Только после пуска серии уран-графитовых реакторов проточного типа специалистам реакторостроения предоставилась возможность обратиться к проблеме использования огромной тепловой энергии, выделяемой реактором при работе. Учёными и конструкторами ИАЭ им. И.В. Курчатова, НИКИЭТ, ВНИПИЭТ в середине 50-х годов разработан проект ядерного канального уран-графитового реактора двойного назначения “ЭИ-2” с замкнутым контуром циркуляции. Кроме изотопов для оборонных целей, реактор мог производить ещё и электрическую энергию. По этому проекту был построен и в 1958 г. введён в эксплуатацию первый энергоблок Сибирской атомной электростанции. В основном реактор "ЭИ-2" повторяет компоновку реактора "И-1". Он размещается в прямоугольной шахте с размерами в плане 20,6х20,6 м и глубиной 21,4 м. Шахта ограничена армированными бетонными стенами толщиной 2 м.
Графитовая кладка, размещенная в реакторном пространстве составлена из 2725 колонн. Каждая колонна состоит из 14-ти графитовых блоков. Сечение блоков 200х200 мм. При наборе колонн, с целью их перевязки по высоте, использовались блоки размером 200, 400, 500, 600 мм. В нижнем слое устанавливались блоки разной высоты, а верхние блоки подбирались для обеспечения общего высотного размера кладки - 7600 мм. Блоки имеют продольное отверстие диаметром 66 мм. Отверстие в блоках выполнено не по центру, а смещено на 20 мм от центра. Это сделано с целью перевязки графитовой кладки в плане. Кладка со всеми внутриреакторными узлами опирается на металлоконструкцию - схему "О".
При изготовлении и монтаже металлоконструкций реактора и колонн графитовой кладки достигалось положение, при котором отверстия в графитовых колоннах, трубы нижних трактов, вваренные в нижнии опорную (схема "О") и защитную (схема "ЭР") металлоконструкции, а также трубы верхних трактов, вваренные в верхнюю защитную металлоконструкцию (схема "Е") располагались строго соосно, образуя тракты для установки технологических каналов.
Охлаждение активной зоны реактора осуществлялось водой под давлением по замкнутому контуру. Каналы располагались вертикально, а охлаждающая вода подавалась через верхнюю водяную коммуникацию к каждому каналу через расходомерную стойку. Из канала вода поступала в коллектор, а потом отводилась в теплообменник.
Загрузка каналов блоками "подушки" и рабочими блоками производилась сверху через шаровые краны. В один канал загружалось до 70 рабочих блоков. Диаметр рабочего блока 37-38 мм, длина 102,5 мм. Выгрузка блоков из канала производилась с помощью разгрузочных механизмов, управляемых дистанционно. Весь столб блоков в канале (блоки "подушки" - внизу и выше - рабочие блоки) опирался на запорный "грибок" разгрузочного механизма. При подаче давления на затвор разгрузочного механизма "грибок" отводился в сторону, и столб блоков падал в бункер. Из бункера блоки гидротранспортом подавались в бассейн выдержки, а затем по технологической цепочке отправлялись на переработку.
Реактор "ЭИ-2" стал прототипом для создания серии двухцелевых реакторов "АДЭ-2", " АДЭ-3", " АДЭ-4", " АДЭ-5", спроектированных ОКБМ.
Основные характеристики реактора "ЭИ-2" приведены в табл.1.1.
Таблица 1.1
Основные характеристики реактора "ЭИ-2"
| Тепловая мощность, кВт | 660 000 |
| Электрическая мощность, кВт | 100 000 |
| Расход воды, т/ч | 7 500 |
| Давление на входе в технологический канал (ТК), МПа | |
| Температура воды на входе в ТК, °С | |
| Температура воды на выходе из ТК, °С |
В табл.1.2 представлены промышленные и двухцелевые реакторы, построенные в СССР.
Таблица 1.2
Промышленные проточные и двухцелевые реакторы СССР
| Предприятие, месторасположение реактора | Индекс реактора | Контур циркуляции теплоносителя | Год пуска | Год вывода из эксплуатации |
| Комбинат "Маяк", г. Озёрск | А АИ (ИР) АВ-1 АВ-2 АВ-3 | проточный "-" "-" "-" "-" | ||
| Горно-химический комбинат, г. Железногорск | АД АДЭ-1 АДЭ-2 | проточный "-" замкнутый | - | |
| Сибирский химкомбинат, г. Северск | И-1 ЭИ-2 АДЭ-3 АДЭ-4 АДЭ-5 | проточный замкнутый "-" "-" "-" | - - |
В США единственный реактор двойного назначения, производивший электрическую энергию и плутоний, был построен на Хенфордской площадке реактор “N” (рис.1.10, 1.11).
Рис. 1.10. Принципиальная схема установки с реактором N
(САОР – система аварийного охлаждения реактора)
Рис. 1.11. Активная зона и биологическая защита реактора N.
1 – каналы технологические; 2 – защита биологическая; 3 – кладка графитовая;
4 – воронки каналов для загрузки шаров поглотителя; 5 – каналы стержней СУЗ
Активная зона реактора включала 1003 горизонтальных технологических канала. В системе защиты было 108 вертикальных каналов с поглощающими шарами и 84 горизонтальных водоохлаждаемых каналов со стержнями СУЗ. Конструкции твэлов - труба в трубе, циркониевые оболочки.
Начало эксплуатации реактора “N” июнь 1964 г, а окончание - январь 1987 г. Начальная мощность реактора равна 4000 МВт, предельная мощность - 4800 МВт, суммарная наработка - 14 610 000 МВт дн.
В настоящее время все реакторы Хенфордской площадки остановлены и находятся в разных стадиях демонтажа.
