집 난방 라디에이터 Rbmk 1000 크기. 고전력 채널 리액터

Rbmk 1000 크기. 고전력 채널 리액터

역사적, 미학적 관점에서 산업에 대한 열정을 갖고 있는 만큼 원자력발전소에 관심을 기울이지 않을 수 없습니다. 음, 버려진 연구에 관심이 있어요 산업 시설, 버려진 원자력 발전소를 방문하는 것을 꿈꾸지 않는 것은 거의 불가능합니다.

원자력 산업은 매우 젊기 때문에 방사능 흡수 위험 측면에서 위험하지 않은 완전히 버려진 원자력 발전소를 찾는 것은 불가능하지는 않더라도 매우 어렵습니다. 따라서 미학자들은 버려진 건설 현장이 구소련 전역에 흩어져 있는 미완성 원자력 발전소 형태의 1990년대 유산에만 만족할 수 있습니다. 다행스럽게도 건설 중단으로 가동되지 못한 발전소에 대한 좌표와 준비단계 정보까지 일반에 공개되고 있다.

오늘 리뷰에서는 중단된 원자력 건설 프로젝트 중 하나만 보여 드리겠습니다. 일종의 안전한 체르노빌.

밤은 우리의 친구입니다.
어둠은 낮 동안 주의를 기울이지 않았던 것들을 알아차리게 해줍니다.
보름달은 이 어둠 속에서 볼 수 있는 기회를 주는 것 같습니다.
글쎄, 따뜻한 여름 밤은 가장 가까운 지붕에서 관심 대상인 거대하고 죽은 원자력 발전소 건설 현장을 보면서 새벽 산책을 준비 할 수있는 기회를 제공합니다.

동결공사를 계속하는 것이 부적절하다고 판단되기까지 수년이 걸렸고, 미완성 원전은 본격적인 폐기로 변했다. 체르노빌 원전에서 사용된 것과 유사한 녹슨 거대 크레인 KP-640이 안타깝게도 실종됐습니다...

새벽을 기다린 후 우리는 수풀이 무성한 지역으로 들어가 유개화차 크기의 거대한 변압기를 지나며 역 주변을 걷습니다.

우리는 빈 출입구를 발견하고 미완성 건물 안으로 들어갑니다. 창문을 통해 우리는 운영 중인 원자력 발전소를 볼 수 있습니다. 보안이 잘 되어 있고 접근이 불가능합니다.

네트워크 정보에 따르면 이 동력 장치의 준비 단계는 상당히 높습니다. 원자로와 터빈실이 거의 준비되었습니다. 그러나 그 밖의 모든 것은 콘크리트 바닥, 계단, 빈 방의 끝없는 미로이며 건축업자의 창의성의 흔적이 자주 남아 있습니다.

보안 밀폐형 문은 끝없는 콘크리트에 다양성을 더해줍니다. 수백 개가 있습니다! 그리고 가장 다른 크기, 두께 및 모델

우리의 첫 번째 임무는 역 옥상을 방문하는 것입니다. 일출을 볼 수 있는 좋은 장소입니다.

태양은 복도를 핵처럼 붉게 물들인다

그리고 여기 우리는 옥상에 있습니다.
우리 앞에는 프리피야트 원자력 발전소 위에 우뚝 솟은 파이프와 똑같은 파이프가 있습니다. 체르노빌 파이프가 끊어진 이유는... 새로운 석관을 밀어내는 데 방해가 되었어요... 하지만 이건 누구에게도 방해가 되지 않습니다 :) 올라가면 좋겠지만, 이 모험은 추종자들에게 맡기기로 결정했습니다. 왜냐면... 건설 현장 경비원이 미리 눈치채고 싶지는 않을 것입니다.

거의 모든 사람이 이 파이프의 외부 사진을 본 적이 있지만 내부에서 파이프 아래를 본 사람은 거의 없습니다. 이것이 바로 전원 장치의 거대한 환기 샤프트입니다.

파이프가 원자로 위로 확실히 솟아 있다고 가정하는 것이 논리적이지만 그렇지 않습니다. 왜냐하면 그 기능은 두 개의 동력 장치에 공통적으로 적용되며, 두 동력 장치 사이에 명확하게 서 있고 바로 아래에는 기술 바닥을 위한 콘크리트 플랫폼이 있습니다.

역 지붕은 이 산책의 세 가지 목표 중 하나일 뿐입니다.
이제 우리의 임무는 이 콘크리트 미로에서 기계실과 원자로실로 들어갈 수 있는 방법을 찾는 것입니다.
어려운 일이 되었네요...

공장 작업장과 비슷한 크기의 홀 중 하나

바닥에 있는 넓은 구멍, 벽감, 그리고 가장 낮은 층으로 통하는 구멍... 하지만 역의 주요 구성 요소로 연결되는 통로를 찾을 수 없습니다.

바닥에서 바닥으로, 방에서 방으로 이동하면서 우리는 원을 그리며 걷고 있다는 이해에 점점 더 가까워졌습니다.

아니요, 이 모든 것은 물론 매우 인상적입니다. 디젤 기관차 크기의 거대한 팬, 높은 천장, 넓은 홀 및 아름다운 보안 문이 많이 있습니다.

예를 들어, 우리는 대피소에서 필터 및 환기 장치인 FVU와 유사한 것을 발견했습니다. 분해...

그리고 거의 전체 :)

원자력 발전소의 환기 시스템은 확실히 특별한 주의를 기울일 가치가 있습니다. 환기 시스템이 많고 거대하며 어디에서나 볼 수 있습니다.

거대한 에어컨을 닮은 유닛

이 거인의 다층적이고 강력한 폐

물론 이 모든 것이 훌륭하지만 우리는 계속해서 우리가 시작한 곳으로 돌아갑니다.

우리는 검색을 처음부터 다시 시작하고 밖을 다시 살펴보기로 결정했습니다. 해는 이미 떠서 타오르고 있지만, 아직 하루가 시작되지도 않았습니다. 건물 외부에서 보면 모든 것이 서로 상대적인 위치, 우리가 어디에 있는지, 어디로 가야 하는지가 분명해집니다.

많은 입구와 출구가 있으며, 이를 통해 다양한 계단과 통로로 서로 연결된 이 핵 단지의 여러 부분으로 이동할 수 있습니다.

일부 계단은 매우 좁고 정말 무섭습니다. 건설 현장에 있는 느낌 100%입니다.

문-문-문 - 거대하고, 다르며, 매우 멋집니다.

이렇게 무거운 것들도

고압 장비를 갖춘 여러 개의 대형 홀을 찾습니다.

원자력 발전소의 구조에 대한 논리적이고 피상적인 지식으로 볼 때 근처 어딘가에 터빈실이 있어야 한다는 것을 알 수 있습니다.

그리고 다음 차례 즈음, 기계실이라는 거대한 공간이 눈에 띕니다! 그는 아름다워

천천히 내려가면서 우리는 천장 근처의 통로와 들보를 따라 걸으며 이 산업 천국에 생명체가 있는지 알아봅니다.

마지막으로 우리는 파수꾼이 있다는 징후를 발견하고 그에게 내려갈 위험이 없다고 결정했습니다. 결국 우리는 여전히 원자로를 찾지 못했습니다.

우리는 콘크리트 붕괴 부분으로 돌아가서 마지막으로 한 층에서 고도를 고려하여 원자로와 관련된 레이아웃 다이어그램과 건물 구성을 찾습니다. 유용한 발견!

많은 것이 즉시 명확해지며 검색은 쇠퇴에서 쇠퇴로 무의미하게 방황하는 것이 아닙니다.

빈 방 대신에 이런 장비를 갖춘 방들이 나타나기 시작했어요

손전등이 여기에 나타나기로 되어 있었지만 역까지 배달할 시간이 없었습니다. 이것은 아마도 더러운 물을 담는 일종의 더러운 튜브일 것입니다 :)

이 모든 튜브와 채널의 수로 판단하면 우리는 이미 목표에 매우 가까운 곳에 있습니다.

스테인레스 스틸은 손전등에서 빛나고 인상적으로 보이지만 우리의 관심을 만족시킬 만큼 시원하지는 않습니다.

