РБМК

РБМК (Реактор Большой Мощности Канальный) — двухцелевой канальный кипящий графито-водный ядерный реактор.

Содержание

Характеристики РБМК

Характеристика РБМК-1000 РБМК-1500 РБМКП-2000
(проект)
МКЭР-1500
(проект)
Тепловая мощность реактора, МВт 3200 4800 5400 4250
Электрическая мощность блока, МВт 1000 1500 2000 1500
К. п. д. блока, % 31,3 31,3 37,0 35,2
Давление пара перед турбиной, атм 65 65 65 65?
Температура пара перед турбиной, °С 280 280 450
Размеры активной зоны, м:        
    высота 7 7 6 7
    диаметр (ширина×длина) 11,8 11,8 7,75×24 -
Загрузка урана, т 192 189 220
Обогащение, %        
    испарительный канал 1,8 1,8 1,8 2,4
    перегревательный канал 2,2 -
Число каналов:        
    испарительных 1693 1661 1744 1661
    перегревательных 872 -
Среднее выгорание, МВт·сут/кг:        
    в испарительном канале 18,1 18,1 20,2 30
    в перегревательном канале 18,9 -
Размеры оболочки ТВЭЛа (диаметр×толщина), мм:        
    испарительный канал 13,5×0,9 13,5×0,9 13,5×0.9 -
    перегревательный канал 10×0,3 -
Материал оболочек ТВЭЛов:        
    испарительный канал Zr + 2,5 % Nb Zr + 2,5 % Nb Zr + 2,5 % Nb -
    перегревательный канал Нерж. сталь -

Конструкция

Реактор РБМК разработан с целью улучшения топливного цикла. Решение этой проблемы связано с разработкой конструкционных материалов, слабо поглощающих нейтроны и мало отличающихся по своим механическим свойствам от нержавеющей стали. Снижение поглощения нейтронов в конструкционных материалах даёт возможность использовать более дешёвое ядерное топливо с низким обогащением урана (по первоначальному проекту — 1,8 %).

РБМК-1000

Основу активной зоны РБМК-1000 составляет графитовый цилиндр высотой 7 м и диаметром 11,8 м, сложенный из блоков меньшего размера, который выполняет роль замедлителя. Графит пронизан большим количеством вертикальных отверстий, которые называются технологическими каналами (ТК). В каждом канале установлена кассета, составленная из двух тепловыделяющих сборок (ТВС) — нижней и верхней. В каждую сборку входит 18 стержневых ТВЭЛов. Оболочка ТВЭЛа заполнена таблетками из двуокиси урана. Центральная часть трубы давления, расположенная в активной зоне, изготовлена из сплава циркония (Zr + 2,5 % Nb), обладающего высокими механическими и коррозионными свойствами, верхние и нижние части трубы давления — из нержавеющей стали. Циркониевая и стальные части трубы давления соединены сварными переходниками.

Преобразование энергии в блоке АЭС с РБМК происходит по одноконтурной схеме. Кипящая вода из реактора пропускается через барабаны-сепараторы. Затем насыщенный пар (температура 280 °C) под давлением 65 атм поступает на два турбогенератора электрической мощностью по 500 МВт. Отработанный пар конденсируется, после чего циркуляционные насосы подают воду на вход в реактор.

Реактор РБМК-1000 спроектирован для четырёхблочных АЭС: Ленинградской, Курской, Чернобыльской, Смоленской и др.

РБМК-1500

В блоке АЭС с РБМК-1500 мощность повышена за счёт увеличения мощности технологических каналов. В верхнюю тепловыделяющую сборку установлены специальные решётки, которые производят осевую закрутку потока теплоносителя. Это улучшает теплосъём и мощность канала в 1,5 раза. РБМК-1500 установлены на Игналинской АЭС (Литва).

РБМКП-2000

Кроме РБМК-1000 и РБМК-1500 разработаны РБМКП-2000 с перегревом пара до 450 °С. Активная зона РБМКП-2000 имеет форму прямоугольного параллелепипеда. Испарительные и перегревательные каналы в РБМКП-2000 по конструкции мало отличаются от каналов РБМК-1000. Однако оболочки ТВЭЛов в перегревательных каналах изготовлены не из сплава циркония, а из нержавеющей стали; обогащение урана для них повышено до 2,2 %.

Кипящая вода из испарительных каналов поступает в паросепараторы. Насыщенный пар из сепараторов направляется в перегревательные каналы, нагревается там до 450 °С и под давлением 65 атм подаётся к двум турбогенераторам мощностью по 1000 МВт.

МКЭР-1500

МКЭР-1500 (Проект; Особенности — Защитная гермооболочка, КПД — 35,2 %, срок службы 50 лет, обогащение 2,4 %, Расход природного урана, — 16,7 г/МВт ч(э) — самый низкий в мире), позволяет производить изотоп кобальта-60 используемого в медицине на 5 млн. Евро в год).

Описание реактора МКЭР-1500

Достоинства

  • Пониженное, по сравнению с корпусными ВВЭР, давление воды в первом контуре, и, как следствие, отсутствие прочного корпуса;
  • Нет дорогостоящих и сложных парогенераторов;
  • Нет принципиальных ограничений на размер активной зоны;
  • Более полное использование ядерного топлива;
  • Возможность наработки оружейного плутония;
  • Замена топлива без остановки реактора благодаря независимости каналов друг от друга.

Недостатки

  • Наличие положительного парового коэффициента реактивности (при увеличении парообразования в каналах реактор разгоняется), что в определённых ситуациях может привести к неконтролируемому росту мощности;
  • Недостаточная быстрота действия систем аварийной защиты;
  • Принципиально неверная конструкция стержней управления и защиты (СУЗ), приводящая к резкому возрастанию реактивности в нижней части активной зоны при условии, что:
    • из активной зоны выведено большое количество стержней; согласно расчётам НИКИЭТ, опасная конфигурация может возникнуть при работе с оперативным запасом реактивности менее 1,5β (менее 15 стержней, по терминологии, принятой в практике эксплуатации РБМК)
    • происходит массированное введение стержней СУЗ
  • Логика работы защитных систем предусматривала ручное отключение и подключение некоторых из них в зависимости от режима работы реактора. Таким образом, надёжность аварийной защиты частично зависела от правильности действий операторов.

Указанные причины, в совокупности с отсутствием необходимой информации о недостатках реактора у оперативного персонала, повлекли за собой аварию на Чернобыльской АЭС. За прошедшие с аварии годы, конструкция всех реакторов РБМК была подвергнута усовершенствованиям, изменены режимы их эксплуатации, что позволило полностью устранить вышеуказанные недостатки. Для устранения положительного парового коэффициента реактивности в активную зону были установлены дополнительные поглотители и был осуществлён переход на использование более обогащённого урана (2,4 %). Была также изменена конструкция стержней аварийной защиты и внедрена дополнительная система быстродействующей аварийной защиты.

В настоящее время постройка новых реакторов РБМК не предполагается. Дальнейшим развитием РБМК, является МКЭР-1500, предполагаемое место строительства — Ленинградская АЭС.

Ссылки

Литература

  • Левин В. Е. Ядерная физика и ядерные реакторы. 4-е изд. — М.: Атомиздат, 1979.
 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home