Инновационные проекты канальных РУ (Многопетлевые Канальные

Энергетические Реакторы (МКЭР) – 800, 1000, 1500)

 

Энергоблоки с реакторами МКЭР разрабатывались как эволюционное развитие отечественных водографитовых реакторов большой мощности – РБМК. При разработке РУ с МКЭР учтены современные и международные требования по безопасности АЭС, в частности, требования и критерии МАГАТЭ в области безопасности для инновационных реакторов. Основными требованиями при разработке РУ c МКЭР являются эффективная и безопасная эксплуатация АС, защита от радиационной опасности – для общества, и защита инвестиций – для атомной энергетики.

При разработке атомных энергоблоков с канальными реакторами типа МКЭР предполагалось, что они должны прийти на смену завершающим свой срок службы энергоблокам АЭС с РБМК-1000. Проекты энергоблоков с реакторами МКЭР разработаны в виде моноблоков как автоматизированные технологические комплексы, предназначенные для безопасного и экономически эффективного производства электроэнергии, тепла, изотопной продукции и модификации материалов. Разработка проектов типа МКЭР велась, главным образом, применительно к площадке Ленинградской АЭС.

Основными принципами, по которым осуществлялось развитие конструкций энергоблоков, являлись:

- Заключение РУ в герметичную защитную оболочку;

- повышение экономичности энергоблока;

- улучшение нейтронно-физических характеристик реактора;

- внедрение пассивных систем расхолаживания;

- увеличение числа независимых циркуляционных петель;

- использование возможности локализации аварий в одной циркуляционной петле.

Естественно, разработчики совершенствовали и те присущие канальным реакторам свойства, которые выгодно отличают их от реакторов других типов, повышают самозащищенность, безопасность и экономичность. К таковым в первую очередь относятся:

- способность отвода тепла от аварийных каналов к неаварийным через графитовую кладку;

- возможность перегрузки топлива на ходу;

- малый оперативный запас реактивности;

- возможность создания каналов для наработки изотопной продукции и модификации материалов.

Реализация оптимального уран-графитового соотношения в МКЭР обеспечивает следующие свойства самозащищенности активной зоны РУ:

· отрицательный паровой и мощностной коэффициенты реактивности, что гарантирует исключение самопроизвольного разгона реактора при увеличении мощности и при снижении расхода теплоносителя;

· отрицательный эффект обезвоживания активной зоны, который при потере теплоносителя, даже в случае отказа аварийной защиты, на начальной стадии процесса обеспечивает снижение мощности реактора;

· отсутствие внутренних причин, которые могли бы привести к выделению общей реактивности больше доли запаздывающих нейтронов;

· отсутствие запаса реактивности на выгорание за счет использования перегрузки топлива на ходу;

· отрицательный эффект обезвоживания контура охлаждения системы управления и защиты (СУЗ) в подкритичном состоянии реактора.

 

Для обеспечения повышенной безопасности в проекте МКЭР использованы:

· две независимые системы остановки реактора;

· кластерные регулирующие органы и контур охлаждения СУЗ, разделенный на две независимые петли;

· пассивная система длительного расхолаживания реактора, которая позволяет обеспечить отвод остаточного энерговыделения в активной зоне в течение не менее чем 72 часов;

· решения, обеспечивающие, при необходимости, сброс пара через главные предохранительные клапаны (ГПК), эквивалентный 100%-ной паропроизводительности реактора;

· разделение контура циркуляции теплоносителя на большее, по сравнению с реакторами РБМК, число независимых петель, что позволило уменьшить максимальный диаметр трубопроводов и коллекторов (напорный и всасывающий коллекторы, трубопроводы главных циркуляционных насосов (ГЦН) и др.);

· современная система управления, состоящая из комплекса локальных управляющих систем, которые выполняют необходимый перечень технологических задач, объединенных вычислительной сетью энергоблока и имеющих для наиболее ответственных функций непосредственное взаимодействие с блочным и резервным пультами управления.

 

Для минимизации ущерба и эффективного управления авариями в проекте РУ предусмотрены:

· структура СУЗ с полным разделением функций управления и защиты, а также с двумя независимыми системами остановки и независимой системой удержания реактора в подкритическом состоянии;

· высокая устойчивость системы регулирования и защиты к отказам за счет большого количества органов регулирования с индивидуальными приводами;

· контрольно-измерительная система, отвечающая принятым требованиям по разделению, диверсификации и дублированию;

· три подсистемы аварийного охлаждения активной зоны, (быстродействующая – от баллонов высокого давления; длительного расхолаживания – от насосов, и пассивная система длительного расхолаживания);

· "шахматная" разводка топливных каналов (ТК) активной зоны, при которой теплосъем от ТК аварийных раздаточных групповых коллекторов (РГК) обеспечивается теплоносителем в ТК неаварийных РГК;

· обеспечение конструктивной целостности активной зоны при гипотетических разрывах РГК для номинальных параметров теплоносителя в контуре циркуляции за счет отвода пара из реакторного пространства (РП);

· локализация максимальных выбросов пароводяной смеси/пара и радиоактивных веществ под защитной оболочкой.

Работы по проектированию реакторных установок с МКЭР начались с 1989 года.

К настоящему моменту выпущены проектные материалы для трех энергетических установок с реакторами типа МКЭР:

· МКЭР-800 электрической мощностью 860 МВт;

· МКЭР-1000 электрической мощностью 1000 МВт;

· МКЭР-1500 электрической мощностью 1500 МВт.

Основные технические характеристики энергоблоков с указанными реакторами при работе на соответствующих номинальных мощностях представлены в табл. 1.10.

Реакторные установки МКЭР-800 и МКЭР-1000 конструктивно подобны. На Рис.1.23 и Рис.1.24 представлены поперечный разрез и принципиальная схема циркуляционного контура для энергоблоков с РУ МКЭР-1000 и МКЭР-800.

Таблица 1.10