Реактор представляет собой разработанную на основе всего предшествующего опыта конструкцию (рис. 1.11 и 1.12). С учетом ожидаемых масштабов ввода АЭС и необходимости повышения требований к их безопасности и, как следствие, уровня стандартизации, удельного веса конструкций заводского изготовления, уровня контроля и качества исходных материалов, конструкций и оборудования в проекте РБМКП-2400 заложена еще одна идея, которая позволяет в максимальной степени изготавливать оборудование для него в условиях машиностроительных заводов. Реализация принципа секционно-блочного конструирования может позволить наряду с повышением надежности реактора сократить сроки сооружения АЭС и более эффективно использовать машиностроительные мощности.
Важной идеей, позволившей разработать секционно-блочную конструкцию реактора, существенно улучшающую его эксплуатационные и технико-экономические показатели, явилось использование прямоугольной активной зоны (рис. 1.13). Такая конструкция позволяет осуществить широкую унификацию и заводские изготовление основных узлов реактора, упрощает монтаж и повышает его надежность и то же время не создает каких-либо принципиально новых неразрешимых проблем.
Прямоугольная форма активной зоны способствует достаточно хорошему выравнивании мощности топливных каналов и одновременно дает возможность при необходимости изменять в широких пределах мощность отдельных секций вплоть до отключения нескольких секции, что может потребоваться, например, при пуске в некоторых аварийных ситуациях и при ремонте.
Испарительные каналы реактора РБМКП-240 практически не отличаются от аналогичных каналов реактора РБМК-1500 и потому могут быть отработаны и усовершенствованы на основании опыта эксплуатации каналов и тепловыделяющих сборок реакторов РБМК-1000 и РБМК-1500. Пароперегревательные каналы в отличие от испарительных содержат твэлы из UO2 в оболочках из нержавеющей стали (табл. 1.4). Тепловая схема АЭС (рис. 1.14) одноконтурная и принципиально не отличается от тепловой схемы II блока БАЭС.
Введение ядерного перегрева пара позволяет увеличить КПД термодинамического цикла, уменьшить затраты на сооружение станции существенно упростить и повысить маневренность и надежность работы турбогенератора В блоке с реактором устанавливаются две турбины, каждая мощностью 1200 Мвт, работающие при параметрах пара 450°С и 65 ат.
Реактор собирается на монтаже из типовых секций: восьми испарительных, четырех пароперегревательных и двух торцевых. Каждая секция состоит из отдельных транспортабельных блоков, изготовленных и испытанных на заводе. На монтаже осуществляются стыковка блоков и секций, дополнение их необходимыми узлами и межсекционными связями.
Габаритные размеры основных блоков металлоконструкций в сборе с коммуникациями и коллекторами 27X2, 25X4,25 м, масса достигает 150 т. Массо-габаритные характеристики выбраны с учетом возможности транспортировки собранных блоков по железной дороге. Для сведения к минимуму температурных деформаций металлоконструкций в рабочих условиях их блоки термостатируют водой, температура которой поддерживается постоянной (~80оС).
Рис. 1.11. Реактор РБМКП-2400 (разрез):
1 — сепаратор пара; 2 — сборные групповые коллекторы; 3 — верхние трубопроводы воды; 4 — трубопроводы пароводяной смеси; 5 — всасывающий коллектор; 6 — блок верхний; 7 — раздаточные групповые коллекторы; 8 — главный циркуляционный насос; 9 — напорный коллектор; 10 — коллектор питательной води; 11 — активная зона реактора: 12 — нижняя ремонтная машина; 13 — блок нижний; 14 — блок боковой; 15 — бассейн барботер;16 — коллектор насыщенного пара; 17 — коллектор перегретого пара; 18 — трубопроводы перегретого пара; 19 — трубопроводы насыщенного пара; 20 — разгрузочно-загрузочная машина
Рис. 1.12. Реактор РБМКП-2400 (план): 1 — испарительная секция; 2 — перегревательная секция; 3 — бокс испарительной петли; 4 — бокс перегревательной петли
Испарительно-перегревательные секции однотипны по конструкции и различаются соответствующими коммуникациями и наличием в испарительных секциях вертикальных сепараторов. Секции представляют собой самостоятельные зоны реактора, в которых возможно регулируемое изменение мощности в требуемых пределах и определенная автономия по контуру охлаждающей воды и пара. Это создает дополнительные благоприятные условия для локации и характеризуются размерами, приведенными в табл. 1.4. Число твэлов в каждой тепловыделяющей сборке —18.
