปฏิกรณ์ RBMK เนื่องจากทั้งหมดมีจุดประสงค์

เพื่อทำงานภายใต้พารามิเตอร์อื่น ๆ และไม่สามารถให้ความหนาแน่นและความแข็งแรงที่ต้องการได้

ส่วนเซอร์โคเนียมตรงกลางของช่อง RBMK ซึ่งอยู่ในแกนเครื่องปฏิกรณ์ เชื่อมต่อกับส่วนประกอบปลายสแตนเลสโดยใช้อะแดปเตอร์เหล็ก-เซอร์โคเนียมพิเศษ อะแดปเตอร์เหล็กเซอร์โคเนียมผลิตโดยการเชื่อมแบบกระจาย

การเชื่อมจะดำเนินการในห้องสุญญากาศอันเป็นผลมาจากการกดชิ้นส่วนที่ทำจากโลหะผสมเซอร์โคเนียมและสแตนเลสอย่างแรงที่ได้รับความร้อนที่อุณหภูมิสูงต่อกัน หลังจากการประมวลผลทางกลจะได้รับอะแดปเตอร์ซึ่งปลายด้านหนึ่งเป็นโลหะผสมเซอร์โคเนียมและอีกด้านเป็นสแตนเลส เพื่อลดความเค้นที่เกิดขึ้นจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของโลหะผสมเซอร์โคเนียม (a = 5.6 * 10 -6 1/°C) และเหล็กกล้า 0MX18Н10Т (a = 17.2 * 10 -6 1/°C) มีความแตกต่างกันอย่างมาก ใช้ผ้าพันแผลที่ทำจากท่อรีดร้อน bimetallic (เกรดเหล็ก 0MX18Н10Т + เกรดเหล็ก 1MX17Н2) (a=11*10 -6 1/°С)

การเชื่อมต่ออะแดปเตอร์กับท่อเซอร์โคเนียมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 88 และความหนาของผนัง 4 มม. ดำเนินการโดยการเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอน การเชื่อมต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความแข็งแรงและคุณสมบัติการกัดกร่อนเช่นเดียวกับท่อหลัก โหมดการเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอนที่พัฒนาขึ้น วิธีการและโหมดของการบำบัดทางกลและทางความร้อนของรอยเชื่อมและโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน ทำให้ได้ข้อต่อเชื่อมเหล็ก-เซอร์โคเนียมที่แน่นสุญญากาศที่เชื่อถือได้

ชีวิตที่สองของเครื่องปฏิกรณ์แบบช่อง

ปีหน้าจะครบรอบ 70 ปีนับตั้งแต่เปิดตัวโรงงานเครื่องปฏิกรณ์แบบ Channel-type แห่งแรก เหตุใดเทคโนโลยีจึงถูกปฏิเสธการพัฒนาในปัจจุบัน และใครไม่เห็นด้วยกับเรื่องนี้? Alexey Slobodchikov หัวหน้าผู้ออกแบบโรงงานเครื่องปฏิกรณ์แบบช่องส่งกำลัง ผู้อำนวยการแผนกของ JSC NIKIET อธิบายและตอบคำถาม

ขั้นแรก กล่าวถึงประวัติความเป็นมาของเครื่องปฏิกรณ์แบบช่องสัญญาณ การปรากฏตัวของพวกเขามีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการเกิดขึ้นของอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ทั้งที่ซับซ้อนอุตสาหกรรมการทหารและภาคพลังงาน

เครื่องปฏิกรณ์แบบช่องแรกเปิดตัวเมื่อวันที่ 19 มิถุนายน พ.ศ. 2491 ในภูมิภาคเชเลียบินสค์ การพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์อุตสาหกรรม A ดำเนินการโดยหัวหน้านักออกแบบ Nikolai Antonovich Dollezhal และโครงการทางวิทยาศาสตร์นำโดย Igor Vasilyevich Kurchatov แน่นอนว่า วัตถุประสงค์หลักของเครื่องปฏิกรณ์คือเพื่อผลิตพลูโทเนียมเกรดอาวุธ และขั้นตอนแรกของการพัฒนาอุตสาหกรรมเครื่องปฏิกรณ์แบบช่องสัญญาณนั้นเชื่อมโยงกับปัญหาด้านการป้องกันอย่างแยกไม่ออก

เครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรกนั้นมีประโยชน์ใช้สอยล้วนๆ ขึ้นอยู่กับแผนภาพการไหลและการไม่มีวงปิด ในกระบวนการพัฒนาโซลูชันการดำเนินงาน มีความเป็นไปได้ที่จะก้าวไปสู่การใช้เครื่องปฏิกรณ์ในความหมายทางอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิม ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของพลังงานที่ซับซ้อน เครื่องปฏิกรณ์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไซบีเรีย ซึ่งสร้างขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2501 เป็นเครื่องแรกที่ตระหนักถึงภารกิจนี้ ในช่วงเวลาดังกล่าว แนวโน้มการใช้พลังงานนิวเคลียร์เพื่อสันติเริ่มเปิดกว้างขึ้น

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกที่มีเครื่องปฏิกรณ์ยูเรเนียม-กราไฟท์แบบช่องสัญญาณถูกสร้างขึ้นในออบนินสค์ ตามมาตรฐานพลังงาน เครื่องปฏิกรณ์ AM มีพลังงานต่ำเพียง 5 เมกะวัตต์ อย่างไรก็ตาม การสร้าง การออกแบบ และการใช้งาน (ส่วนใหญ่อยู่ในโหมดการวิจัย) ทำให้สามารถแก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาวัสดุและพฤติกรรมของวัสดุระหว่างการผลิตไฟฟ้าโดยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ได้

จุดเริ่ม
หลังจากการว่าจ้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใน Obninsk ขั้นต่อไปคือสถานี Beloyarsk โครงการนี้มีความโดดเด่นไม่เพียงแต่ในช่วงเวลานั้นเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงวิศวกรรมเครื่องปฏิกรณ์โดยทั่วไปด้วย ที่ Beloyarsk NPP ได้นำเทคโนโลยีความร้อนยวดยิ่งด้วยไอน้ำนิวเคลียร์มาใช้ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าได้อย่างมีนัยสำคัญและเข้าใกล้ตัวชี้วัดเหล่านั้นซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับโรงไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล หลังจากนั้น ในช่วงเปลี่ยนทศวรรษปี 1960-1970 ก็ได้มีโอกาสเริ่มต้นการพัฒนาและการก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์ RBMK-1000

การเปิดตัวเครื่องปฏิกรณ์ RBMK-1000 กลายเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการใช้พลังงานนิวเคลียร์ขนาดใหญ่ในระบบเศรษฐกิจของประเทศ มันเป็นบล็อกแรกล้านบวกซึ่งยังคงเป็นบล็อกเดียวที่มีความจุดังกล่าวมาเป็นเวลานาน

หน่วยพลังงานชุดแรกที่มีเครื่องปฏิกรณ์ RBMK เปิดตัวในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2516 ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เลนินกราด จากนั้น ตลอดทศวรรษปี 1970-1980 หน่วยกำลัง 17 หน่วยที่มีเครื่องปฏิกรณ์ RBMK ได้รับการว่าจ้างอย่างต่อเนื่อง

