Abstractizare Rezumat

1 Diferențe pe tipuri de reactoare
- 1.1. Reactoare răcite cu apă
- 1.2 Reactorii cu fierbere
- 1.3 Reactorii cu apă brută
- 1.4 Alte tipuri
2 Caracteristici tipice
3 Tendințe curente

Izolare (sigilat plic; izolare; izolarea de izolare engleză ..) - sistem de siguranță pasivă a reactoarelor nucleare, funcția principală este de a preveni eliberarea de substanțe radioactive în mediu în accidente grave. Carcasa hermetică este o structură masivă a unui design special, în care se află echipamentul principal al instalației reactorului. Izolarea este cel mai caracteristic în planul arhitectural și critic din punct de vedere al siguranței construcției centralei nucleare, ultima barieră fizică la răspândirea radioactivității [1] [2] [3].

Practic, toate unitățile electrice construite în ultimele decenii sunt echipate cu niște cochilii de protecție. Utilizarea lor este necesară pentru protecția în caz de accident pauză intern al conductelor de mari și pierderi de lichid de răcire (în engleză LOCA, pierderea-de-lichid de răcire accident.), precum și în cazul unor evenimente externe: cutremure, tsunami, uragane, tornade, accident, explozii, rachete lovituri etc. [1] [4].

Izolarea este calculată pentru a îndeplini funcțiile sale, luând în considerare toate efectele mecanice, termice și chimice posibile, care sunt o consecință a expirării lichidului de răcire și topirii miezului. Cel mai adesea au accesoriu de izolare: localizând sistemul de securitate pentru condensarea aburului și, astfel, reduce presiunea, sistem special de ventilație echipat cu purificare filtre de iod, cesiu și alte produse de fisiune [5] [6].

În funcție de tipul reactorului și de amenințările externe specifice (de exemplu, seismicitatea), proiectarea cochililor ermetici poate varia foarte mult. Majoritatea containerelor moderne (aproximativ 95%) sunt structuri de cochilie de diferite dimensiuni, din beton, armate sau pretensionate, cel mai adesea cilindrice [1] [7].

Heraretic teaca - o structură complexă, care include, de asemenea, un sistem de penetrații complexe de țevi și cabluri de dimensiuni mari. În spatele cojilor sunt supravegherea tehnică specială, cu testarea periodică a funcțiilor lor și inspecțiile agențiilor guvernamentale. Materialele, instalarea, reglarea și funcționarea sunt supuse unor cerințe stricte [1] [8].

Prima coajă ermetică din lume a fost construită la centrala nucleară din Connecticut (engleză) rusă. (SUA), care a fost pusă în funcțiune în 1968.

1. Diferențe în tipurile de reactoare

1.1. Răcitoare cu apă

Nuclear Power Plant Marble Hill (în engleză) rusă. în SUA (reactoare Westinghouse).

Hemispheric ermetic shell german NPP Grafenhainfeld (germană) rusă.

Energie nucleară de la Rivne. În reactoarele sovietice WWER-1000, plicul este înconjurat de o structură cu sisteme auxiliare (ancadrație).

Bacurilor reactoarelor răcite cu apă este echipamentul principal al instalației reactorului: reactor, care circulă prima buclă a circuitului pompelor de răcire a reactorului, generatoarele de abur, iar holul central, piscina combustibilului uzat, macaraua polară, unele sisteme auxiliare și alte echipamente. Aproape toate tipurile de cochilii ermetice de așa-numitul tip "uscat" [1] [3].

Pentru reactoarele cu apă-apă, factorul principal care determină necesitatea carcasei etanșate ermetic este necesitatea de a absorbi sarcina datorită creșterii presiunii asociate ruperii conductelor circuitului primar. Un vid mic este menținut întotdeauna în recipient pentru a atenua acțiunea undelor de șoc. Sistemul auxiliar principal este sistemul de aspersoare, care asigură pulverizarea apei reci din duzele de sub cupola pentru a condensa aburul și a reduce astfel presiunea [6] [9] [10].

