РБМК
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
РБМК (Реактор Большой Мощности Канальный) — двухцелевой канальный кипящий графито-водный ядерный реактор.
Содержание |
[править] 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 | - |
[править] 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 %).
[править] 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.
[править] 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).
[править] 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.
[править] 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).
[править] 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.
[править] 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.
[править] Ссылки
- Сайт разработчиков реакторов. Конструкции и описание реакторов
- Официальный сайт Игналинской АЭС
- Справочник «Функционирование АЭС (на примере РБМК-1000)»
- Международное агентство по атомной энергии. Чернобыльская авария: дополнение к INSAG-1. Серия изданий по безопасности № 75-INSAG-7. МАГАТЭ, Вена, 1993.
[править] Литература
- Левин В. Е. Ядерная физика и ядерные реакторы. 4-е изд. — М.: Атомиздат, 1979.