수백 개의 튜브가 구부러져 호출되지만 때로는 갑자기 종료됩니다.

다음 차례에 우리는 크고 녹색의 완전히 다른 파이프가있는 큰 홀에 있습니다. 벽에는 건축업자들의 또 다른 인사말이 있습니다. 바로 고양이(?)가 그려진 그림입니다.

이 방은 여러 층으로 구성되어 있으며 주변의 모든 것이 녹색입니다!

다른 방으로 전환되는 거대한 분리기 배럴

여기서는 공간이 덜 넓어지지만 여전히 전체 높이로 이동할 수 있습니다.

우리는 말 그대로 원자로 주변을 걷고 있다는 것을 이해합니다!

RBMK-1000 - 원자로 고성능채널, 1000MW. 채널은 이 모든 파이프일 뿐입니다.

아래층으로 내려가면 열총이 작동하는 매우 가파른 문 뒤의 방이 있습니다.

아쉽게도 문을 따라 파이프가 있어서 뒤에서 덮고 평가하는 것이 불가능합니다. 하지만 이 각도에서도 그녀는 아름답습니다!

문 뒤에는 십자가 주변의 4개 방 중 하나가 있습니다. 즉 원자로 용기를 지지하는 곳입니다.

다시 위층으로 올라가면 연료 집합체 입력 채널이 위에서 들어가는 원자로 덮개가 보입니다.

여기서 우리는 훨씬 더 높은 사다리를 발견하고 즉시 사용하기로 결정합니다.

원자로와 원자로 홀 사이의 두꺼운 보호 덮개를 통해 올라가면 균열 사이로 납 바닥재 벽돌이 보입니다. 사다리 꼭대기에 도달하면 해치를 이동합니다...

그리고 우리는 원자로 홀에 있습니다! 이것이 우리의 목표입니다!
놀랍게도 여기에 불이 켜져 있습니다. 빛이 없으면 사진 찍기가 힘들 것 같아요

비슷하지만 작동하는 원자로 홀을 여행하면서 다른 사람들의 사진을 봤습니다. 인상이 완전히 다를 거라고 확신합니다 :) 이 납 벽돌을 자신의 발로 짓밟는 것은 결코 잊지 못할 것입니다

열린 계단을 따라 또는 벽 뒤에서 여러 가지 방법으로 더 높이 올라갈 수 있습니다.

리프팅 장비용 샤프트

엘리베이터도 있고 압력문도 있는데 저희는 사용해보지는 않았어요 :)

다리와 통로를 사용하면 원자로 홀을 다양한 각도에서 촬영할 수 있습니다.

이 모든 것이 너무 흥미로워 말로 설명하는 것이 불가능합니다.

불행히도 유명한 하역 및 적재 기계의 조립은 완료되지 않았습니다. 원자로를 중지하지 않고 사용한 조립품을 변경할 수 있는 장치입니다(VVER에 비해 RBMK의 주요 장점).

하지만 사용한 막대를 냉각하기 위해 수영장 깊이를 들여다볼 수 있습니다... 이 수영장에 있는 운영 원자력 발전소에는 물이 있고 유명한 빛이 있습니다 :)

일반적으로 이곳은 우리가 역과의 친분을 마치고 나가는 곳입니다. 우리는 무사히 빠져나와 행복하게 집으로 돌아갔습니다.
시청 해주셔서 감사합니다:)

RBMK는 채널에 끓는 물 냉각수가 있고 포화 증기를 터빈에 직접 공급하는 열 단일 회로 동력로입니다. 중재자는 흑연입니다. 1000MW와 1500MW 용량의 RBMK가 운영됩니다. 2009년 현재 RBMK를 갖춘 12개의 발전소가 4개의 원자력 발전소에서 운전되고 있습니다.

냉각수는 각 채널에 별도로 공급되며, 채널을 통한 물의 흐름 조절이 가능합니다. 원자로의 물리적 특성으로 인해 열 에너지는 볼륨 전체에 걸쳐 고르지 않게 방출됩니다. 채널을 통과하면 물의 일부가 증발합니다. 최대 전력출구의 질량 증기 함량은 20%에 도달하고, 반응기 출구의 평균 증기 함량은 14.5%입니다.

반응기에서 나오는 끓는 물은 증기 분리기를 통과합니다. 그런 다음 65기압의 포화 증기(온도 284°C)를 두 개의 터보 발전기에 공급합니다. 전력각각 500MW. 배기 증기가 응축되고 그 후 순환 펌프반응기 입구에 물이 공급됩니다. RBMK-1000 원자로 발전소의 증기분리기 2기는 길이 30m, 직경 2.3m의 원통형 수평 강철 몸체를 갖고 있으며, 평균 증기 함량 약 15%(중량 기준)의 증기-물 혼합물이 공급을 통해 측면에서 공급된다. 원자로 채널에서 직접 파이프를 연결합니다.

화력원자로, MW
원자로 전력, MW
고정 모드에서의 연료 로딩, 즉
코어 높이, m.
코어 직경, m.	11,8.
우라늄 1kg당 평균 비연료 출력, kW/kg	16,7
코어의 평균 수온, o C
코어 내 물의 평균 밀도, g/cm3	0,516
흑연 블록 크기, cm	25x25
흑연 밀도, g/cm 3	1,65
기술 채널 수
흑연 블록의 구멍 직경, cm.	11,4
공정 채널의 연료봉 수
연료봉의 외경, cm	1,35
연료 요소의 지르코늄 껍질 두께, mm..	0,9
연료 펠렛 직경, cm	1,15.
밀도 UO 2, g/cm 3	10,5

탭. 21 RBMK-1000 코어의 주요 특징.

선박형 VVER에 비해 채널 RBMK의 장점 중 하나는 원자로를 정지하지 않고 연소된 연료를 재장전할 수 있다는 것입니다. 연료는 로딩 및 언로딩 기계를 사용하여 원자로에 로딩됩니다( 렘). 채널이 과부하된 경우 렘봉인된 윗부분채널에서와 동일한 압력이 생성되고 사용후 연료 집합체는 REM으로 제거되며 새로운 연료 집합체는 채널에 설치됩니다.

RBMK-1000 원자로 운전 초기에는 농축도 1.8% 연료를 사용했으나 나중에 농축도 2% 연료로 전환하는 것이 바람직하다는 것이 밝혀졌다. 현재 2.8% 농축 연료로의 전환이 진행 중입니다.

RBMK 원자로의 FA 및 연료봉

연료봉과 연료 집합체는 전체 사용 수명 동안 높은 신뢰성 요구 사항을 따릅니다. 채널의 길이가 7000mm이고 직경이 상대적으로 작으며 동시에 반응기가 정지될 때와 반응기가 정지될 때 카세트의 기계 과부하가 보장되어야 한다는 사실로 인해 구현의 복잡성이 가중됩니다. 달리기. RBMK 원자로 연료 집합체의 엄격한 작동 조건으로 인해 대규모의 사전 원자로 및 원자로 테스트를 수행해야 할 필요성이 미리 결정되었습니다. 연료 집합체의 작동 조건을 특성화하는 주요 매개변수

RBMK-1000 원자로의 노심에는 연료 집합체가 있는 1693개의 채널이 있고, RBMK-1500에는 1661개의 채널이 있습니다. 연료 집합체는 원자로에서 작동하는 동안 고정되어 있습니다. 규제 핵반응, 주어진 원자로 전력 유지, 한 전력 수준에서 다른 전력 수준으로의 전환 및 원자로 정지는 노심의 제어 및 보호 시스템 규제 기관의 수직 이동에 의해 수행됩니다.

RBMK-1000 및 RBMK-1500 원자로는 작동 연료 집합체와 감마 챔버용 작동 연료 집합체라는 두 가지 유형의 연료 집합체를 사용합니다. TV 다른 유형약간의 디자인 차이가 있습니다.

가연성 흡수체와 지르코늄 합금으로 제작된 스페이서 그리드를 갖춘 RBMK-1000 및 RBMK-1500 연료 집합체의 설계는 30~35MW day/우라늄 kg의 연소율로 기하학적 안정성을 가지며 높은 안전성과 우수한 성능을 보장합니다. 경제 지표 RBMK 원자로의 활성 영역. RBMK-1000 연료 집합체는 원칙적으로 재생 연료를 사용합니다.