ปัจจุบันในรัสเซียมีหน่วยพลังงานดังกล่าว 11 หน่วยที่ใช้งานอยู่ที่ไซต์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เลนินกราด เคิร์สต์ และสโมเลนสค์ หน่วยพลังงานสี่หน่วยถูกสร้างขึ้นในยูเครนและอีกสองหน่วยในอาณาเขตของ SSR ลิทัวเนีย พลังของรุ่นหลังเพิ่มขึ้น 1.5 เท่า - สูงถึง 1,500 MW (พลังงานไฟฟ้าระบุ) หน่วยกำลังเหล่านี้มีพลังมากที่สุดในเวลานั้น และในอนาคตอันใกล้สำหรับอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ของรัสเซีย หน่วยกำลังยังคงมีข้อจำกัดด้านกำลังของหน่วยกำลังแต่ละหน่วย

ชีวประวัติ

อเล็กเซย์ วลาดิมิโรวิช สโลโบดชิคอฟ
เกิดในปี 1972 สำเร็จการศึกษาจากมหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งรัฐมอสโก N.E. Bauman สำเร็จการศึกษาสาขาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

ตั้งแต่ปี 1995 เขาทำงานที่ JSC NIKIET ปัจจุบันดำรงตำแหน่งหัวหน้าผู้ออกแบบโรงไฟฟ้าเครื่องปฏิกรณ์แบบช่องส่งกำลัง ผู้อำนวยการฝ่าย

สำหรับการสนับสนุนการทำงานในการฟื้นฟูคุณลักษณะทรัพยากรของเครื่องปฏิกรณ์ RBMK, A. Slobodchikov ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของทีมผู้เขียนได้รับรางวัลจากรัฐบาลแห่งสหพันธรัฐรัสเซีย การสร้างและการใช้งานทางอุตสาหกรรมของเทคโนโลยีที่เป็นเอกลักษณ์นี้ ซึ่งพัฒนาโดย NIKIET ร่วมกับองค์กรชั้นนำในอุตสาหกรรม วิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมของรัสเซีย ทำให้สามารถบำรุงรักษาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ด้วยเครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวในระบบพลังงานแบบครบวงจรของรัสเซียจนกว่าจะมีการดำเนินการกำลังการผลิตทดแทน

เกี่ยวกับปัจจุบัน อดีต และอนาคตของ RBMK
หากเราพูดถึงส่วนแบ่งของเครื่องปฏิกรณ์ RBMK ในสมดุลพลังงาน ตัวเลขนี้จะผันผวนประมาณ 39–41% ขึ้นอยู่กับปี จนถึงขณะนี้ มีเพียงยูนิตที่สร้างขึ้นในช่วงทศวรรษ 1970-1980 เท่านั้นที่ยังคงใช้งานอยู่ ครั้งแรกเปิดตัวในปี 1973 และอายุน้อยที่สุด - บล็อกที่สามของสถานี Smolensk - ในปี 1990 เมื่อคำนึงถึงประสบการณ์การทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ยูเรเนียม - กราไฟท์ อายุการใช้งานของ RBMK ถูกกำหนดในขั้นตอนการออกแบบ - 30 ปี

มันคุ้มค่าที่จะจดบันทึกเล็กๆ น้อยๆ ที่นี่ ประวัติความเป็นมาของการพัฒนาภาคช่องทางทั้งหมด - โดยเฉพาะเกี่ยวกับเครื่องปฏิกรณ์ RBMK - เป็นกระบวนการของการปรับปรุงและความทันสมัยตามเทคโนโลยีล่าสุดในช่วงเวลาหนึ่ง ตัวอย่างเช่น เป็นไปไม่ได้เลยที่จะเปรียบเทียบสภาวะทางเทคนิคของเครื่องปฏิกรณ์ในปี 1973 (เช่น ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เลนินกราด) กับสิ่งที่เรามีอยู่ในปัจจุบัน กว่า 40 ปีที่ผ่านมา มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญเกิดขึ้นในระบบควบคุม ความปลอดภัย วัฏจักรเชื้อเพลิง และฟิสิกส์ของแกนกลาง

อุบัติเหตุเชอร์โนบิลกลายเป็นหน้าดำในประวัติศาสตร์ของการพัฒนาทั้งโครงสร้างเครื่องปฏิกรณ์ทั้งแบบช่องทางและแบบโลกโดยทั่วไป แต่หลังจากนั้นก็ได้ข้อสรุปที่เหมาะสม ปัจจุบันเครื่องปฏิกรณ์ RBMK เรียกว่า "เครื่องปฏิกรณ์ประเภทเชอร์โนบิล" แต่นี่ไม่ใช่คำจำกัดความที่ถูกต้องทั้งหมด เป็นไปไม่ได้ที่จะเปรียบเทียบสิ่งที่เคยเป็นกับสิ่งที่เรามีในปัจจุบัน กระบวนการปรับปรุงให้ทันสมัยอย่างต่อเนื่องที่ฉันพูดถึงทำให้เป็นไปได้ในช่วงเปลี่ยนทศวรรษปี 1990–2000 ที่จะตั้งคำถามในการยืดอายุการใช้งานของเครื่องปฏิกรณ์เป็น 45 ปี ดังนั้นอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นของหน่วยแรกของ Leningrad NPP จะสิ้นสุดในปี 2561 และการดำเนินงานของหน่วยที่สามของสถานี Smolensk จะสิ้นสุดในปี 2578

เกี่ยวกับองค์ประกอบกราไฟท์และการทำนายความโค้ง
เครื่องปฏิกรณ์แบบช่องมีหลายประเภท ตัวอย่างเช่น ในแคนาดา พื้นฐานของพลังงานนิวเคลียร์คือเครื่องปฏิกรณ์ CANDU ที่มีมวลหนัก ในประเทศของเรา มีการใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบช่องยูเรเนียม-กราไฟท์เท่านั้น กราไฟท์เป็นวัสดุที่ไม่สำคัญคุณสมบัติไม่เหมือนกับเหล็กหรือคอนกรีต การศึกษากราไฟท์ในฐานะองค์ประกอบของโซนแอคทีฟเริ่มตั้งแต่วันแรกของการทำงานของอุปกรณ์อุตสาหกรรม

ถึงกระนั้นก็ชัดเจนว่าภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูงและการไหลของพลังงานสูงวัสดุนี้อาจถูกย่อยสลาย ในเวลาเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของกราไฟท์และรูปทรงของกราไฟท์จะส่งผลต่อสถานะของแกนโดยรวม ไม่เพียงแต่นักวิทยาศาสตร์โซเวียตเท่านั้นที่ศึกษาปัญหานี้โดยละเอียด การเปลี่ยนแปลงสถานะของกราไฟท์ยังเป็นที่สนใจของเพื่อนร่วมงานชาวอเมริกันของเราด้วย

ปัญหาหลักประการหนึ่งคือการเปลี่ยนแปลงรูปทรงขององค์ประกอบกราไฟท์ แกนเครื่องปฏิกรณ์ RBMK ประกอบด้วยคอลัมน์กราไฟท์ แต่ละคอลัมน์สูง 8 เมตรและประกอบด้วยบล็อกกราไฟท์ 14 บล็อก - แบบขนานที่มีความสูง 600 มม. และหน้าตัด 250x250 มม. มีทั้งหมด 2.5 พันคอลัมน์ดังกล่าว