Corniile armate și precomprimate au apărut pentru prima dată în Statele Unite. Primul beton armat a fost construit la centrala nucleară din Connecticut (engleză) rusă. care a fost introdus în 1968. Stresul prealabil a fost aplicat pentru instalațiile nucleare de Robert E. Djinn (Eng.) Rus. (lansare în 1969), dar numai parțială, verticală în pereți. Stresul preliminar total al pereților și domului a fost aplicat pentru prima oară la Palisades NPP (engleză) rusă. (lansarea în 1971). Apoi, practica de construcție germoobolochek din beton precomprimat, a devenit tot mai larg distribuite în Statele Unite ale Americii, Canada, Japonia, Belgia (Tihange PNȚ (Ing.) Rusă. Unitatea 1, 1975), Franța (Fessenheym NPP (fr.) Din Rusia. Casetele 1 2, 1977), URSS. Prima aplicare a unei astfel de cochilii ermetice în clădirea reactorului sovietic - Loviisa NPP (engleză) rusă. c VVER-440 în Finlanda (primul bloc 1977 a fost pus într-un an), apoi pornind de la Novovoronezh (blocul 5, începând din 1980), construit în unitățile URSS cu VVER-1000, echipate cu izolare [1] [11].

Cazurile ermetice ale reactoarelor răcite cu apă sunt mari: de obicei de la 75.000 la 100.000 m³, în proiecte sovietice și ruse - de la 65.000 la 67.000 m³. Un astfel de volum mare este necesar pentru percepția energiei eliberate în timpul unui accident. În majoritatea cazurilor, acestea sunt proiectate pentru o presiune internă de 0,5 MPa. Există două abordări:

Alte specii, cu excepția carcaselor ermetice "uscate", nu au fost construite pentru reactoarele de apă-apă în ultimele decenii. Mai devreme în cantități mici, s-au folosit și alte două tipuri, care au dimensiuni mai mici [1]:

cu un condensator de gheață în interiorul rezervorului care este capabil să condenseze aburul în caz de accident (de exemplu, stația Sequoia) și Watts Bar (engleză) în SUA) [6];
cu un vacuum profund în cochilia ermetică, pentru a netezi impactul ascuțit și compensarea parțială a presiunii în creștere în caz de accident.

1.2. Reactorii de fierbere

Simplificarea reprezentării schematice a unei unități de putere cu reactorul generalizat de fierbere al General Electric
10 - coajă ermetică din beton;
19 - manta din oțel;
24 - rezervor pentru barbotare

Cele mai multe reactoare de fierbere operează în Statele Unite, Japonia (General Electric și licențiații săi, Toshiba și Hitachi), Suedia (ABB) și Germania (Kraftwerk Union Russian).

Toate reactoarele de fierbere sunt proiectate cu sisteme de reducere a presiunii în carcasa ermetică. Containerul este alcătuit din două părți principale - o cutie uscată uscată și un puț umed. În cazul unui accident cu pierderea lichidului de răcire în volumul ermetic, aburul este trimis prin intermediul vizierelor (dispozitive de ghidare) la rezervorul de barbotare cu apă, unde se condensează. În plus, există și sisteme cu pulverizare cu apă în volumul hermetic. În legătură cu acest design, volumele de plicuri sunt destul de mici - aproximativ 1/6 din dimensiunea carcasei "uscate" a reactoarelor de apă-apă. Aproape toate sistemele auxiliare sunt situate în clădirea care înconjoară carcasa ermetică. Această clădire servește drept cea de-a doua reținere, există o raritate slabă în ea [1] [14] [10].

Cele mai multe dintre primele proiecte ale General Electric și licențiații în diferite țări au un sistem de confinare din beton, cu un interior din oțel, coajă formă de pară, care separă spațiu uscat de bubblers rezervor. In Scandinavia, blocurile de ABB, de exemplu, în Suedia și Finlanda (Olkiluoto (Eng.) Rus.), Echipată cu un sistem de confinare a betonului pretensionat, cu o căptușeală din oțel, închis în partea de sus a cupolei de oțel. Baza și partea superioară sunt pretensionate doar parțial. În Germania unitățile de putere Kraftwerk Union (germană) rusă. echipate inițial cu retenție de oțel semisferic, apoi schimbat în proiectarea de soluții cilindrice coajă de beton precomprimat, cu o căptușeală din oțel și o protecție suplimentară împotriva avioanelor care se încadrează în partea superioară (blocuri B și C gundremmingen NPP (Eng.) din Rusia.). În unități de putere cu îmbunătățită BWR care construiește General Electric și licențiații în Japonia și Taiwan, germooblochka integrate în clădirea compartimentului reactorului, astfel încât dimensiunea globală a structurilor și a crescut rezistența la cutremur redusă datorită scăderii centrului de greutate [1] [14] [10] .