연료 집합체에는 연료봉 2개 묶음, 생크 2개, 막대가 있는 중앙 막대(작동 연료 집합체용) 또는 센서 위치를 위한 중앙 공동이 있는 캐리어 파이프(감마 챔버용 작동 연료 집합체용)가 포함됩니다. , 부품을 고정하고 고정합니다.

연료 집합체에서 연료봉의 상부 묶음은 막대가 있는 중앙 막대 또는 운반 파이프 및 패스너를 사용하여 하부 연료봉 묶음에 연결됩니다. RBMK 연료 집합체의 전체 길이는 10m이고 연료 부분은 7m이며, 단면적으로 연료 집합체는 직경 79mm의 원형 모양이며, 연료 집합체의 질량은 약 185kg입니다. RBMK FA는 슈라우드가 없는 FA입니다.

연료봉 번들은 18개의 연료봉, 스페이서 그리드가 있는 프레임, 연료 집합체의 엔드 그리드에 연료봉을 고정하기 위한 18개의 크림프 링으로 구성됩니다.

연료봉은 연료 집합체의 주요 기능 요소로, 한쪽 끝은 엔드 그리드에 부착되고 다른 쪽 끝은 자유롭게 유지됩니다. 연료봉은 구조적으로 지르코늄 합금으로 만들어진 튜브로, 산화에르븀과 함께 소결된 이산화우라늄 펠릿으로 채워져 있으며 용접으로 플러그로 밀봉되어 있습니다. 연료에 산화에르븀이 통합된 연료봉을 사용하면 원자로 전체에 에너지 분포를 개선하고 RBMK 원자로 노심의 안전성과 기술적, 경제적 특성을 높일 수 있습니다.

RBMK-1500 핵연료 집합체의 구성 요소는 RBMK-1000 핵연료 집합체와 동일합니다. 차이점은 냉각수 흐름을 난류화하고 연료봉에서 열 제거를 강화하기 위해 18개의 열 전달 강화 그리드가 연료봉 상부 다발에 추가로 설치된다는 점입니다.

7.3 PWR (가압수형 원자로). 러시아어 아날로그(VVER).

PWR은 고압 수냉각재, 비끓는 이중 회로에서 작동하는 용기형 원자로입니다. PWR은 세계에서 가장 일반적인 유형의 원자로입니다.

PWR 원자로는 150mm 두께의 쉘로 구성됩니다. 내부 직경이 5m이고 본체 상부에 동일한 높이에 4개의 유입 파이프와 4개의 유출 파이프가 장착되어 있습니다. 기본 회로의 파이프 및 파이프라인 직경은 750mm입니다. 제거 가능한 구형 커버를 포함한 전체 1차 회로의 내부 표면은 오스테나이트계 스테인리스강 층으로 피복되어 있습니다.

노심은 농축된 이산화우라늄이 포함된 연료봉 묶음을 포함하는 정사각형 연료 집합체로 구성됩니다. 연료 집합체는 케이스가 없으며 연료봉 다발과 함께 이동식 흡수 요소(PEL)를 포함합니다.

VVER 원자로와 마찬가지로 PWR 원자로의 연료 재급유는 완전한 부하 차단 및 덮개 제거로 수행됩니다. 각각의 부분 재급유 동안, 연료는 노심 주변 지역에 3.4%의 우라늄 농축을 갖는 핵연료 집합체와 함께 장전됩니다. 사용후핵연료 집합체의 하역은 중앙 구역에서 수행됩니다.

1차 냉각수의 압력은 150atm입니다. 원자로 노심 출구 온도는 315°C, 입구 온도는 약 275°C입니다. 냉각수는 각각 최대 6MW를 소비할 수 있는 강력한 펌프에 의해 1차 회로 주위로 펌핑됩니다.

가열된 1차 냉각수는 증기 발생기로 들어가고, 여기서 열은 낮은 중압 냉각수로 전달되어 증기 압력과 함께 증발합니다. 열 전달은 두 액체를 혼합하지 않고 증기 발생기를 통해 수행되는데, 이는 주 냉각수가 방사성이 될 수 있기 때문에 바람직합니다.

PWR 원자로는 음의 반응 온도 계수를 가지므로 사고가 발생하고 원자로의 임계가 초과되는 경우 원자로 전력이 자동으로 감소됩니다.

원자로 임계도를 유지하기 위해 제어 시스템은 붕소 용액 및 흡수봉 외에도 열 제거를 제어하여 전력 제어 기능을 사용합니다. 1차 루프의 온도가 증가하면 전력이 감소하고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 계획되지 않은 전력 증가가 있는 경우 운영자는 추가할 수 있습니다. 붕산또는 펌프 출력을 줄여 1차 냉각수의 온도를 높이세요.

장점:

반응성의 음의 전력 계수 .
저렴한 비용의 냉각수 및 중재자 .
2차 회로 냉각수는 방사성 폐기물로 오염되지 않습니다.

결점:

1차 회로 내부의 높은 압력으로 인해 하우징 및 구조 재료의 강도에 대한 요구 사항이 증가했습니다.
증기 발생기의 높은 비용.
수소 발생을 통한 증기-지르코늄 반응.

메모: 1986년 체르노빌 사고(INES 레벨 7) 이후 최대 사고는 1979년 미국 스리마일 섬 원자력 발전소(INES 레벨 5)의 PWR 원자로에서 발생했습니다.

채널형 원자로의 2차 수명

내년은 채널형 원자로 발전소가 처음 가동된 지 70주년이 되는 해입니다. 오늘날 기술 개발이 거부되는 이유는 무엇이며 이에 동의하지 않는 사람은 누구입니까? JSC NIKIET의 부서장이자 전력 채널 원자로 플랜트의 수석 설계자 Alexey Slobodchikov가 설명하고 답변합니다.

먼저, 채널 반응기의 역사에 대해 몇 마디 하겠습니다. 그들의 모습은 군공업 단지와 에너지 부문 모두 원자력 산업 자체의 출현과 밀접한 관련이 있습니다.

첫 번째 채널 원자로는 1948년 6월 19일 첼랴빈스크 지역에서 발사되었습니다. 산업용 원자로 A의 개발은 수석 설계자 Nikolai Antonovich Dollezhal이 수행했으며 다음이 주도했습니다. 과학 프로젝트이고르 바실리예비치 쿠르차토프. 물론 원자로의 주요 목적은 무기급 플루토늄을 생산하는 것이었고, 채널 원자로 산업 발전의 첫 번째 단계는 국방 문제와 불가분의 관계가 있습니다.

최초의 원자로는 순전히 실용적이었습니다. 그들의 핵심 - 흐름도폐쇄 루프가 부족합니다. 운영 솔루션을 개발하는 과정에서 원자로를 에너지 단지의 일부로 고전적인 산업적 의미로 사용하는 것이 가능해졌습니다. 이 임무를 최초로 실현한 것은 1958년에 건설된 시베리아 원자력 발전소의 원자로였습니다. 그 기간 동안 평화적 목적으로 원자력을 사용할 가능성이 열리기 시작했습니다.

채널형 우라늄-흑연 원자로를 갖춘 최초의 원자력 발전소가 오브닌스크에 건설되었습니다. 에너지 표준에 따라 AM 원자로는 전력이 5MW에 불과했습니다. 그럼에도 불구하고, 그 생성, 설계 및 운영(주로 연구 모드에서)을 통해 원자로에서 전기를 생성하는 동안 재료 및 그 동작에 대한 연구와 관련된 문제를 해결할 수 있었습니다.

출발점
오브닌스크 원자력 발전소 시운전 후 다음 단계는 벨로야르스크 발전소이다. 이 프로젝트는 그 당시뿐만 아니라 원자로 엔지니어링 전반에 있어서도 대담했습니다. Beloyarsk NPP에서는 핵 증기 과열 기술이 구현되어 발전소의 효율성을 크게 높이고 화석 연료를 사용하는 발전소의 일반적인 지표에 더 가까워졌습니다. 그 후 1960~1970년대에 RBMK-1000 원자로의 개발 및 건설을 시작할 기회가 생겼습니다.