แกนกลางมีความสูง 7 เมตร ความยาวของชุดเชื้อเพลิงที่อยู่ในนั้นคือ 7 เมตรและความยาวรวมของโมดูลเชื้อเพลิงคือ 16 เมตร

มีความจำเป็นต้องเข้าใจว่าโซนแอคทีฟเป็นโซนเดียว ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบเดียวตลอดสายโซ่ - ซึ่งเป็นผลสะสม - จะถูกส่งไปยังพื้นที่ใกล้เคียงก่อนและต่อมาสามารถครอบคลุมเรขาคณิตทั้งหมดของโซนแอคทีฟ ปัจจัยลบที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งในการเปลี่ยนแปลงของบล็อกกราไฟท์คือความโค้งของเสา และผลที่ตามมาก็คือการโก่งตัวของช่องเชื้อเพลิงและช่องของก้านควบคุม

ในระหว่างการติดตั้ง แน่นอนว่าคอลัมน์ทั้งหมดจะเป็นแนวตั้ง แต่ระหว่างการดำเนินการ แนวดิ่งนี้จะหายไป หากเราย้อนกลับไปสู่ประวัติศาสตร์อีกครั้ง เราจะเห็นว่าสำหรับอุปกรณ์อุตสาหกรรมและเครื่องปฏิกรณ์ยูเรเนียม-กราไฟท์เครื่องแรก กระบวนการนี้เริ่มต้นในปีแรกของการดำเนินงาน ในขณะเดียวกันก็เข้าใจกลไกของปรากฏการณ์นี้ ในระหว่างการพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ RBMK กระบวนการบางอย่างถูกป้องกันด้วยโซลูชันการออกแบบ

เป็นไปไม่ได้ที่จะกำจัดการเปลี่ยนแปลงโดยสิ้นเชิง เป็นการยากที่จะทำนายลักษณะที่ปรากฏของพวกเขา ด้วยอายุการใช้งานของเครื่องปฏิกรณ์ 45 ปี สันนิษฐานว่ากระบวนการเปลี่ยนแปลงจะเข้าสู่ระยะแอคทีฟเมื่อถึงช่วงอายุ 43–44 ปี แต่ปรากฏว่าเราประสบปัญหาเมื่อเข้าสู่ปีที่ 40 ของการดำเนินงาน นั่นคือข้อผิดพลาดในการคาดการณ์ประมาณสามปี

ในปี 2554 ที่หน่วยกำลังแรกของสถานีเลนินกราดมีการบันทึกการเปลี่ยนแปลงทางเรขาคณิต: ความโค้งของช่องกระบวนการ (เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ - มีการติดตั้งชุดเชื้อเพลิงอยู่ในนั้น) ช่องควบคุมและแท่งป้องกัน ฉันอยากจะแจ้งให้คุณทราบว่าการทำงานของ RBMK จำเป็นต้องมีการตรวจสอบพารามิเตอร์ที่กำหนดความปลอดภัยอย่างต่อเนื่อง ด้วยความช่วยเหลือของการทดสอบอัลตราโซนิก เส้นผ่านศูนย์กลางของช่องและความโค้ง ความสมบูรณ์ และสถานะร่วมกันขององค์ประกอบต่างๆ จะถูกตรวจสอบ ซึ่งจะกำหนดประสิทธิภาพภายใต้โหมดต่างๆ (ทั้งที่ระบุและชั่วคราว) ในระหว่างการติดตามตามแผน เมื่อมีการค้นพบจุดเริ่มต้นของกระบวนการเปลี่ยนแปลง ก็ชัดเจน: เมื่อกระบวนการเริ่มต้นขึ้น ความเร็วของมันจะค่อนข้างสูง การดำเนินงานของโรงงานเครื่องปฏิกรณ์ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าวจำเป็นต้องมีวิธีแก้ปัญหาเพิ่มเติม

ตัวชี้วัดหลักของเครื่องปฏิกรณ์ RBMK

ค้นหาวิธีแก้ปัญหาที่เหมาะสม
เมื่อช่องกระบวนการและแท่งควบคุมโค้งงอ สิ่งแรกที่จำเป็นคือต้องให้แน่ใจว่าแอคชูเอเตอร์ของระบบควบคุมและป้องกันทำงานโดยไม่มีเงื่อนไข รวมถึงส่วนประกอบเชื้อเพลิงภายใต้เงื่อนไขของรูปทรงที่เปลี่ยนแปลง

นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องยืนยันความสามารถของช่องทางเทคโนโลยีที่ทำงานภายใต้เงื่อนไขการโก่งตัวเพื่อรักษาคุณสมบัติด้านความแข็งแกร่ง ที่บล็อกแรกของสถานี Leningradskaya จำนวนช่องทางเทคโนโลยีคือ 1693 และไม่ใช่ช่องทางเดียวเมื่อทำงานภายใต้สภาวะความโค้งที่มีความเสี่ยงจากมุมมองของประสิทธิภาพ

จุดสำคัญอีกประการหนึ่ง: ต้องรับประกันการดำเนินการทางเทคโนโลยีทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการขนถ่ายชุดเชื้อเพลิง คุณลักษณะที่โดดเด่นซึ่งเป็นข้อได้เปรียบของเครื่องปฏิกรณ์ RBMK ก็คือความสามารถในการทำงานภายใต้สภาวะที่มีการโอเวอร์โหลดอย่างต่อเนื่อง การออกแบบช่วยให้สามารถโอเวอร์โหลดระหว่างการทำงานโดยใช้กำลังไฟโดยตรง ช่วยให้วงจรเชื้อเพลิงมีความยืดหยุ่น รูปร่างแกนกลาง และการเผาไหม้ที่เพิ่มขึ้น จริงๆ แล้ว สิ่งนี้เป็นตัวกำหนดความประหยัด: เครื่องปฏิกรณ์ไม่ทำงานในโหมดรณรงค์ แต่ทำงานในโหมดโอเวอร์โหลดคงที่

ในปี 2554 มีการดำเนินงานจำนวนหนึ่งที่สถานีเลนินกราดซึ่งยืนยันการทำงานขององค์ประกอบโรงงานเครื่องปฏิกรณ์ภายใต้เงื่อนไขการโก่งตัวสูงถึง 100 มม. หลังจากนั้นหน่วยกำลังแรกของ Leningrad NPP ก็ถูกนำไปใช้งานในช่วงเวลาสั้น ๆ ภายใต้การควบคุมพารามิเตอร์ที่ได้รับการปรับปรุง เจ็ดเดือนต่อมา ก็หยุดทำงานอีกครั้งเพื่อขยายการควบคุมรูปทรง: มีการบันทึกการพัฒนากระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของปึกกราไฟท์ ต่อมาก็ชัดเจนว่าการดำเนินการต่อไปของเครื่องปฏิกรณ์นั้นเป็นไปไม่ได้ ในเดือนพฤษภาคม 2555 หน่วยพลังงานแรกของสถานีเลนินกราดหยุดทำงาน

