Установлено, что в настоящее время при строительстве атомной электростанции применяют в основном двойные железобетонные оболочки. Определены наиболее перспективные направления для их совершенствования.
Ключевые слова: защитная оболочка, контаймент, реактор.
Атомная энергия является относительно дешёвым и экономичным типом производимой энергии, однако производство источников этой энергии является наукоёмким, технологически сложным процессом. В настоящее время при строительстве атомных электростанций применяют в основном двойные железобетонные оболочки. При разработке проекта строительства АЭС выделяют основные требования к технологии бетонных работ при строительстве защитной оболочки реакторной установки атомной электростанции и организации контроля качества. Эти требования должны отражаться в проекте производства работ и технологических картах [з]. Стандарт организации регламентирует следующие типы работ:
‒ опалубочные работы, то есть типы и особенности технологии применения механизированной и несъемной опалубки:
‒ арматурные работы для ненапрягаемой арматуры, включая использование механических стыков арматуры;
‒ характеристики бетона, его компонентов и других материалов для защитных оболочек АЭС;
‒ требования к технологическим параметрам приготовления, транспортирования, укладки и уплотнения бетона;
‒ мероприятия по обеспечению температурно-усадочной трещиностойкости бетона защитных оболочек, включая: а) рекомендации по выбору цемента и химических добавок, обеспечивающих уменьшение тепловыделения бетона;
б) рекомендации по приготовлению и транспортированию бетона с пониженной температурой;
в) рекомендации по режимам укладки и выдерживания бетона, обеспечивающие снижение температурных напряжений;
г) организацию контроля бетонных работ.
Эти требования должны быть отражены в рабочих чертежах, проекте производства работ, технологических картах и планах качества. Особенности технического регулирования в области обеспечения безопасности зданий и сооружений устанавливаются Федеральным законом № 184 от 27.12.2002 года «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».
Целью технического регламента является:
‒ защита жизни или здоровья граждан;
‒ охрана окружающей среды, жизни или здоровья животных и растений;
‒ обеспечение энергетической эффективности и ресурсосбережения.
В иных целях принятие технических регламентов не допускается. Технические регламенты устанавливают минимально необходимые требования с учетом степени риска причинения вреда жизни и здоровью граждан, охрана окружающей среды, Выделяют следующие требования технического регламента, которые обеспечивают: — безопасность радиоактивных излучений, биологическую безопасность, взрывобезопасность;
‒ механическую, пожарную безопасность;
‒ термическую, химическую безопасность;
‒ электрическую безопасность;
‒ радиационную безопасность населения;
‒ электромагнитную совместимость в части обеспечения безопасности работы приборов и оборудования, единство измерений [3].
Но наиболее конструктивно сложным, и трудоемким является реакторное отделение атомной электростанции, а также зона локализации возможных аварий, то есть защитная оболочка и конструкции внутри этой оболочки.
Защитная оболочка (контайнмент — от англ. containment) — это пассивная система безопасности энергетических ядерных реакторов, главной функцией которой является предотвращение выхода радиоактивных веществ в окружающую среду при авариях. С точки зрения безопасности защитная оболочка является главным сооружением атомной электростанции, последним физическим барьером при распространении радиоактивных материалов и ионизирующих излучений. Также, защитная оболочка защищает реакторную установку от внешних воздействий окружающей среды.
Рис. 1. Схема атомной электростанции
Практически все атомные электростанции, строившиеся в последние десятилетия, оснащены защитной оболочкой. Требования компактности размещения оборудования и максимального сокращения длины трубопроводов в наибольшей степени относятся к реакторному и реакторно-парогенераторному цехам в связи с высокой радиоактивностью теплоносителя. Монтаж реакторно-парогенераторного цеха и строительство главного здания атомной электростанции, зависят от возможности защиты от радиационной аварии, максимальной локализации последствий и недопущения распространения радиоактивных излучений не только в пределах атомной электростанции, но и за ее пределами [2].
Стремление к достижению максимальной безопасности работы и недостаточная изученность многих вопросов эксплуатации атомной электростанции привели к применению защитных оболочек для всего реакторного контура.
Главный корпус здания, для размещения реактора состоит из двух частей: реакторно-парогенераторного и турбинного цехов. Реакторно-парогенераторный цех атомной электростанции находится внутри герметичной железобетонной оболочки. В верхней части железобетонная оболочка перекрыта сферическим куполом. Таким образом, защитная железобетонная оболочка обеспечивает биологическую защиту и локализацию радиоактивности в нормальной эксплуатации.
Рис. 2. Реакторное отделение энергоблока, где 1-железобетонная преднапряженная оболочка с металлической облицовкой; 2-реактор; 3-компенсатора объема; 4-парогенератор; 5-циркуляционный насос; 6-шлюз
Кроме того, внутри защитной оболочки реактор и парогенератор разделяются круговой железобетонной стеной толщиной от 1 до 1,5 м, предназначенной для радиоактивной защиты. Атомный реактор расположен в железобетонной шахте, которая является фундаментом для реактора и защитной оболочки. Для перегрузки топлива между крышкой и верхним защитным колпаком атомного реактора предусмотрен бассейн перегрузки топлива [2].
Перегрузка топлива производится ежегодно, сменой 1/3 части первоначальной загрузки топлива, для чего необходимо снять крышку остановленного реактора. Поэтому над реактором предусматривается мостовой кран, а в реакторном зале предусмотрено место для установки крышки атомного реактора и небольшой бассейн выдержки для приема выгружаемых кассет, имеющий специальную систему для отвода остаточного тепловыделения. Циркуляция теплоносителя атомной электростанции осуществляется циркуляционными насосами.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является защитная оболочка камеры высокого давления, включающая стенку с проемом, коаксиально с зазором, установленные внутри проема наружное и внутреннее ограждения, напрягаемую гибкую арматуру. Абсолютно новым является то, что в наружном и внутреннем ограждениях соосно выполнены отверстия, напрягаемые гибкие элементы и анкера, а свободные концы напрягаемых гибких элементов и натяжные устройства анкерных связей закреплены на внутренней поверхности внутреннего ограждения. Причем после частичного или полного натяжения канатов (гибких элементов), заанкерных к внутреннему ограждению, оставшийся зазор заполнен материалом, значение модуля упругости которого меньше значения модуля упругости материала ограждения.
Приведенные существенные признаки конструкции защитной оболочки реакторного отделения атомной электростанции позволяют исключить разрушающие напряжения в материале оболочки вблизи проема, что является необходимым для достижения поставленной цели снижения материалоемкости и повышения надежности ее работы.
Таким образом, работа защитной оболочки реакторного отделения с проемом при воздействии нагрузок сводится к обеспечению ее прочности и передаче допустимых напряжений на стенку защитной оболочки.
Литература:
- Коробов, Л. А. Железобетонные пространственные конструкции атомных и тепловых электростанций / Л. А. Коробов, О. К. Назарьев, В. Я. Павилайнен. — М.: Энергоиздат, 1981. — 328 с.
- Пергаменщик, Б. К. Возведение специальных защитных конструкций АЭС / Б. К. Пергаменщик, В. И. Теличенко, Р. Р. Темишев; под общ. ред. В. И. Теличенко. — М.: Издательский дом МЭИ, 2011. — 240 с.
- Федеральный закон № 184 от 27.12.2002 года «О техническом регулировании».
- Безопасность российских АЭС: [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.rosatom.ru/aboutcorporation/nuclearindustry/npp_safety (Дата обращения 16.11.2018).