Pentru a rezolva problema acumulării de hidrogen, care este un reactor cu punct de fierbere semnificativ mai ascuțit datorită învelișului mai mici, in primele modele de izolare aplicate umplere reactor gaz inert ax uscat (de exemplu, azot pur) în proiecte ulterioare furnizează hidrogen sistem postcombustie [6] [ 15].

1.3. Reactori cu apă brută

Unitatea de putere Pickering NPP (Eng.) Rusă. în fundal facilitatea de reducere a presiunii

Centrala nucleară Bruce (engleză) rusă. construirea unui vid în partea stângă a unităților de alimentare

Reactoarele cu apă dură sunt cele mai cunoscute sub numele de CANDU, aceasta fiind linia națională canadiană. Aceste reactoare Canada a construit, de asemenea, în Coreea de Sud, Pakistan, România, China și Argentina. Un alt stat, unde reactoare de acest tip sunt o destinație națională, este India. De asemenea, au fost construite de către Uniunea germană Kraftwerk (germană). de exemplu, Atucha NPP (engleză) rusă. în Argentina.

Un exemplu de standard pentru proiectarea CANDU a cojilor ermetici poate servi patru unități de putere NPP Pickering (engleză) rusă. Toate carcasele lor cilindrice, în care sunt amplasate echipamentele circuitului primar și ale generatoarelor de abur, sunt conectate la o unitate specială "vid" cu un volum de 82.000 m³, în care se menține un vid de 0.007 MPa. În cazul unui accident cu presiune crescătoare în carcasa ermetică a unuia dintre blocuri, se produce o ruptură a membranei pe conductă, iar blocul de urgență este conectat la instalația de vid. Astfel, presiunea în exces este complet descărcată în mai puțin de 30 de secunde, chiar dacă sistemele de urgență ale unităților de putere nu reușesc. Atât cearmele ermetice cât și structura de vid sunt echipate cu sisteme de pulverizare (spray) și sisteme de ventilație pentru condensarea aburului și reducerea presiunii. De asemenea, în structura de vid există un rezervor suplimentar cu o sursă de apă de urgență pentru aceste scopuri. Presiunea nominală a carcaselor reactorului este de 0,42 MPa cu o structură de vid și de 0,19 MPa fără ea. Clapele ermetice sunt realizate din beton armat precomprimat, construcția sub vid este realizată din beton armat. Căptușeala interioară a cojilor este realizată din cauciuc pe bază de rășini epoxidice și vinil, armat cu fibră de sticlă, cu construcție în vid fără îndoit. În proiectele ulterioare, de exemplu, centrala nucleară canadiană Bruce (engleză) rusă. învelișul cojilor este realizat din oțel, iar betonul armat al structurii de vid este pretensionat [1] [10] [16].

Cojile reactoarelor indiene s-au dezvoltat într-o direcție diferită. Spre deosebire de reactoarele canadiene, învelișurile indiene sunt duble, fără căptușeală internă și cu un rezervor cu barbotor în volumul hermetic. Containerul este împărțit prin pereți despărțitori impermeabili într-o cutie uscată și într-un rezervor pentru barbotare. În cazul unui accident, amestecul de abur-apă prin sistemul de ventilație este descărcat din cutia uscată în rezervorul de barbotare și condensat. Blocuri de centrale nucleare Rajasthan (engleză) rusă. (punerea în funcțiune în 1981) a fost primul din India din beton armat pretensionat (numai cupola, pereții - din beton armat). În proiectul ulterior, NPP Madras (engleză) rusă. se aplică separarea volumelor într-o cutie uscată și un barbotor. Plicurile nucleare ale unităților energetice ale acestei stații sunt parțial dublate, învelișul interior este pretensionat, iar carcasa exterioară este realizată din beton monolit, din beton armat. Următoarea etapă a evoluției cojilor de oțel ale centralei nucleare de la Naror (rusă). în care carcasa exterioară este realizată din beton armat. Apoi, la centrala nucleară Kakrapar (engleză) rusă. cupola exterioară a fost demontată pentru posibilitatea înlocuirii generatoarelor de aburi. Acest design a fost utilizat cu o mică cantitate de modificări pe o mulțime de unități energetice indiene [1].