ในเวลาเดียวกัน จุดเริ่มต้นของการเปลี่ยนแปลงถูกบันทึกไว้ที่หน่วยพลังงานที่สองของ Leningrad NPP และที่หน่วยพลังงานที่สองของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Kursk การโก่งตัวที่ระบุบ่งชี้ว่ากระบวนการกำลังเข้าใกล้ระยะแอคทีฟ

จำเป็นต้องมีวิธีแก้ปัญหาที่สามารถใช้ได้กับหน่วยพลังงานทั้งหมดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เลนินกราด เคิร์สต์ และสโมเลนสค์ที่มีเครื่องปฏิกรณ์ RBMK มีการพิจารณาหลายวิธี เป็นไปได้ที่จะใช้วิธีการควบคุมความโค้งแบบพาสซีฟ แต่ก็เห็นได้ชัดว่ากระบวนการย่อยสลายกราไฟท์และด้วยเหตุนี้การเปลี่ยนแปลงรูปร่างจึงสัมพันธ์กับระดับของปัจจัยที่สร้างความเสียหาย ประการแรก ด้วยอุณหภูมิและฟลักซ์นิวตรอนเร็ว

ดังนั้นวิธีการควบคุมกระบวนการนี้อาจเป็นดังนี้: รุนแรงถึง 50% การลดพลังของหน่วยพลังงานเพื่อให้เกิดผลกระทบที่สำคัญ; หรือการทำงานในโหมดตามฤดูกาล นั่นคือเครื่องใช้งานได้สี่เดือนจากนั้นก็อยู่ได้หลายเดือน แต่วิธีการเหล่านี้เหมาะสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ที่กระบวนการเปลี่ยนแปลงไม่ได้ไปไกลเท่านั้น

ทิศทางที่สอง - ใช้งานอยู่อย่างที่เราเรียกกันในตอนนั้น - คือการพัฒนาและการนำเทคโนโลยีการซ่อมแซมไปใช้ การใช้งานเป็นระยะจะทำให้สามารถใช้งานโรงงานเครื่องปฏิกรณ์ได้นานขึ้น

ทำไมเราถึงพูดถึงความเป็นไปได้ในการซ่อมแซม? ในการตอบคำถามนี้ เราต้องกลับไปสู่ประสบการณ์เกี่ยวกับอุปกรณ์อุตสาหกรรม เนื่องจากปัญหาการเปลี่ยนแปลงรูปร่างนั้นมีมานานหลายทศวรรษแล้ว การโก่งตัวของช่องสัญญาณที่สำคัญถูกบันทึกไว้ในเครื่องปฏิกรณ์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไซบีเรีย EI-2 หากเครื่องปฏิกรณ์ RBMK มีการโก่งตัวเป็น 100 มม. ดังนั้นการโก่งตัวของช่องกระบวนการในเครื่องปฏิกรณ์ EI-2 จะสูงถึง 400 มม.

ด้วยการใช้เทคนิคทางเทคโนโลยีต่างๆ โดยใช้ตัวอย่างอุปกรณ์อุตสาหกรรม แสดงความเป็นไปได้ในการซ่อมแซมอิฐกราไฟท์บางส่วน แม้แต่ประสบการณ์ในการใช้เครื่องปฏิกรณ์ RBMK เองก็บ่งชี้ว่าปล่องกราไฟท์นั้นเป็นองค์ประกอบที่ซับซ้อนและมีขนาดใหญ่ แต่ก็สามารถซ่อมแซมได้ในระดับหนึ่ง ในแต่ละหน่วยกำลังที่มี RBMK ช่องเทคโนโลยีจะถูกแทนที่ด้วย - เหนือสิ่งอื่นใดนี้เกิดจากการส่งผลกระทบต่อการก่ออิฐกราไฟท์

ประสบการณ์อันยาวนานที่สั่งสมมาในสถาบันการออกแบบและที่โรงงานโดยตรงในสาขาการซ่อมแซมในแกนกลาง ทำให้สามารถสร้างและใช้เทคโนโลยีการซ่อมแซมใหม่ๆ ได้

การวิเคราะห์วิธีการทางเทคโนโลยีที่ใช้กับอุปกรณ์อุตสาหกรรมแสดงให้เห็นว่าการใช้งานเครื่องปฏิกรณ์ RBMK นั้นเป็นไปไม่ได้ด้วยเหตุผลหลายประการ การดำเนินการบางอย่างไม่ได้ผลภายใต้เงื่อนไข RBMK อย่างอื่นเป็นไปไม่ได้จากมุมมองของคุณสมบัติการออกแบบ วิศวกรและนักออกแบบเริ่มมองหาโซลูชั่นใหม่ๆ จำเป็นต้องมีเทคโนโลยีที่จะทำให้สามารถส่งผลโดยตรงต่อสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและการเปลี่ยนแปลงทางเรขาคณิตของบล็อกกราไฟท์แต่ละบล็อก กล่าวคือ จะลดขนาดตามขวางลง

ขนาดของปัญหาจำเป็นต้องค่อยๆ เลิกใช้งานเครื่องปฏิกรณ์ RBMK ในปี 2555 - ครั้งแรกในปี 2556 - บล็อกที่สองของสถานีเลนินกราด ในปี 2555 - บล็อกที่สองของสถานี Kursk ในช่วงปี 2555-2557 เครื่องปฏิกรณ์ RBMK ครึ่งหนึ่งจะต้องถูกเลิกใช้งาน - 20–25% ของการผลิตพลังงานนิวเคลียร์ทั้งหมดในรัสเซีย!

ผู้เชี่ยวชาญส่วนใหญ่เข้าใจว่าวิธีการที่ใช้ได้กับอุปกรณ์อุตสาหกรรมจะไม่ให้ผลตามที่ต้องการในกรณีของเครื่องปฏิกรณ์เนื่องจากคุณสมบัติต่างๆ

รายได้ของ NPP กับ RBMK ต่อปี

รายได้สะสมของ NPP ที่มี RBMK (2557–2578)

การตัดสินใจ
ในที่สุด ในเดือนมิถุนายน 2555 ข้อเสนอทางเทคนิคที่น่าสนใจก็ปรากฏขึ้น หนึ่งเดือนต่อมาในเดือนกรกฎาคม มีการจัดการประชุมที่ Leningrad NPP ภายใต้การนำของ Sergei Vladilenovich Kiriyenko ซึ่งเป็นผลมาจากการตัดสินใจที่จะพัฒนาและดำเนินโครงการซ่อมแซมแบบร่าง

ในเวลานั้นไม่มีใครสามารถรับประกันความสำเร็จได้ วิธีการทางเทคโนโลยีที่นำเสนอนั้นซับซ้อน ประการแรก เนื่องจากงานทั้งหมดต้องดำเนินการโดยระบบหุ่นยนต์ที่ระดับความลึกประมาณ 18 เมตร ในรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 113 มม. นอกจากนี้ การซ่อมแซมไม่ได้เกิดขึ้นกับคอลัมน์ใดคอลัมน์หนึ่งโดยเฉพาะ แต่รวมถึงเครื่องปฏิกรณ์ทั้งหมดด้วย