RBMK-1000 원자로의 발사는 원자력의 대규모 이용의 출발점이 되었다. 국가 경제. 이는 최초의 백만 개가 넘는 블록이었으며 오랫동안 그러한 용량을 보유한 유일한 블록이었습니다.

RBMK 원자로를 갖춘 최초의 동력 장치는 1973년 12월 레닌그라드 원자력 발전소에서 발사되었습니다. 이후 1970년대부터 1980년대까지 RBMK 원자로를 갖춘 17개의 동력 장치가 연속적으로 시운전되었습니다.

오늘날 러시아에는 레닌그라드, 쿠르스크, 스몰렌스크 원자력 발전소 현장에서 이러한 발전소가 11개 가동되고 있습니다. 4개의 동력 장치가 우크라이나에 건설되었고, 리투아니아 SSR 영토에 2개가 더 건설되었습니다. 후자의 전력은 1.5배 증가하여 최대 1500MW(공칭 전력)까지 증가했습니다. 이 전력 장치는 당시 가장 강력했으며, 러시아 원자력 산업의 가까운 미래에도 개별 전력 장치의 전력에 대한 한계는 여전히 남아 있습니다.

전기

알렉세이 블라디미로비치 SLOBODCHIKOV
1972년생. 모스크바 주립 공과대학교를 졸업했습니다. N. E. Bauman은 원자력 발전소 학위를 취득했습니다.

1995년부터 그는 JSC NIKIET에서 일하고 있습니다. 현재 그는 전력 채널 원자로 플랜트의 수석 설계자이자 부서장직을 맡고 있습니다.

RBMK 원자로의 수명 특성 복원 작업에 대한 기여로 저자 팀의 일원인 A. Slobodchikov가 정부 상을 수상했습니다. 러시아 연방. NIKIET가 업계 선두 기업, 러시아 과학 및 산업계와 함께 개발한 이 고유한 기술의 창출 및 산업적 구현을 통해 대체 용량이 시운전될 때까지 러시아의 통합 에너지 시스템에서 이러한 원자로를 갖춘 원자력 발전소를 유지하는 것이 가능해졌습니다.

RBMK의 현재, 과거, 미래에 대하여
에너지 균형에서 RBMK 원자로의 비율에 대해 이야기하면 이 수치는 연도에 따라 약 39~41% 변동합니다. 지금까지는 1970년대~1980년대에 제작된 장치만 계속 사용되고 있습니다. 그 중 첫 번째는 1973년에 출시되었고 가장 어린 것(스몰렌스크 역의 세 번째 블록)은 1990년에 출시되었습니다. 우라늄-흑연 원자로의 작동 경험을 고려하여 RBMK의 사용 수명은 설계 단계에서 30년으로 결정되었습니다.

여기에 작은 메모를 할 가치가 있습니다. RBMK 원자로에 대해 구체적으로 말하면 전체 채널 부문의 개발 역사는 특정 순간의 최신 기술에 따라 개선 및 현대화 과정입니다. 예를 들어, 1973년의 원자로(레닌그라드 원자력 발전소 등)의 기술적 조건을 오늘날 우리가 갖고 있는 것과 비교하는 것은 불가능합니다. 40년이 넘는 기간 동안 제어 시스템, 안전, 연료 주기 자체, 노심의 물리적 측면에서 중요한 변화가 일어났습니다.

체르노빌 사고는 일반적으로 수로 및 세계 원자로 건설 개발 역사에서 검은 페이지가 되었습니다. 그러나 그 후에 적절한 결론이 도출되었습니다. 이제 RBMK 원자로를 '체르노빌형 원자로'라고 부르는데 이는 완전히 정확한 정의는 아닙니다. 과거의 것과 오늘날의 것을 비교하는 것은 불가능합니다. 제가 언급한 지속적인 현대화 과정은 1990~2000년대 전환기에 원자로의 수명을 45년으로 연장하는 문제를 제기하는 것을 가능하게 했습니다. 이에 따라 레닌그라드 원전 1호기의 수명 연장은 2018년 종료되고, 스몰렌스크 3호기의 운영은 2035년 종료된다.

흑연 요소 및 곡률 예측 정보
존재하다 다른 유형채널 반응기. 예를 들어, 캐나다에서는 원자력 에너지의 기초가 중수를 사용하는 CANDU 원자로입니다. 우리나라에서는 우라늄-흑연 채널 원자로만 운영되고 있습니다. 흑연은 사소한 재료가 아니며 그 특성은 강철이나 콘크리트와 유사하지 않습니다. 활성 영역의 요소인 흑연에 대한 연구는 산업용 장치의 작동 첫날부터 시작되었습니다.

그럼에도 불구하고 이 물질은 고온 및 고에너지 흐름의 영향으로 분해될 수 있다는 것이 분명했습니다. 동시에 흑연의 물리적, 기계적 특성과 그 형상의 변화는 코어 전체의 상태에 영향을 미칩니다. 소련 과학자들만이 이 문제를 자세히 연구한 것은 아닙니다. 흑연 상태의 변화는 미국 동료들에게도 흥미로웠습니다.

주요 문제 중 하나는 흑연 요소의 기하학적 구조를 변경하는 것입니다. RBMK 원자로 노심은 흑연 기둥으로 구성됩니다. 각 기둥의 높이는 8m이며 14개의 흑연 블록(높이 600mm, 단면적 250x250mm의 평행육면체)으로 구성됩니다. 총 25,000개의 열이 있습니다.

노심 자체의 높이는 7미터, 그 안에 위치한 연료 집합체의 길이도 7미터, 연료 모듈의 전체 길이는 16미터입니다.

활성 영역은 단일 전체이므로 체인을 따라 한 요소의 변경 사항(누적 효과)이 먼저 인근 영역으로 전송되고 이후 활성 영역의 전체 형상을 덮을 수 있다는 점을 이해해야 합니다. 흑연 블록 변화의 가장 부정적인 요인 중 하나는 기둥의 곡률과 그에 따른 연료 채널 및 제어봉 채널의 편향입니다.

물론 설치 중에는 모든 기둥이 수직이지만 작동 중에는 수직성이 손실됩니다. 역사를 다시 살펴보면 산업용 장치와 최초의 우라늄-흑연 원자로의 경우 이 과정이 가동 첫 해에 시작되었음을 알 수 있습니다. 동시에 이 현상의 메커니즘도 이해되었다. RBMK 원자로 개발 과정에서 일부 공정은 설계 솔루션으로 인해 방지되었습니다.

변경 사항을 완전히 제거하는 것은 불가능합니다. 그들의 모습을 예측하기는 어렵습니다. 원자로 수명이 45년이므로 변화 과정은 43~44년에 활성화 단계에 들어갈 것으로 가정되었습니다. 그러나 40년차를 맞이하면서 문제가 발생했다는 사실이 드러났다. 즉, 예측오차는 약 3년 정도였다.

2011년 레닌그라드 스테이션의 첫 번째 동력 장치에서 공정 채널의 곡률(핵연료-연료 어셈블리가 설치됨), 제어 채널 및 보호봉 채널과 같은 기하학적 변화가 기록되었습니다. RBMK를 작동하려면 안전을 결정하는 매개변수를 지속적으로 모니터링해야 한다는 사실에 주목하고 싶습니다. 초음파 테스트를 통해 채널의 직경과 곡률, 무결성, 요소의 상호 상태를 모니터링하여 다양한(공칭 및 과도 모드 모두) 모드에서 성능을 결정합니다. 계획된 모니터링 중에 변경 프로세스의 시작이 발견되었을 때 명확해졌습니다. 프로세스가 시작되면 속도가 상당히 빨라질 것입니다. 이러한 조건에서 원자로 발전소를 운영하려면 추가적인 솔루션이 필요합니다.

RBMK 원자로의 주요 지표

찾다 올바른 결정
프로세스 채널과 제어봉이 구부러지면 먼저 제어 및 보호 시스템의 액추에이터와 기하학적 변화 조건에서 연료 집합체의 무조건적인 작동성을 보장해야 합니다.

또한 강도 특성을 유지하기 위해 처짐 조건에서 작동하는 기술 채널의 능력을 확인하는 것도 필요합니다. Leningradskaya 역의 첫 번째 블록에서 기술 채널 수는 1693개이며 곡률 조건에서 작동할 때 성능 측면에서 위험에 처한 채널은 하나도 없습니다.

