Конструкция и особенности реактора РБМК-1500

Особенности реакторов РБМК

Конструкция Игналинской АЭС является самой совершенной среди электростанций, эксплуатирующих реакторы РБМК. По сравнению с Чернобыльской АЭС Игналинская атомная электростанция более мощная, на ней смонтированы усовершенствованные системы локализации аварий и аварийного охлаждения реактора. По другим параметрам Игналинская АЭС очень похожа на другие электростанции с реакторами РБМК. Игналинская АЭС относится к категории установок “кипящей воды”. Охлаждающая реактор вода, проходя через активную зону, нагревается до кипения и частично превращается в пар. Пароводяная смесь, пройдя через реактор, попадает в большие барабаны-сепараторы, находящиеся над активной зоной. В них пар отделяется от воды и поступает к турбинам. Передав часть своей энергии турбинам, пар конденсируется, а конденсат при помощи питающего насоса возвращается в тот же барабан-сепаратор, где смешивается с водой, ранее отделенной от пара. Основные циркуляционные насосы возвращают воду в активную зону, где часть ее опять превращается в пар. Этот главный цикл аналогичен широко распространенному в мире циклу реакторов BWR (реактор "кипящей воды").

Однако в сравнении с используемыми на Западе электростанциями с реакторами типа BWR Игналинская АЭС, как и другие электростанции с реакторами типа РБМК, отличается несколькими особенностями:

• Реакторы типа РБМК являются канальными. Это означает, что каждая сборка ядерного топлива устанавливается в отдельный топливный канал. Всего таких каналов было 1661. Поэтому перед попаданием в активную зону охлаждающая вода должна быть распределена в такое же количество труб. За активной зоной эти трубы подводятся к барабанам-сепараторам. В них поступает пароводяная смесь.
• Реакторы типа РБМК принадлежат к категории реакторов, работающих на тепловых нейтронах. Вследствие большого количества труб в активной зоне неизбежно большое количество металла. Это ухудшает нейтронные свойства реакторов. С целью улучшения этих свойств в реакторах РБМК используется хороший замедлитель быстрых нейтронов, но плохой их поглотитель – графит.
• Сборки с ядерным топливом на Игналинской АЭС заменялись без остановки реактора. Это еще одно преимущество реактора канального типа.

Атомная станция – сложная установка, поэтому преимуществ и различий по сравнению с электростанциями другого типа имеется значительное количество. Средняя удельная мощность реактора РБМК по объему активной зоны в сравнении с другими типами реакторов значительно ниже. Это означает, что при полной или частичной потере электропитания активная зона остается неповрежденной несколько часов. Это уникальное свойство присуще только реакторам типа РБМК.

Конструкция реактора

Основная часть конструкции реактора – графитовая кладка с ядерным топливом, стержнями-поглотителями, окруженными металлоконструкциями, – размещена в бетонной шахте. В вертикальных колоннах графитовой кладки находятся технологические каналы с ядерным топливом и каналы системы управления и защиты. Графитовая кладка собрана на сваренной металлоконструкции, опирающейся на бетонное основание.

В верхней части графитовая кладка перекрыта верхней металлической конструкцией, опирающейся на кольцевой водяной бак биологической защиты. Сварной цилиндрический кожух, окружающий графитовую кладку, верхние и нижние металлоконструкции реактора образуют герметичное реакторное пространство. Оно заполнено смесью гелия и азота с целью предотвращения окисления графита и улучшения теплопередачи от графита к технологическим каналам. Предусмотрена возможность замены каналов управления и защиты, а также технологических каналов при ремонте, когда реактор остановлен и охлажден.Технологические каналы – это конструкции труб, верхние и нижние части которых изготовлены из устойчивой к коррозии стали, а средняя часть – из сплава циркония. Разрезные графитовые кольца в канале обеспечивают тепловой контакт с графитовыми блоками кладки. В технологический канал на подвеске опускается тепловыделяющая сборка. Она состоит из двух сборок, имеющих по 18 тепловыделяющих элементов, которые представляют собой герметические трубки из циркониевого сплава, заполненные топливными таблетками из двуокиси урана. Теплоноситель – вода, подаваемая снизу в каждый технологический канал. Из технологического канала теплоноситель в виде пароводяной смеси попадает в барабаны-сепараторы. Для повышения теплоотдачи на верхней тепловыделяющей сборке оборудованы решетки – интенсификаторы. Тепловыделяющие сборки с выгоревшим топливом извлекаются и транспортируются к месту хранения, а на их место загружаются новые. Этот процесс выполняет находящаяся в центральном зале разгрузочно-загрузочная машина без остановки реактора. Для биологической защиты реактора используется углеродистая сталь, серпентинитная щебенка, галечник, бетон, песок и вода.

Специалисты ИАЭС первыми начали использовать обогащенное топливо с выгорающим поглотителем – эрбием. Использование данного топлива является эффективным не только с точки зрения безопасности, но и позволяет добиться лучшего результата с экономической точки зрения: общий экономический эффект для ИАЭС после внедрения уран-эрбиевого топлива составил более чем 1 миллиард литов, а расходы на хранение отработанного топлива сократились в 1,5 раза. В настоящее время уран-эрбиевое топливо применяется на всех электростанциях с реакторами типа РБМК.

 Важнейшие технические данные реактора РБМК-1500