การทำงานในหน่วยกำลังแรกของสถานีเลนินกราดเริ่มขึ้นในสิบวันแรกของเดือนมกราคม 2556

ปรากฎว่าภายในหกเดือนมีการพิจารณาความซับซ้อนของการดำเนินงานทั้งหมด เป็นงานที่เข้มข้นและมีหลายปัจจัย โดยมีนักพัฒนาทางเลือก 3 รายของศูนย์เทคนิคเข้ามาเกี่ยวข้อง: JSC NIKIMT-Atomstroy และอีก 2 องค์กรที่อยู่นอก Rosatom

การพัฒนาวิธีการทางเทคนิคเป็นจุดเริ่มต้นของการแก้ปัญหา ในแบบคู่ขนาน งานเชิงคำนวณ วิทยาศาสตร์ และการทดลองที่ซับซ้อนทั้งหมดได้ดำเนินการเพื่อยืนยันและศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้งานองค์ประกอบทั้งหมดของแกนกลางภายใต้สภาวะความโค้ง ร่วมกับอิทธิพลของเทคโนโลยีการซ่อมแซม

ก่อนที่จะเข้าสู่โรงงานเครื่องปฏิกรณ์ แม้กระทั่งการทดลองใช้งานอุปกรณ์ที่กำลังพัฒนา ก็ยังจำเป็นต้องมีการทดสอบเทคโนโลยีในวงกว้าง แน่นอนว่าหลักการสำคัญอันดับแรกคือ “อย่าทำอันตราย” เพราะการกระทำใดๆ ก็ตามไม่สามารถย้อนกลับได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องตรวจสอบทุกขั้นตอนในขั้นตอนการพัฒนาทั้งเทคโนโลยีและอุปกรณ์

ที่สถาบันวิจัย ENITs ใน Elektrogorsk บนแท่นที่สร้างขึ้นก่อนหน้านี้สำหรับการทดสอบอื่นๆ มีการทดสอบอุปกรณ์เต็มรูปแบบทั้งสำหรับการตัดคอลัมน์กราไฟท์และสำหรับการใช้แรงกับองค์ประกอบของอิฐกราไฟท์ มีการให้ความสนใจเป็นพิเศษกับประเด็นด้านความปลอดภัยจากรังสี เมื่อดำเนินการทางกลเพื่อกำจัดกราไฟท์ (ซึ่งเป็นวัสดุกัมมันตรังสี) จะต้องคำนึงว่าไม่ควรสัมผัสกับสิ่งแวดล้อม

ทั้งหมดนี้ได้รับการทดสอบอย่างละเอียดในสภาวะของม้านั่งทดสอบ ฉันขอย้ำอีกครั้ง: เราไม่มีประสบการณ์ในงานดังกล่าวดังนั้นกระบวนการเตรียมการทั้งหมดจึงค่อยๆดำเนินการ วัสดุทางเทคนิคทั้งหมดได้รับการตรวจสอบอย่างละเอียดโดย Rostechnadzor หากจำเป็น ให้ทำการปรับเปลี่ยนและเพิ่มเติม หลังจากขั้นตอนทั้งหมดนี้เราได้รับอนุญาตและเริ่มทำงานที่สถานีเลนินกราด พวกเขาดำเนินการในหลายขั้นตอน: เก้าเซลล์แรกหนึ่งแถวจากนั้นสามแถวห้าแถวและหลังจากนั้นก็มีการตัดสินใจเกี่ยวกับประสิทธิภาพของเทคโนโลยีและความเป็นไปได้ของการประยุกต์ใช้กับอุปกรณ์ทั้งหมด

เทคโนโลยีอย่างที่มันเป็น
สาเหตุหลักของการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของอิฐกราไฟท์คือการเปลี่ยนแปลงรูปทรงของบล็อกกราไฟท์ หลังจากใช้งานเป็นเวลานาน กราไฟต์จะเข้าสู่ระยะที่เรียกว่า "การบวม": ชั้นของกราไฟต์ซึ่งส่วนใหญ่สัมผัสกับอุณหภูมิและความคล่องแคล่วจะเพิ่มความหนาแน่น และชั้นนอกของบล็อกกราไฟท์ยังคงหดตัวต่อไป ความเครียดภายในเกิดขึ้นซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของรอยแตก

ความกว้างของรอยแตกแนวตั้งในบล็อกกราไฟท์จะเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป ดังนั้นขนาดทางเรขาคณิตของบล็อกกราไฟท์ซึ่งเดิมมีขนาด 250x250 มม. เพิ่มขึ้นเป็น 255x257 มม. เนื่องจากมีบล็อกกราไฟท์หลายพันบล็อกสัมผัสกันในการก่ออิฐ การปรากฏตัวของรอยแตกจำนวนมากในนั้นและขนาดทางเรขาคณิตที่เพิ่มขึ้นนำไปสู่ความจริงที่ว่าพวกมันเริ่มผลักกันและค่อยๆเคลื่อนตัวจากศูนย์กลาง ไปยังขอบนอกเพื่อกำหนดการเปลี่ยนแปลงทางเรขาคณิต

การปรากฏตัวของความโค้งยังสัมพันธ์กับฟลักซ์นิวตรอนซึ่งดูเหมือนชั้นวางที่มีการลดลงที่ขอบ จริงๆ แล้ว ชั้นทั้งหมดนี้มีพฤติกรรมเหมือนกัน ในหนึ่งแถวมีบล็อกกราไฟท์ 24 บล็อก และแต่ละบล็อกผลักเพื่อนบ้านออกไป สมมติว่าบล็อกแรกดันไป 2 มม. ต่อไปอีก 2 มม. ทั้งหมดนี้รวมกันแล้ว และผลลัพธ์ที่ได้คือลูกศรโก่งตัวค่อนข้างสูงที่ขอบ

กลไกของกระบวนการนี้ได้รับการยืนยันในระหว่างการตรวจวัดหน่วยกำลังแรกของสถานีเลนินกราดซึ่งทำให้สามารถพัฒนาเทคโนโลยีการซ่อมแซมได้ แรงผลักที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของรอยแตกร้าวและการเพิ่มขึ้นของรูปทรงเรขาคณิตเป็นสาเหตุหลักของการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของอิฐกราไฟท์ทั้งหมด ดังนั้นข้อสรุป: เพื่อเป็นมาตรการบรรเทาทุกข์ จำเป็นต้องลดขนาดตามขวางของบล็อกกราไฟท์

เทคโนโลยีทั้งหมดขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าหากปัจจัยลบมีขนาดเพิ่มขึ้น ปัจจัยบวกก็จะเป็นการลดลง เทคโนโลยีนี้รวมถึงการดำเนินการสามครั้งสำหรับเซลล์เดียวโดยไม่หยุดที่ขั้นตอนกลาง ซึ่งเมื่อมองแวบแรกจะดูค่อนข้างง่าย ขั้นแรก: การใช้เครื่องมือตัด บล็อกกราไฟท์จะถูกตัดในแนวตั้ง ความกว้างของการตัดจะเปลี่ยนตามลำดับจาก 12 เป็น 36 มม. - บล็อกกราไฟท์ถูกตัดทั้งสองด้าน และ "ส่วนที่เกิน" จะถูกลบออกในกระบวนการ การดำเนินการที่สองคือการนำบล็อกกราไฟท์ที่ตัดแล้วซึ่งผ่านการตัดเฉือนมารวมกัน การดำเนินการที่สามคือการคืนค่ารู