또 다른 중요한 점은 연료 집합체의 적재 및 하역과 관련된 모든 기술 작업이 보장되어야 한다는 것입니다. 장점이기도 한 RBMK 원자로의 특징은 지속적인 과부하 조건에서 작동할 수 있다는 것입니다. 이 설계는 전원에서 직접 작동하는 동안 과부하를 허용합니다. 이는 유연한 연료주기, 코어 형성 및 연소도 증가를 제공합니다. 실제로 이것이 경제성을 결정합니다. 원자로는 캠페인으로 작동하지 않고 지속적인 과부하 모드로 작동합니다.

2011년에는 레닌그라드 발전소에서 최대 100mm의 편향 조건에서 원자로 발전소 요소의 작동성을 확인하는 여러 작업이 수행되었습니다. 그 후, 강화된 매개변수 제어 하에 레닌그라드 NPP의 첫 번째 동력 장치가 짧은 시간 동안 가동되었습니다. 7개월 후 확장된 형상 제어를 위해 다시 중단되었습니다. 흑연 스택의 모양 변경과 관련된 프로세스 개발이 기록되었습니다. 그런 다음 원자로의 추가 작동이 불가능하다는 것이 분명해졌습니다. 2012년 5월, 레닌그라드 역의 첫 번째 동력 장치가 중단되었습니다.

동시에 레닌그라드 NPP의 두 번째 발전소와 쿠르스크 원자력 발전소의 두 번째 발전소에서 변화의 시작이 기록되었습니다. 확인된 편향은 프로세스가 활성 단계에 접근하고 있음을 나타냅니다.

RBMK 원자로를 갖춘 레닌그라드, 쿠르스크, 스몰렌스크 원자력 발전소의 모든 발전 장치에 적용할 수 있는 솔루션이 필요했습니다. 여러 가지 방법이 고려되었습니다. 곡률을 제어하는 수동적 방법을 사용하는 것이 가능했지만 흑연 분해 과정과 결과적으로 모양 변화가 손상 요인 수준과 관련이 있다는 것이 분명해졌습니다. 우선, 온도와 빠른 중성자 플럭스가 있습니다.

따라서 이 프로세스를 제어하는 수동적 방법은 다음과 같습니다. 상당한 효과가 나타나도록 전원 장치의 전력을 최대 50%까지 급격하게 감소시킵니다. 또는 계절 모드에서의 작동. 즉, 장치는 4개월 동안 작동되고 몇 달 동안 그대로 유지됩니다. 그러나 이러한 방법은 변화 과정이 아직 진행되지 않은 원자로에만 적합했습니다.

당시 우리가 불렀던 두 번째 방향은 수리 기술의 개발 및 구현입니다. 이를 주기적으로 사용하면 원자로 발전소를 더 오랫동안 운영할 수 있습니다.

왜 수리 가능성에 대해 이야기 했습니까? 이 질문에 대답하려면 산업용 장치의 경험으로 돌아가야 합니다. 왜냐하면 형상 변경 문제는 수십 년 동안 존재해 왔기 때문입니다. 시베리아 원자력 발전소 EI-2의 원자로에서 상당한 채널 편향이 기록되었습니다. RBMK 반응기의 경우 편향이 100mm인 경우 EI-2 반응기의 공정 채널 편향은 400mm에 도달했습니다.

산업용 장치의 예를 사용하여 다양한 기술 기법을 사용하여 흑연 벽돌의 부분 수리 가능성을 보여주었습니다. RBMK 원자로 자체의 경험조차도 흑연 스택이 복잡하고 큰 요소이지만 어느 정도 수리가 가능하다는 것을 나타냅니다. RBMK가 있는 각 전원 장치에서 기술 채널이 교체되었습니다. 이는 무엇보다도 흑연 벽돌에 대한 영향 때문이었습니다.

핵심 수리 분야의 설계 연구소와 공장에서 직접 축적된 광범위한 경험을 통해 새로운 수리 기술을 창출하고 구현하는 것이 가능해졌습니다.

산업용 장치에 사용되는 기술적 방법을 분석한 결과 여러 가지 이유로 RBMK 원자로에 사용이 불가능한 것으로 나타났습니다. RBMK 조건에서는 일부 작업이 효과적이지 않습니다. 다른 것들은 관점에서 불가능하다 디자인 특징. 엔지니어와 디자이너는 새로운 솔루션을 찾기 시작했습니다. 개별 흑연 블록의 형상 변화 및 기하학적 변화의 원인에 직접적인 영향을 줄 수 있는, 즉 가로 크기를 줄일 수 있는 기술이 필요했습니다.

문제의 규모로 인해 RBMK 원자로의 점진적인 해체가 필요했습니다. 2012년 - 첫 번째, 2013년 - 레닌그라드 역의 두 번째 블록; 2012년 - 쿠르스크 역의 두 번째 블록; 2012~2014년 동안 RBMK 원자로의 절반이 해체될 예정이었습니다. 이는 러시아 전체 원자력 발전량의 20~25%에 해당합니다!

대부분의 전문가들은 산업용 기기에 적용할 수 있는 방법이 원자로의 경우 다양한 특성으로 인해 원하는 효과를 얻지 못할 것이라는 점을 이해하고 있었습니다.

연도별 RBMK를 사용한 NPP 수익

RBMK 적용 원전 누적 수익(2014~2035)

결정을 내리다
마침내 2012년 6월 흥미로운 기술 제안이 등장했습니다. 한 달 후인 7월, Sergei Vladilenovich Kiriyenko의 지도력 하에 레닌그라드 NPP에서 회의가 열렸고, 그 결과 초안 수리 프로그램을 개발하고 구현하기로 결정했습니다.

그 당시에는 누구도 성공을 보장할 수 없었습니다. 제안된 기술적 방법은 복잡했습니다. 우선, 모든 작업은 직경 113mm의 구멍에서 약 18m 깊이의 로봇 시스템을 통해 수행되어야 했기 때문입니다. 또한 특정 기둥 하나가 아닌 원자로 전체를 수리했습니다.

레닌그라드 역의 첫 번째 동력 장치에 대한 작업은 2013년 1월 첫 10일에 시작되었습니다.

6개월 만에 전체 운영 단지가 고려된 것으로 나타났습니다. 이는 기술 단지의 세 명의 대체 개발자(JSC NIKIMT-Atomstroy 및 Rosatom 외부의 두 조직)가 참여하는 강렬하고 다각적인 작업이었습니다.

기술적 수단의 개발은 문제 해결의 시작이었다. 이와 동시에 수리 기술의 영향과 함께 곡률 조건에서 코어의 모든 요소를 작동할 수 있는 가능성을 확인하고 연구하기 위해 복잡한 계산, 과학 및 실험 작업이 수행되었습니다.

원자로 시설에 들어가기 전에는 개발 중인 장치의 시운전을 위해서라도 대규모 기술 시험이 필요했다. 물론 어떤 행동이든 되돌릴 수 없기 때문에 우선 원칙은 “해를 끼치지 않는다”였습니다. 따라서 기술과 장비의 개발 단계에서 모든 단계를 검증하는 것이 필요했습니다.

Elektrogorsk에 있는 ENITs 연구소에서는 다른 테스트를 위해 이전에 제작된 스탠드에서 흑연 기둥을 절단하고 흑연 벽돌 요소에 힘을 가하는 장비에 대한 전체 규모 테스트를 수행했습니다. 특별한 관심방사선 안전 확보에 중점을 두고 있습니다. 흑연(방사성 물질)을 제거하기 위해 기계적 작업을 수행할 때 환경과 접촉해서는 안 된다는 점을 고려해야 합니다.

이 모든 것은 테스트 벤치 조건에서 철저하게 테스트되었습니다. 다시 한 번 강조하겠습니다. 우리는 그러한 작업에 대한 경험이 없었기 때문에 모든 준비 과정이 점진적으로 수행되었습니다. 모든 기술 자료는 Rostechnadzor의 철저한 검사를 거쳤습니다. 필요한 경우 조정이 이루어지고 추가되었습니다. 이 모든 절차를 마친 후에야 우리는 허가를 받고 레닌그라드 역에서 작업을 시작했습니다. 처음 9개 셀, 1개 행, 그 다음 3개 행, 5개 행 등 여러 단계로 수행되었으며 그 후에야 기술의 효율성과 전체 장치에 대한 적용 가능성에 대한 결정이 내려졌습니다.

