Приводы управления и защиты реакторов ВВЭР

Приводы управления и защиты реакторов ВВЭР

          Хотя первые эксперименты по отводу пара к турбине в США были проведены ещё в 1951 году, первой АЭС в мире по советской и российской версии считается АЭС мощностью 5МВт в Обнинске с водо-графитовым реактором типа того, что был запатентован Энрико Ферми в 1942 году и использовался для наработки оружейного плутония.

          Американцы для своей первой АЭС приняли иной тип реактора- PWR (pressure water reactor), то есть тот тип, который первоначально был разработан для подводных лодок и впервые применен на построенной в 1955 году атомной подлодке Наутилус в 1955 году. АЭС Шиппингпорт электрической мощностью 68 Мвт была запущена в 1958 году.

         Реакторы типа PWR СССР стал использовать на подводных лодках вслед за американцами, но там реактор небольшой по размерам, прочный корпус изготавливали просто- вытачивали внутренность большой стальной болванки, пуская процентов восемьдесят металла в стружку.

          С корпусами же энергетических реакторов большой мощности были проблемы. Если американцы просто вальцевали лист в обечайку, сваривая её продольным швом, то у нас не решались на такое, ибо не верили в равнопрочность шва и основного металла. Поэтому обечайки раскатывали на прессе из поковки.

          АЭС с первым советским реактором типа PWR, названным у нас ВВЭР, был пущен в 1964 году в Нововоронеже. АЭС имела электрическую мощность 210 Мвт, поэтому реактор назвали ВВЭР-210. В 1969 году там же запустили второй блок АЭС с реактором ВВЭР-365.

          Насколько мне известно, в этих реакторах в качестве механизмов управления- приводов СУЗ (системы управления и защиты) использовались винтовые механизмы. К их проектированию КБ и завод, куда я позже пришёл работать, отношения не имели.

           Следующим реактором, который стал серийным, был ВВЭР-440, то есть

АЭС с ним имела электрическую мощность 440 МВТ. Имел две модификации, отличавшиеся в частности применявшимися приводами СУЗ. Хотя и в одной и другой модификации таковых было тридцать семь по числу регулирующих кассет.

           Кассета была двухъярусной, её нижняя часть представляла собой кассету с твэлами (тепловыделяющими элементами), такими же, как остальные кассеты активной зоны реактора. А верхняя часть была с поглощающим нейтроны материалом. Таким образом, при перемещении кассеты вниз одновременно из зоны выводилась топливная часть и вводилась поглощающая, что приводило к снижению мощности реактора. И наоборот. Масса такой кассеты была около 400 кг.

          В обеих модификациях приводы были зубчато-реечного типа, только в первой передаточной число редуктора было около 11, при этом в аварийной ситуации реечная шестерня отсоединялась от рейки, и последняя вместе с регулирующей сборкой под собственным весом падала вниз.

          Во второй модификации был применён более тихоходный двигатель, передаточное число редуктора равнялось 3, при падении регулирующей сборки отсоединения рейки от редуктора не происходило.

          В реакторе ВВЭР-1000 была применена принципиально иная конструкция регулирующей сборки, аналогичная той, что применялась в американских и французских реакторах PWR. В части топливных кассет тепловыделяющие элементы были заменены трубками- каналами, в которых перемещались подвешенные на траверсе поглощающие элементы, то есть трубки, заполненные поглощающим нейтроны материалом- оксидом бора.

          Масса такой сборки поглощающих элементов вместе с траверсой была не более 25 кг, поэтому не требовался механический привод с редуктором, увеличивающим крутящий момент.

          Первый опытный образец привода для ВВЭР-1000, разработанный ОКБ «Гидропресс », представлял собой цепной механизм, перемещавший катушку электромагнита снаружи герметичного корпуса, а внутри корпуса в воде первого контура реактора вместе с катушкой перемещался связанный с ней магнитными силами якорь из магнитомягкого материала.

          СКБ-2 Ижорского завода был разработан альтернативный вариант с линейным шаговым двигателем, обмотки которого находились снаружи корпуса, а якорь из магнитомягкого материала, представлявший собой трубу с выфрезерованными пазами, внутри. Последовательная коммутация обмоток двигателя приводила к перемещению якоря с прикреплённым к нему регулирующим органом (кластерной сборкой).

          Привод получил название ЛШП (линейный шаговый привод) и в результате проведённых межведомственных испытания был принят для первого советского «миллионника», реактора ВВЭР-1000, установленного на пятом блоке Нововоронежской АЭС.

          Однако, параллельно ОКБ «Гидропресс» разработало проект привода, получившего название ШЭМ (шаговый электромагнитный), в котором использовался принцип изначально применённый в реакторах PWR фирмы Westinghouse Electric Corporation, а в последующем Framatome, заимствовавшем эту конструкцию.

          Привод включал три электромагнита, расположенных снаружи прочного корпуса и два механических захвата внутри. Попеременным включением электромагнитов обеспечивался захват зубчатой штанги, соединённой с регулирующим органом реактора, её перемещение, подхват и удержание другим захватом.

           Фирма Вестингауз уделяла много внимания подбору материала пары захват- штанга, в советском же проекте штанга была из стали 08Х18Н10Т, а взаимодействующий с ней захватный кулачок из 14Х17Н2.

           Отличалась в советском проекте от американского конструкция механического захвата. Если в американском это рычажный механизм с тремя шарнирами, то в советском просто втулка с конической поверхностью, которая воздействуя на кулачок поворачивала его вокруг оси, вводя в зацепление со штангой.

            Ещё одно отличие советского проекта от американского заключалось в том, что если у фирмы Вестингауз захваты располагались на одном уровне с катушками электромагнитов, то в гидропрессовском проекте якори электромагнитов были соединены с кулачками и втулками длинными трубами, а сами захваты располагались ниже, под крышкой ядерного реактора.

            Для выбора варианта привода СУЗ для второго советского миллионника, а им был первый блок Южно-Украинской АЭС, и последующей серии была создана межведомственная комиссия, заключительное решение по типу привода выносилось аж на заседании Совета министров СССР, под председательством заместителя председателя И.Т.Новикова в 1979 году. Вот какими мелочами в СССР на правительственном уровне занимались.

            В итоге для серии реакторов ВВЭР-1000 был принят привод ШЭМ, гидропрессовской разработки, который в незначительно модернированном виде применяется на этих реакторах и по сей день.

            Статьи по истории, политике, экономике.

1017 просмотров

Рейтинг: 0 Голосов: 0

Комментарии

Нет комментариев. Ваш будет первым!