ในการคืนรูปทรงของเครื่องปฏิกรณ์โดยรวม ได้มีการพัฒนารูปแบบที่คำนึงถึงอิทธิพลของเซลล์ที่อยู่บริเวณรอบนอกตรงกลางและในทางกลับกัน อิทธิพลร่วมกันนี้เป็นปัจจัยกำหนดในการเลือกแผนการซ่อมแซม ซึ่งจะส่งผลต่อปริมาณงานด้วย ดังนั้นสำหรับบล็อกแรกของสถานี Leningradskaya ปริมาณการซ่อมแซมในปี 2556 มีจำนวน 300 เซลล์จากจำนวนทั้งหมด 1,693

หลักการพื้นฐานของเทคโนโลยีการซ่อมแซม

สำหรับการซ่อมแซม การออกแบบและตำแหน่งทางเรขาคณิตของเซลล์เหล่านั้นจะถูกเลือกซึ่งจะช่วยลดความโค้งโดยรวม ซึ่งจะช่วยให้เครื่องปฏิกรณ์สามารถทำงานได้ต่อไป

นอกเหนือจากการพัฒนาเทคโนโลยีการซ่อมแซมและการนำไปใช้แล้ว ยังมีการดำเนินการชุดมาตรการทางวิทยาศาสตร์ เทคนิค และการคำนวณทั้งหมดเพื่อยืนยันความเป็นไปได้ในการใช้งานองค์ประกอบทั้งหมดของโรงงานเครื่องปฏิกรณ์หลังจากงานเสร็จสิ้นและอยู่ภายใต้เงื่อนไขของการเสียรูปอย่างต่อเนื่อง

องค์กรอุตสาหกรรมหลายแห่งเข้าร่วมในงานเพื่อยืนยันความเป็นไปได้ในการใช้งานโรงงานเครื่องปฏิกรณ์หลังการซ่อมแซม: NIKIET, VNIIAES, VNIIEF, OKBM im. I. I. Afrikantova, ENIT, NIKIMT

การประสานงานทั่วไปดำเนินการโดย NIKIET นอกจากนี้เขายังทำหน้าที่เป็นผู้รับเหมาทั่วไปในการพัฒนา การศึกษาความเป็นไปได้ และการซ่อมแซมหน่วยพลังงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เลนินกราด

งานทั่วไป
ด้วยผู้เข้าร่วมกระบวนการจำนวนมาก จึงไม่มีปัญหาในการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างพวกเขา การทำงานที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เลนินกราดได้กลายเป็นหนึ่งในตัวอย่างที่โดดเด่นของสาเหตุทั่วไปโดยบรรลุผลตามที่กำหนดไว้ดังนี้: พัฒนาและใช้เทคโนโลยีดำเนินการซ่อมแซมและปรับความเป็นไปได้ของการดำเนินงานต่อไปกำหนดเงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุด เมื่อดำเนินการทั้งหมด จะต้องคำนึงถึงการเสื่อมสภาพเพิ่มเติมของกราไฟท์และการเปลี่ยนแปลงรูปร่างที่ตามมาด้วย

การเปิดตัวบล็อกแรกของสถานีเลนินกราดเกิดขึ้นในเดือนพฤศจิกายน 2556 เวลาผ่านไปเพียงหนึ่งปีเศษระหว่างช่วงเวลาที่มีการตัดสินใจและการเริ่มระบบจ่ายไฟ ด้วยเหตุนี้ เราจึงได้พัฒนาโซลูชันทางเทคนิคที่ช่วยให้เราสามารถฟื้นฟูการทำงานของชั้นกราไฟท์ และยืดอายุของเครื่องปฏิกรณ์โดยทำซ้ำการดำเนินการที่คล้ายกัน

คุณสมบัติอีกประการหนึ่งของขั้นตอนในการกู้คืนคุณลักษณะของทรัพยากร (นี่คือสิ่งที่เรียกว่าการซ่อมแซม) ก็คือเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างเครื่องปฏิกรณ์ใหม่ออกจากการดำเนินการนี้ นั่นคือกระบวนการสร้างรูปร่างจะดำเนินต่อไป: เซลล์ถูกตัดในจำนวนจำกัด เหลือเซลล์ที่ไม่สามารถซ่อมแซมได้ ดังนั้นกระบวนการสร้างรูปร่างและความโค้งจะดำเนินต่อไป ความเร็วของมันได้รับการแก้ไขผ่านการควบคุมตามลำดับ

วิธีการดังต่อไปนี้: ด้วยกระบวนการที่ได้รับการควบคุม การคาดการณ์เชิงตัวเลขจะกำหนดเวลาการซ่อมแซม ความถี่ของการดำเนินการ และช่วงเวลาการบริการระหว่างการซ่อมแซม แน่นอนว่ากระบวนการนี้จะต้องทำซ้ำเป็นรอบ จนถึงปัจจุบันการฟื้นฟูลักษณะทรัพยากรของอิฐกราไฟท์ได้ดำเนินการที่หน่วยกำลังสองแห่งของสถานีเลนินกราด: หน่วยที่หนึ่งและสอง - และในขั้นตอนแรกของสถานี Kursk (รวมถึงหน่วยกำลังที่หนึ่งและที่สองด้วย)

ตั้งแต่ปี 2556 ถึง 2560 เทคโนโลยีได้รับการปรับปรุงให้ทันสมัยอย่างมาก ตัวอย่างเช่น เวลาที่ใช้ในการทำงานให้เสร็จสิ้นลดลง การดำเนินงานด้านเทคโนโลยีได้รับการปรับให้เหมาะสม และต้นทุนลดลงอย่างมาก - เกือบหลายเท่าเมื่อเทียบกับหน่วยพลังงานของ Leningrad NPP เราสามารถพูดได้ว่าเทคโนโลยีได้ถูกนำมาใช้ในการดำเนินงานทางอุตสาหกรรมแล้ว

การออกแบบทั่วไปของเครื่องปฏิกรณ์ RBMK-1000

“หัวใจ” ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์คือเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งในแกนกลางของปฏิกิริยาลูกโซ่ของฟิชชันของนิวเคลียสยูเรเนียมยังคงอยู่ RBMK เป็นเครื่องปฏิกรณ์แบบแชนเนลน้ำ-กราไฟท์ที่ใช้นิวตรอนช้า (ความร้อน) สารหล่อเย็นหลักในนั้นคือน้ำ และผู้หน่วงนิวตรอนคืออิฐกราไฟต์ของเครื่องปฏิกรณ์ ผนังก่ออิฐประกอบด้วยเสากราไฟท์แนวตั้ง 2,488 คอลัมน์ ฐาน 250x250 มม. และรูภายในที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 114 มม. คอลัมน์ 1661 มีไว้สำหรับการติดตั้งช่องเชื้อเพลิงในคอลัมน์ 211 - สำหรับช่องระบบควบคุมและป้องกันของเครื่องปฏิกรณ์และส่วนที่เหลือเป็นตัวสะท้อนแสงด้านข้าง
เครื่องปฏิกรณ์เป็นแบบวงจรเดียว โดยมีน้ำหล่อเย็นเดือดในช่องและจ่ายไอน้ำอิ่มตัวโดยตรงไปยังกังหัน