기술은 그대로
흑연조적의 형상변화의 근본원인은 흑연블록의 기하학적 변화이다. 장기간 사용하면 흑연은 소위 "팽윤" 단계에 들어갑니다. 온도와 에너지에 가장 많이 노출되는 흑연 층은 밀도를 증가시킵니다. 그리고 흑연 블록의 바깥층은 계속해서 수축됩니다. 내부 응력이 발생하여 균열이 형성됩니다.

흑연 블록의 수직 균열 폭은 시간이 지남에 따라 증가합니다. 따라서 원래 250x250mm였던 흑연 블록의 기하학적 치수는 255x257mm로 증가합니다. 벽돌에는 수천 개의 흑연 블록이 서로 접촉하고 있기 때문에 그 안에 많은 수의 균열이 나타나고 기하학적 치수가 증가하면 서로 밀기 시작하고 점차적으로 중심에서 이동한다는 사실로 이어집니다. 주변으로 이동하여 기하학의 변화를 결정합니다.

곡률의 출현은 주변에서 감소하는 선반처럼 보이는 중성자 플럭스와도 관련이 있습니다. 실제로 이 선반 전체가 같은 방식으로 작동합니다. 한 줄에 24개의 흑연 블록이 있고 각각은 이웃을 밀어냅니다. 첫 번째 블록이 2mm만큼 밀리고 다음 블록이 2mm만큼 밀렸다고 가정해 보겠습니다. 이 모든 것이 합산되고 결과적으로 주변에 상당히 높은 편향 화살표가 나타납니다.

이 프로세스의 메커니즘은 레닌그라드 기지의 첫 번째 동력 장치를 측정하는 동안 확인되었으며 이를 통해 수리 기술을 개발할 수 있었습니다. 균열 형성 및 기하학적 증가와 관련된 반발력은 전체 흑연 벽돌 모양 변화의 근본 원인입니다. 따라서 결론은: 완화 조치로서 흑연 블록의 가로 치수를 줄이는 것이 필요하다는 것입니다.

전체 기술은 부정적인 요소가 크기 증가라면 긍정적인 요소는 크기가 감소한다는 사실에 기초합니다. 이 기술에는 중간 단계에서 멈추지 않고 하나의 셀에 대한 세 가지 작업이 포함되며, 언뜻 보기에는 매우 간단해 보입니다. 첫째, 절단 도구를 사용하여 흑연 블록을 수직으로 절단합니다. 절단 폭은 12mm에서 36mm까지 순차적으로 변경됩니다. 흑연 블록은 양쪽에서 절단되고 "과잉"은 프로세스에서 제거됩니다. 두 번째 작업은 가공된 절단 흑연 블록을 하나로 모으는 작업입니다. 세 번째 작업은 구멍을 복원하는 것입니다.

원자로의 기하학적 구조를 전체적으로 복원하기 위해 중앙 주변에 위치한 셀의 영향을 고려하고 그 반대의 계획도 개발 중입니다. 이러한 상호 영향은 수리 계획을 선택할 때 결정적인 요소이며, 이는 결국 작업량에 영향을 미칩니다. 따라서 Leningradskaya 역의 첫 번째 블록의 경우 2013년 수리량은 총 1,693개 셀 중 300개 셀에 달했습니다.

수리 기술의 기본 원리

수리를 위해 전체 곡률을 줄여 원자로가 계속 작동할 수 있도록 셀의 설계 및 기하학적 위치를 선택합니다.

수리 기술 개발 및 구현과 함께 작업이 완료된 후 진행 중인 변형 조건에서 원자로 발전소의 모든 요소를 작동할 수 있는 가능성을 확인하기 위해 일련의 과학적, 기술적, 계산적 조치가 수행되고 있습니다.

NIKIET, VNIIAES, VNIIEF, OKBM im. 등 많은 산업 기업들이 수리 후 원자로 발전소 운영 가능성을 입증하는 작업에 참여했습니다. I. I. Afrikantova, ENITs, NIKIMT.

전반적인 코디네이션은 NIKIET에서 진행하였습니다. 그는 또한 레닌그라드 원자력 발전소의 동력 장치 개발, 타당성 조사 및 수리 분야의 종합 계약자로 일했습니다.

일반업무
이렇게 많은 참여자가 참여했기 때문에 상호작용에는 문제가 없었습니다. 레닌그라드 원자력 발전소에서의 작업은 다음 중 하나가 되었습니다. 밝은 예공통 원인을 통해 다음과 같이 공식화 된 결과를 달성합니다. 기술 개발 및 구현, 수리 수행 및 추가 작동 가능성 정당화, 최적 조건 결정. 모든 작업을 수행할 때 흑연의 추가 저하와 그에 따른 형상 변화도 고려되었습니다.

레닌그라드 역의 첫 번째 블록은 2013년 11월에 개통되었습니다. 결정이 내려진 순간부터 동력 장치를 가동하기까지 1년 남짓의 시간이 흘렀습니다. 그 결과, 우리는 개발했습니다. 기술 솔루션이는 유사한 작업을 반복함으로써 흑연 스택의 기능을 복원하고 원자로의 수명을 연장할 수 있게 해줍니다.

자원 특성 복원 절차의 또 다른 특징(수리라고 함)은 이 작업에서 새 원자로를 만드는 것이 불가능하다는 것입니다. 즉, 성형 과정은 계속됩니다. 제한된 수의 셀이 절단되어 복구할 수 없는 셀이 남으므로 성형 과정과 그에 따른 곡률이 계속됩니다. 순차제어를 통해 속도가 고정됩니다.

방법론은 다음을 의미합니다. 통제된 프로세스를 통해 수치적 예측을 통해 수리 시간, 구현 빈도 및 수리 간 서비스 간격이 결정됩니다. 물론 이 과정은 주기적으로 반복되어야 합니다. 현재까지 흑연 벽돌의 자원 특성 복원은 레닌그라드 역의 두 동력 장치, 즉 첫 번째와 두 번째, 그리고 쿠르스크 역의 첫 번째 단계(또한 첫 번째와 두 번째 동력 장치)에서 수행되었습니다.

2013년부터 2017년까지 기술이 크게 현대화되었습니다. 예를 들어, 작업을 완료하는 데 필요한 시간이 단축되고 기술 운영이 최적화되었으며 비용이 크게 절감되었습니다. 이는 Leningrad NPP의 동력 장치에 비해 거의 여러 배입니다. 기술이 산업 운영에 도입되었다고 말할 수 있습니다.

러시아 연방 교육과학부 국립 연구 원자력 대학 "MEPhI" Obninsk 원자력 연구소

처럼. 셀레고프, S.T. 레 스킨, V.I. 슬로보드추크

RBMK-1000 원자로의 물리적 특징 및 설계

대학생을 위한

모스크바 2011

UDC 621.039.5(075) BBK 31.46ya7 Sh 42

Shelegov A.S., Leskin S.T., Slobodchuk V.I. 반응기의 물리적 특징 및 설계 RBMK-1000: 지도 시간. M.: 국립 연구 원자력 대학 MEPhI, 2011, – 64 p.

표준 RBMK-1000 설계의 원자로의 물리적 설계 원리, 안전 기준 및 설계 특징이 고려됩니다. 핵연료 집합체의 설계와 노심 핵연료 채널, 원자로 발전소의 원리 및 제어가 설명됩니다.

RBMK-1000 원자로의 물리학 및 열수력학의 주요 특징이 설명되어 있습니다.

설명서에는 기본적인 내용이 들어있습니다 명세서원자로 설치, 원자로 제어 및 보호 시스템, 연료 요소 및 그 조립체.

제시된 정보는 교육용으로만 사용할 수 있으며 "원자력 원자로" 분야를 마스터할 때 전문 140404 "원자력 발전소 및 설치" 학생을 위한 것입니다.