1.4. Alte tipuri

Unitatea de putere a centralei nucleare închise Donrei (engleză) rusă. (reactor cu neutroni rapizi) din Marea Britanie cu o carcasă hermetică din oțel

Reactoarele rapide de reproducere a neutronilor au fost dezvoltate și operate în mai multe țări (SUA, Japonia, Marea Britanie, Franța, URSS), dar în acest moment numai singura din lume, BN la Beloyarsk din Rusia, funcționează. Deoarece agentul de răcire în astfel de reactoare este metal lichid, mai degrabă decât apă, etanșat ermetic, beton sau oțel, se calculează la o presiune mult mai mică - 0,05-0,15 Mpa [1].

Răcitoare cu gaze (Magnox) și AGR (engleză) rusă) - o tendință națională în industria reactoarelor din Marea Britanie. Astfel de reactoare nu au cochilii ermetice. Echipamentul principal din ele este integrat cu zona activă într-o carcasă din beton armat precomprimat, care joacă astfel rolul unui container [1].

În anii '60 au fost construite reactoare cu temperatură înaltă de răcire cu gaz și toate au fost închise până la sfârșitul anilor 1980. În SUA, compania General Atomics (engleză.) Rusă. Au fost construite mai multe centrale electrice ale stațiilor Fort St. Vrein. și Peach-Bottom (engleză) rusă. Clapete hermetice de formă cilindrică din beton armat cu cupolă, în interiorul căreia se află un reactor de beton armat pretensionat și echipament de bază. Presiunea nominală este de 0,35 MPa. În Germania, a funcționat reactorul THTR-300 (în limba engleză). firma Nukem (germană) rusă. fără coajă ermetică, cu un reactor cilindric de beton armat precomprimat [1].

În unitățile de putere cu reactoare RBMK care au fost construite în URSS, tecii nu au fost utilizați datorită mărimii mari a reactorului. Rolul containerului se desfășoară prin sistemul de cutii de beton din jurul reactorului, în care este amplasat echipamentul principal, iar piscina pentru eliminarea aburilor în caz de urgență [1] [17].

2. Caracteristici tipice

Novovoronezh NPP-2 în construcție. În fundal, teaca interioară cu o deschidere în locul în care va exista o poartă pentru trecerea personalului

Instalarea unei capcane de topire la Novovoronezh NPP-2

Tendințele moderne în construirea cochililor ermetici sunt îndreptate, în principal, spre creșterea pasivității, adică nu necesită surse de energie și semnal pentru includerea sistemelor. În această direcție, toate sistemele de urgență din reactoarele celor din urmă, 3+ generații, s-au dezvoltat activ. În prezent, în Rusia se construiesc patru VVER-1200 (Novovoronezh NPP-2 și Leningrad NPP-2), patru AP1000 (engleză) rusă. (Westinghouse) din China și două EPR (engleză). (Areva împreună cu Siemens) în Finlanda și Franța. Rusia a utilizat deja noi soluții pentru construcția centralei nucleare Tianwan în China și a centralei nucleare Kudankulam din India. Există o serie de alte proiecte ale diferitelor companii din lume, implementarea cărora nu a început încă.

În toate proiectele noi, tecile sunt duble, externe pentru protecția împotriva influențelor externe și interne pentru localizarea accidentelor cu depresurizarea primului circuit. În VVER-1200 și EPR, carcasa exterioară este realizată din beton armat, interior din beton armat pretensionat. În AP1000, carcasa interioară este din oțel. În toate proiectele dintre cochilii interiori și exteriori, în caz de accident, circulația naturală a aerului este organizată pentru a răci carcasa interioară [9] [13] [18] [19] [20].

Inovațiile cunoscute în domeniul siguranței pasive sunt recombinatorii de hidrogen catalitic. Acestea pot fi instalate pe blocuri existente (acestea sunt deja instalate pe un set peste tot în lume), ele sunt incluse în noile proiecte din setul obligatoriu de elemente. Recombinații sunt dispozitive mici care sunt instalate în multe locuri pe pereții etanși și oferă o reducere a concentrației de hidrogen în accidente cu eliberarea sa. Recombinatorii nu necesită surse de energie și comenzi de comutare - când se atinge o concentrație mică de hidrogen (0,5-1,0%), procesul de absorbție a acestora prin recombinare începe spontan [19] [22].