แกนกลาง แท่งเชื้อเพลิง และตลับเชื้อเพลิง

เชื้อเพลิงใน RBMK คือยูเรเนียมไดออกไซด์-235 U0 2 ระดับการเสริมสมรรถนะเชื้อเพลิงตาม U-235 คือ 2.0 - 2.4% โครงสร้างเชื้อเพลิงจะอยู่ในองค์ประกอบของเชื้อเพลิง (fuel element) ซึ่งเป็นแท่งโลหะผสมเซอร์โคเนียมที่บรรจุด้วยเม็ดยูเรเนียมไดออกไซด์เผาผนึก ความสูงขององค์ประกอบเชื้อเพลิงประมาณ 3.5 ม. เส้นผ่านศูนย์กลาง 13.5 มม. แท่งเชื้อเพลิงบรรจุอยู่ในชุดประกอบเชื้อเพลิง (FA) โดยแต่ละแท่งเชื้อเพลิงมี 18 แท่ง ชุดเชื้อเพลิงสองชุดเชื่อมต่อกันแบบอนุกรมเป็นตลับเชื้อเพลิงซึ่งมีความสูง 7 ม.
จากด้านล่างน้ำจะถูกส่งไปยังช่องทางล้างแท่งเชื้อเพลิงและทำให้ร้อนขึ้นและส่วนหนึ่งก็กลายเป็นไอน้ำ ส่วนผสมของไอน้ำและน้ำที่ได้จะถูกลบออกจากส่วนบนของช่อง เพื่อควบคุมการไหลของน้ำ วาล์วปิดและควบคุมจะมีอยู่ที่ทางเข้าของแต่ละช่อง
โดยรวมแล้วเส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลางคือ ~ 12 ม. ความสูงคือ ~ 7 ม. ประกอบด้วยยูเรเนียม-235 ประมาณ 200 ตัน

ซีพีเอส

แท่งควบคุมได้รับการออกแบบมาเพื่อควบคุมสนามการปล่อยพลังงานในแนวรัศมี (PC) การควบคุมกำลังอัตโนมัติ (AP) การปิดเครื่องปฏิกรณ์อย่างรวดเร็ว (A3) และการควบคุมสนามการปล่อยพลังงานระดับความสูง (USP) และแท่ง USP ด้วย ความยาว 3,050 มม. จะถูกลบออกจากแกนลงและส่วนที่เหลือทั้งหมดที่มีความยาว 5120 มม. ขึ้นไป
ในการตรวจสอบการกระจายพลังงานตามความสูงของแกนกลาง จะมีการจัดเตรียมช่องสัญญาณ 12 ช่องพร้อมเครื่องตรวจจับเจ็ดส่วน ซึ่งได้รับการติดตั้งอย่างสม่ำเสมอในส่วนกลางของเครื่องปฏิกรณ์นอกเครือข่ายช่องเชื้อเพลิงและแท่งควบคุม การกระจายพลังงานตามรัศมีของแกนกลางจะถูกตรวจสอบโดยใช้เครื่องตรวจจับที่ติดตั้งในท่อกลางของชุดเชื้อเพลิงในช่องเชื้อเพลิง 117 ช่อง ที่ข้อต่อของคอลัมน์กราไฟท์ของอิฐเครื่องปฏิกรณ์จะมีรูแนวตั้ง 20 รูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 45 มม. ซึ่งติดตั้งเทอร์โมมิเตอร์สามโซนเพื่อตรวจสอบอุณหภูมิกราไฟท์
เครื่องปฏิกรณ์ถูกควบคุมโดยแท่งที่กระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งเครื่องปฏิกรณ์ที่มีองค์ประกอบดูดซับนิวตรอน - โบรอน แท่งถูกย้ายโดยเซอร์โวแต่ละตัวในช่องพิเศษซึ่งมีการออกแบบคล้ายกับเทคโนโลยี แท่งมีวงจรระบายความร้อนด้วยน้ำของตัวเองโดยมีอุณหภูมิ 40-70°C การใช้แท่งที่มีการออกแบบหลากหลายทำให้สามารถควบคุมการปล่อยพลังงานตลอดปริมาตรทั้งหมดของเครื่องปฏิกรณ์และปิดเครื่องอย่างรวดเร็วหากจำเป็น
มีแท่ง AZ (ป้องกันเหตุฉุกเฉิน) 24 อันใน RBMK แท่งควบคุมอัตโนมัติ - 12 ชิ้น มีแท่งควบคุมอัตโนมัติในพื้นที่ 12 อัน แท่งควบคุมแบบแมนนวล 131 อัน และแท่งดูดซับแบบสั้น (USP) 32 อัน


1. แกนกลาง 2. ท่อส่งไอน้ำ 3. ถังแยก 4. ปั๊มหมุนเวียนหลัก 5. ท่อร่วมจ่ายของกลุ่ม 6. ท่อส่งน้ำ 7. การป้องกันทางชีวภาพส่วนบน 8. เครื่องขนถ่ายและขนถ่าย 9. การป้องกันทางชีวภาพที่ต่ำกว่า

วงจรการไหลเวียนแบบบังคับหลายวงจร

นี่คือวงจรกำจัดความร้อนออกจากแกนเครื่องปฏิกรณ์ การเคลื่อนที่หลักของน้ำนั้นมาจากปั๊มหมุนเวียนหลัก (MCP) ในวงจรมีปั๊มหมุนเวียนหลักทั้งหมด 8 ตัว แบ่งเป็น 2 กลุ่ม ปั๊มหนึ่งตัวจากแต่ละกลุ่มคือปั๊มสำรอง ความจุของปั๊มหมุนเวียนหลักคือ 8000 ม. 3 / ชม. แรงดันน้ำ 200 ม. กำลังเครื่องยนต์ 5.5 MW ประเภทปั๊มเป็นแบบแรงเหวี่ยง แรงดันไฟฟ้าอินพุตคือ 6000 V


นอกจากปั๊มหมุนเวียนหลักแล้ว ยังมีปั๊มป้อน ปั๊มคอนเดนเสท และปั๊มระบบความปลอดภัยอีกด้วย