Таблица 1.4
Основные характеристики секционно-блочного канального реактора РБМКП-2400
Пароперегревательные каналы активной зоны реактора расположены в квадратной решетке с шагом 250 мм (см. рис. 1.13). Для удобства компоновки и выравнивания поля энерговыделения каналы СУЗ в количестве 360 шт. расположены так, что образуют регулярную симметричную ячейку; это позволяет регулировать поля энерговыделения в горизонтальной плоскости и по высоте реактора. Оперативный контроль полей энерговыделения осуществляется с помощью внутризонных датчиков контроля, заведенных на ЭВМ.
Использование схемы реактора с ядерным перегревом помимо увеличения КПД позволило упростить контур многократной принудительной циркуляции за счет уменьшения количества сепараторов, циркуляционных насосов, коллекторов, арматуры и т. п. Появилась также возможность исключить из тепловой схемы громоздкие и дорогостоящие промежуточные сепараторы пара в схеме турбины. Существенно должна улучшиться работа паровыпускные органов турбин и цилиндров высокого давления: снижение расхода острого пара на турбине помимо упрощения сепарационного оборудования позволило уменьшить количество питательных насосов и снизить мощность системы водоснабжения АЭС.
Рис. 1.13. Конструкция активной зоны РБМКП-2400
Рис. 1.14. Тепловая схема РБМКП-2400:
1 — главный циркуляционный насос; 2 — сепараторы; 3 — смесители; 4 — испарительный канал; 5 — фильтр механический; 6 — реактор; 7 — перегревательный канал; 8 — конденсатные насосы; 9 — технологический конденсатор; 10 — пусковой сепаратор; 11 — расширитель продувки контура многократной принудительной циркуляции; 12 — питательный электронасос; 13 — питательный турбонасос; 14 — деаэратор; 15 — паровая турбина; 16 — промперегреватель; 17 — конденсатор турбины; 18 — конденсатный насос 1-й ступени; 19 — конденсатосборник; 20 — турбопривод; 21 — конденсатор турбопривода питательного турбонасоса; 22 — фильтр электромагнитный; 23 — конденсатоочистка; 24 — конденсатный насос 2-й ступени; 25 — регенеративные подогреватели; 26 — теплообменник; Т — установка очистки малосолевых вод; 28 — бассейн-барботер (КНП — коллектор насыщенного пара)
При создании реактора указанного типа использовалась специальная конструкция пароперегревательного канала, в котором циркониевая труба охлаждается насыщенным или слабоперегретым паром. Нержавеющая сталь применяется в качестве оболочек твэлов, и увеличение вредного захвата нейтронов с экономической точки зрения с избытком компенсируется повышением КПД АЭС. Важной проблемой является регулирование распределения мощности в больших активных зонах со значительными физическими неоднородностями. Благодаря вытянутости активной зоны возникает относительная независимость отдаленных друг от друга областей реактора, что создает лучшие условия для регулирования и формирования полей энерговыделения. Это обстоятельство позволяет обеспечить необходимое выравнивание полей энерговыделения вполне удовлетворительно во всех эксплуатационных режимах работы реактора: при перегрузках, в пусковых режимах, при регулировании мощности по графику нагрузки и при некоторых аварийных ситуациях, когда необходимо снизить до минимума мощность отдельных секций без остановки реактора в целом.
Опыт разработки и проведенные расчеты показывают возможность удовлетворительного решения указанных проблем. Преимущества и технико-экономические показатели реактора РБМКП-2400, обусловленные увеличением его единичной мощности, секционно-блочной конструкцией, применением ядерного перегрева, повышением надежности контура циркуляции, лучшими возможностями выравнивания и формирования полей энерговыделения и использования ядерного топлива, делают его весьма перспективным для программы дальнейшего наращивания мощностей в ядерной энергетике.