국립 원자력 연구 대학 MEPhI의 창설 및 개발을 위한 프로그램의 틀 내에서 준비되었습니다.

검토자: Dr. Phys.-Math. 과학, 교수. N.V. 슈킨

소개

RBMK 채널 우라늄-흑연 원자로를 이용한 원자력 발전소 건설은 국내 에너지 개발의 국가적 특징입니다. 발전소의 주요 특징은 산업용 원자로의 개발 및 건설 경험과 기계 공학 및 건설 산업의 역량을 최대한 활용하는 방식으로 선택되었습니다. 끓는 냉각수를 사용하는 원자로 설치의 단일 회로 설계를 사용하면 상대적으로 적당한 열물리적 매개변수를 갖는 숙련된 열기계 장비를 사용할 수 있습니다.

최초의 소련 산업용 우라늄-흑연 원자로가 1948년에 가동에 들어갔고, 1954년에는 전기 용량이 5MW인 세계 최초 원자력 발전소의 실증 우라늄-흑연 수냉식 원자로가 오브닌스크에서 가동되기 시작했습니다.

새로운 RBMK 원자로 프로젝트에 대한 작업은 원자력 연구소(현 RRC KI)와 NII-8(현재 N.A. Dollezha의 이름을 딴 NIKIET)에서 시작되었습니다.

라) 1964년

고전력 채널 비등 에너지 원자로를 만들려는 아이디어는 1965년에 제도화되었습니다. 원자 연구소의 기술 사양에 따라 1000MW(e) 채널 비등 에너지 원자로에 대한 기술 설계를 개발하기로 결정되었습니다. 이름을 딴 에너지. I.V. Kurchatov(1967년 10월 6일 우선권이 있는 전기 생성 방법 및 RBMK-1000 원자로에 대한 신청서가 IAE 직원에 의해 제출되었습니다). 이 프로젝트는 처음에는 B-19라고 불렸으며 건설은 처음으로 볼셰비키 공장 설계국에 맡겨졌습니다.

1966년 국세청의 추천으로 기술 프로젝트고출력 채널 비등수형 원자로 RBMK-1000이 NIKIET에 위탁되었습니다. 1966년 9월 29일 소련 장관 협의회 No. 800-252의 결의에 따라 레닌그라드 지역의 소스노비 보르(Sosnovy Bor) 마을에 레닌그라드 원자력 발전소를 건설하기로 결정했습니다. 이 결의안은 발전소 및 원자로 프로젝트의 주요 개발자를 식별했습니다.

KAE – 프로젝트 과학 책임자; GSPI-11 (VNIPIET) – LNPP의 일반 설계자; NII-8 (NIKIET) – 원자로 공장의 수석 설계자.

1971년 제4차 UN 제네바 회의에서. 소련각각 1000MW의 전력을 갖춘 일련의 RBMK 원자로를 건설하기로 결정했다고 발표했습니다. 최초의 동력 장치는 1973년과 1975년에 가동되었습니다.

1장. RBMK 원자로 안전 개념의 일부 측면

1.1. 물리적 설계의 기본 원리

끓는 물에 의해 냉각되는 채널형 우라늄-흑연 원자로 개발 개념은 산업용 원자로 작동 사례를 통해 입증된 설계 솔루션을 기반으로 했으며 안전한 전력 생성을 보장하는 RBMK 물리학 기능의 구현을 가정했습니다. 높은 설치 용량 활용 계수와 경제적인 연료 주기를 갖춘 대규모 단위 용량의 단위입니다.

RBMK를 지지하는 주장에는 노심의 더 나은 물리적 특성, 주로 흑연의 약한 흡수로 인한 더 나은 중성자 균형, 지속적인 연료 재급유로 인한 우라늄의 깊은 연소를 달성할 수 있는 능력으로 인한 이점이 포함되었습니다. 당시 효율성의 주요 기준 중 하나로 간주되었던 생성된 에너지 단위당 천연 우라늄 소비량은 VVER보다 약 25% 낮았습니다.

RBMK의 물리적 문제는 산업용 원자로의 물리적 연구 개발 방법에 큰 조정이 필요하지 않았지만 코어의 주요 구조 재료로 알루미늄 대신 지르코늄을 사용하는 것과만 관련이 있다는 초기 아이디어는 다음과 같아야 했습니다. 거의 즉시 버려졌습니다. 이미 중성자(및 열물리적) 특성에 대한 첫 번째 평가에서는 원자로의 물리적 매개변수를 최적화하고 방법론 및 소프트웨어를 개발하기 위해 광범위한 문제를 해결해야 할 필요성이 나타났습니다.

RBMK의 최적 물리적 특성을 결정하는 데있어 주요 문제는 연료주기의 안전성과 효율성입니다. 원자로의 원자력 안전은 모든 작동 모드에서 반응도를 모니터링하고 제어할 수 있는 능력을 통해 보장되며, 이를 위해서는 효과 및 반응도 계수의 변화에 대한 안전 범위를 결정해야 합니다. 다음과 같이 원자로 설치의 수동적 안전성을 결정하는 물리적 특성이 특히 중요합니다.

정상 작동 조건은 물론 비상 및 임시 모드에서도 마찬가지입니다. 원자력 안전을 보장하는 데 있어 그다지 중요한 특징은 안전 제어 시스템의 작동 부분의 효율성과 속도로, 이를 통해 댐핑을 보장하고 미임계 상태를 유지합니다.

원자로 설치의 기술적, 경제적 성능은 배출되는 연료의 연소도와 핵종 조성, 천연 및 농축 우라늄의 구체적인 소비량, 발전 단위당 연료 집합체, 원자로 구성 요소 등의 물리적 특성에 의해 크게 결정됩니다. 코어의 중성자 균형.

1.2. 안전 확보를 위한 기본 원칙 및 기준

RBMK-1000 원자로 발전소 설계의 기본 안전 원칙은 운영 인력과 인구의 내부 및 외부 노출에 대해 설정된 선량과 방사성 제품 함량 표준을 초과하지 않는 것입니다. 환경정상적인 작동 및 프로젝트에서 고려되는 사고 중.

RBMK-1000 원자로 설치의 안전을 보장하기 위한 기술적 수단 세트는 다음 기능을 수행합니다.

코어 볼륨 전반에 걸쳐 에너지 분포를 안정적으로 제어 및 관리합니다.

기능을 상실한 구조 요소를 적시에 교체하기 위해 코어 상태를 진단합니다.

비상 상황 시 자동 출력 감소 및 원자로 정지;

다양한 장비에 장애가 발생한 경우 코어를 안정적으로 냉각합니다.

순환 루프 파이프라인, 증기 파이프라인 및 공급 파이프라인이 파열되는 경우 노심의 비상 냉각.

초기 사건 동안 원자로 구조물의 안전을 보장합니다.

원자로 건물에서 위치 파악 시스템까지 파이프라인이 감압되는 경우 원자로에 안전을 위한 보호, 위치 파악, 제어 시스템을 장착하고 냉각수 배출을 제거합니다.

원자로 발전소 작동 중 및 설계 기준 사고의 결과를 청산하는 동안 장비의 유지 보수성을 보장합니다.

첫 번째 RBMK-1000 원자로 발전소의 설계 과정에서 초기 비상 상황 목록이 작성되고 가장 불리한 개발 경로가 분석되었습니다. 레닌그라드, 쿠르스크, 체르노빌 원자력 발전소의 발전소에서 원자로 발전소를 운영한 경험을 바탕으로 원자력 발전소 안전에 대한 요구 사항이 더욱 엄격해짐에 따라 이러한 현상이 발생하고 있습니다.

V 세계 에너지 전반에 걸쳐 시작 이벤트의 초기 목록이 크게 확장되었습니다.

최신 수정된 RBMK-1000 원자로 설치와 관련된 초기 사건 목록에는 30개 이상의 비상 상황이 포함되어 있으며 이는 네 가지 주요 원칙으로 나눌 수 있습니다.

1) 반응성이 변화하는 상황;

2) 코어 냉각 시스템의 사고;

3) 파이프라인 파열로 인한 사고;

4) 장비 정지 또는 고장과 관련된 상황.

비상 상황을 분석하고 안전 장비를 개발할 때 RBMK-1000 원자로 발전소의 설계에는 OPB-82에 따라 다음과 같은 안전 기준이 포함됩니다.