กังหัน

ในกังหัน สารทำงาน - ไอน้ำอิ่มตัว - ขยายตัวและทำงาน เครื่องปฏิกรณ์ RBMK-1000 จ่ายไอน้ำให้กับกังหัน 2 กังหัน เครื่องละ 500 เมกะวัตต์ ในทางกลับกัน กังหันแต่ละตัวจะประกอบด้วยกระบอกแรงดันสูงหนึ่งกระบอกและกระบอกแรงดันต่ำสี่กระบอก
ที่ทางเข้ากังหันจะมีความดันประมาณ 60 บรรยากาศ ที่ทางออกกังหันไอน้ำจะมีความดันน้อยกว่าบรรยากาศ การขยายตัวของไอน้ำนำไปสู่ความจริงที่ว่าพื้นที่การไหลของช่องทางจะต้องเพิ่มขึ้นด้วยเหตุนี้ความสูงของใบพัดเมื่อไอน้ำเคลื่อนที่ในกังหันจะเพิ่มขึ้นจากระยะหนึ่งไปอีกระยะหนึ่ง เนื่องจากไอน้ำเข้าสู่กังหันอิ่มตัวและขยายตัวในกังหันจึงทำให้ชื้นได้อย่างรวดเร็ว ปริมาณความชื้นไอน้ำสูงสุดที่อนุญาตมักจะไม่เกิน 8-12% เพื่อหลีกเลี่ยงการสึกหรอของอุปกรณ์ใบมีดจากการกัดเซาะอย่างรุนแรงจากหยดน้ำและประสิทธิภาพที่ลดลง
เมื่อถึงความชื้นสูงสุด ไอน้ำทั้งหมดจะถูกดึงออกจากถังแรงดันสูงและส่งผ่านเครื่องแยก - เครื่องทำไอน้ำ (SPP) ซึ่งจะถูกทำให้แห้งและให้ความร้อน เพื่อให้ไอน้ำหลักร้อนจนถึงอุณหภูมิอิ่มตัว จะใช้ไอน้ำจากการสกัดกังหันครั้งแรก ไอน้ำสด (ไอน้ำจากถังแยก) ใช้สำหรับการให้ความร้อนยวดยิ่ง และไอน้ำร้อนจะระบายเข้าไปในเครื่องกำจัดอากาศ
หลังจากเครื่องแยก - เครื่องทำไอน้ำ ไอน้ำจะเข้าสู่กระบอกแรงดันต่ำ ที่นี่ ในระหว่างกระบวนการขยายตัว ไอน้ำจะถูกทำให้ชื้นอีกครั้งจนถึงความชื้นสูงสุดที่อนุญาต และเข้าสู่คอนเดนเซอร์ (K) ความปรารถนาที่จะทำงานให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้จากไอน้ำทุกกิโลกรัมและด้วยเหตุนี้จึงเพิ่มประสิทธิภาพทำให้เราต้องรักษาสุญญากาศในคอนเดนเซอร์ให้ลึกที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ทั้งนี้คอนเดนเซอร์และกระบอกสูบแรงดันต่ำส่วนใหญ่ของกังหันอยู่ภายใต้สุญญากาศ
กังหันมีการสกัดไอน้ำเจ็ดแบบ โดยแบบแรกจะใช้ในตัวแยก-ซุปเปอร์ฮีตเตอร์เพื่อให้ความร้อนแก่ไอน้ำหลักจนถึงอุณหภูมิอิ่มตัว การสกัดครั้งที่สองจะใช้เพื่อให้ความร้อนน้ำในเครื่องกำจัดอากาศ และใช้การสกัดแบบ 3 – 7 เพื่อให้ความร้อนแก่การไหลของคอนเดนเสทหลัก ในตามลำดับ PND-5 - PND-1 (เครื่องทำความร้อนแรงดันต่ำ)

ตลับน้ำมันเชื้อเพลิง

แท่งเชื้อเพลิงและชุดประกอบเชื้อเพลิงอยู่ภายใต้ข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือสูงตลอดอายุการใช้งาน ความซับซ้อนของการนำไปปฏิบัตินั้นรุนแรงขึ้นเนื่องจากความยาวของช่องคือ 7000 มม. โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางค่อนข้างเล็กและในเวลาเดียวกันต้องรับประกันการโอเวอร์โหลดเครื่องจักรของคาสเซ็ตต์ทั้งเมื่อเครื่องปฏิกรณ์หยุดทำงานและเมื่อเครื่องปฏิกรณ์อยู่ วิ่ง.

พารามิเตอร์ มิติ ขนาด กำลังไฟฟ้าช่องแรงดันไฟฟ้าสูงสุด กิโลวัตต์ (ความร้อน) 3000-3200 น้ำหล่อเย็นไหลผ่านช่องที่กำลังสูงสุด ไทย 29,5-30,5 ปริมาณไอมวลสูงสุดที่ทางออกของคาสเซ็ต % 19,6 พารามิเตอร์น้ำหล่อเย็นที่ทางเข้าตลับ ความดัน กิโลกรัมเอฟ/ซม.2 79,6 อุณหภูมิ องศาเซลเซียส 265 พารามิเตอร์ของสารหล่อเย็นที่ทางออกของคาสเซ็ตต์: ความดัน กิโลกรัมเอฟ/ซม.2 75,3 อุณหภูมิ องศาเซลเซียส 289,3 ความเร็วสูงสุด นางสาว 18,5 อุณหภูมิสูงสุด: พื้นผิวด้านนอกของเปลือกหอย องศาเซลเซียส 295 พื้นผิวเปลือกด้านใน องศาเซลเซียส 323

เครื่องขนถ่าย (RZM)

คุณลักษณะที่โดดเด่นของ RBMK คือความสามารถในการบรรจุตลับเชื้อเพลิงโดยไม่ต้องหยุดเครื่องปฏิกรณ์ที่กำลังไฟพิกัด อันที่จริง นี่เป็นการดำเนินการตามปกติและดำเนินการเกือบทุกวัน
การติดตั้งเครื่องบนช่องสัญญาณที่เกี่ยวข้องนั้นดำเนินการตามพิกัดและคำแนะนำที่แม่นยำไปยังช่องสัญญาณโดยใช้ระบบโทรทัศน์แบบออปติคอลซึ่งคุณสามารถสังเกตหัวปลั๊กช่องสัญญาณได้หรือใช้ระบบหน้าสัมผัสที่มีสัญญาณ เกิดขึ้นเมื่ออุปกรณ์ตรวจจับสัมผัสพื้นผิวด้านข้างด้านบนของตัวยกช่อง
REM มีชุดเคสแบบปิดผนึกที่ล้อมรอบด้วยการป้องกันทางชีวภาพ (คอนเทนเนอร์) พร้อมด้วยแม็กกาซีนแบบหมุนที่มีช่องสี่ช่องสำหรับประกอบเชื้อเพลิงและอุปกรณ์อื่นๆ ชุดนี้มีกลไกพิเศษสำหรับการทำงานเกินพิกัด
เมื่อบรรจุน้ำมันเชื้อเพลิง ชุดจะถูกอัดแน่นตามพื้นผิวด้านนอกของตัวยกช่อง และแรงดันน้ำจะถูกสร้างขึ้นในนั้นเท่ากับแรงดันน้ำหล่อเย็นในช่อง ในสถานะนี้ ปลั๊กตัวกั้นจะถูกคลายออก ชุดเชื้อเพลิงที่ใช้แล้วพร้อมระบบกันสะเทือนจะถูกถอดออก ติดตั้งชุดเชื้อเพลิงใหม่ และปลั๊กถูกปิดผนึก ในระหว่างการดำเนินการทั้งหมด น้ำจากโลหะหายากจะเข้าสู่ส่วนบนของช่องและเมื่อผสมกับสารหล่อเย็นหลักจะถูกลบออกจากช่องผ่านท่อระบาย ดังนั้นเมื่อทำการเติมน้ำมันเชื้อเพลิง จะมีการหมุนเวียนของสารหล่อเย็นอย่างต่อเนื่องผ่านช่องทางที่โอเวอร์โหลด ในขณะที่น้ำจากช่องทางไม่เข้าสู่โลหะธาตุหายาก