1) 원자로가 정격 출력으로 작동 중일 때 냉각재의 양방향 흐름이 방해받지 않고 최대 직경의 파이프라인이 파열되는 것은 최대 설계 기준 사고로 간주됩니다.

2) 정상 운전 조건에서 연료봉 손상에 대한 첫 번째 설계 한계는 가스 누출 등의 결함이 있는 연료봉의 경우 1%, 냉각수와 연료가 직접 접촉하는 연료봉의 경우 0.1%입니다.

3) 순환 회로 파이프라인의 파열 및 비상 냉각 시스템 세트의 활성화 시 연료봉 손상에 대한 두 번째 설계 한계는 다음과 같습니다.

연료 피복 온도- 1200℃ 이하;

연료 피복재 산화의 국부적 깊이- 원래 벽 두께의 18%를 넘지 않아야 합니다.

반응된 지르코늄의 비율- 하나의 분배 매니폴드 채널의 연료 요소 클래딩 질량의 1% 이하;

4) MPA 후에 노심 하역 가능성과 원자로에서 공정 채널의 제거 가능성이 보장되어야 합니다.

1.3. 채널의 장점과 단점우라늄-흑연 동력로

우리나라에서 55년 이상의 개발 및 운영 경험을 통해 확인된 채널형 발전로의 주요 장점은 다음과 같습니다.

구조의 붕괴:

원자로 용기 및 증기 발생기의 제조, 운송 및 작동과 관련된 문제가 없습니다.

압력 용기 원자로에 비해 냉각수 순환 회로 파이프라인이 파열되는 경우 사고가 더 쉽습니다.

순환 회로에 많은 양의 냉각수가 있습니다.

지속적인 재급유:

작은 반응성 마진;

동시에 존재하는 핵분열 생성물의 감소

핵심에서;

원자로에서 연료봉이 누출되는 연료 집합체의 조기 감지 및 하역 가능성;

낮은 수준의 냉각수 활동을 유지하는 능력.

코어의 열 저장(흑연 스택):

다양한 루프 채널의 "체스판" 배열을 구성할 때 탈수 루프 채널에서 냉각이 유지된 채널로 열 흐름 가능성;

탈수 사고 시 온도 상승 속도를 줄입니다.

높은 수준의 자연 냉각수 순환으로 인해 동력 장치의 전원이 차단될 때 원자로를 냉각하는 데 오랜 시간이 소요됩니다.

코어에 필요한 중성자 특성을 얻을 가능성.

연료주기 유연성:

낮은 연료 농축;

재생 후 VVER 원자로에서 사용후 연료를 연소하는 능력;

광범위한 동위원소 생산 가능성. 채널 수-흑연 원자로의 단점:

제어 및 관리 조직의 복잡성활성 영역의 크기가 크기 때문입니다.

중성자 균형을 악화시키는 구조 재료의 핵심 존재;

별도의 운반 가능한 장치에서 원자로를 조립하여 건설 현장의 작업량이 증가합니다.

모재 및 용접의 작동 제어 범위를 증가시키고 수리 및 유지 관리 중 선량 비용을 증가시키는 원자로 순환 회로의 분기;

원자로 해체 시 흑연 스택 물질로 인한 추가 폐기물 발생.

2장. RBMK-1000 원자로 설계

2.1. 원자로 설계에 대한 일반적인 설명

화력 3200MW의 RBMK-1000 원자로(그림 2.1)는 경수를 냉각제로 사용하고 이산화우라늄을 연료로 사용하는 시스템이다.

RBMK-1000 원자로는 70kg/cm2의 압력으로 포화 증기를 생성하도록 설계된 이종 우라늄-흑연 비등형 열 중성자 원자로입니다. 냉각수는 끓는 물입니다. 원자로의 주요 기술적 특성은 표에 나와 있습니다. 2.1.

쌀. 2.1. RBMK-1000 원자로가 있는 블록 섹션

원자로를 포함한 장비 세트, 기술적 수단작동을 보장하는 장치, 원자로에서 열에너지를 제거하고 이를 다른 유형의 에너지로 변환하는 장치를 일반적으로 원자력이라고 합니다. 발전소. 핵분열 반응의 결과로 방출되는 에너지의 약 95%가 냉각수로 직접 전달됩니다. 원자로 출력의 약 5%는 중성자를 완화하고 감마선을 흡수하여 흑연으로 방출됩니다.

반응기는 흑연 기둥의 원통형 구멍에 삽입된 일련의 수직 채널과 상부 및 하부 보호판으로 구성됩니다. 경량의 원통형 본체(케이싱)가 흑연 스택의 구멍을 닫습니다.

벽돌은 축을 따라 원통형 구멍이 있는 기둥으로 조립된 정사각형 단면의 흑연 블록으로 구성됩니다. 석조물은 원자로의 무게를 콘크리트 샤프트로 전달하는 바닥 슬래브 위에 놓입니다. 연료 및 제어봉 채널은 하부 및 상부 금속 구조물을 통과합니다.

우리나라에서는 세 가지 유형의 동력로가 개발되어 성공적으로 운영되고 있습니다.

채널 수-흑연 반응기 RBMK-1000(RBMK-1500);

압력 수압 용기 반응기 VVER-1000(VVER-440);

고속 중성자로 BN-600.

다른 국가에서는 다음과 같은 유형의 동력로가 개발 및 운영되었습니다.

가압수형 원자로 PWR;

가압비등수형 원자로 BWR;

채널 중수로 CANDU;

가스 흑연 용기 원자로 AGR.

원자로 노심에 장전되는 연료봉의 수는 5만개에 이른다. 설치, 재장전, 운송 및 냉각의 용이성을 위해 모든 동력로의 연료봉은 연료 집합체(FA)로 결합됩니다. 안정적인 냉각을 위해 연료 집합체의 연료봉은 스페이서 요소에 의해 서로 분리됩니다.

RBMK-1000 및 RBMK-1500 원자로의 연료 요소 및 연료 집합체

정사각형 그리드 피치가 250mm인 RBMK-1000 및 RBMK-1500 반응기의 코어에는 1693 및 1661 프로세스 채널이 있습니다. 연료 집합체는 각 채널의 지지 파이프에 위치합니다. 채널 파이프에 에프재결정 상태의 Zr+ 2.5% Nb 합금으로 제작된 80x4mm, OKH18N10T 강철로 제작된 팁을 확산 용접으로 양면에 부착하여 각 채널이 냉각수 수집기와 단단히 연결되도록 합니다.

이러한 채널 설계를 통해 원자로 가동 중일 때를 포함하여 재장전 기계를 사용하여 핵연료 집합체를 쉽게 장전 및 재장전할 수 있습니다. RBMK-1000 원자로의 채널에는 카세트가 장착되어 있으며, 서로 겹쳐진 두 개의 별도 연료 집합체로 구성되어 있으며 Zr+ 2.5% Nb 합금으로 만들어진 중공 지지대에 의해 단일 전체로 연결되어 있습니다( 에프 15x1.25mm). 지지봉의 공동에는 지르코늄 합금으로 만들어진 별도의 관형 쉘에 에너지 방출 모니터링 센서 또는 추가 중성자 흡수 장치가 위치하여 원자로 노심의 에너지 방출을 평준화하는 역할을 합니다.

그림 1. RBMK-1000 원자로의 FA

각각의 상부 및 하부 연료 집합체(그림 1)는 18개 조각의 평행한 연료봉 묶음으로 구성되며, 고정된 반경 단계를 갖는 동심원으로 배열되어 연료봉의 전체 사용 수명 동안 안정적인 열 제거를 생성합니다. . 연료봉의 고정은 지지 중앙봉으로 형성된 프레임과 각 연료 집합체의 높이를 따라 균일하게 배치된 10개의 스페이서 그리드에 의해 보장됩니다. 스페이서 그리드는 개별 모양의 셀로 조립되어 지점에서 함께 용접되고 테두리로 외부에 고정됩니다. 각 셀에는 0.1~0.2mm 길이의 내부 돌출부가 있습니다. 바깥쪽 줄의 셀에 4개, 안쪽 줄의 연료봉 셀에 5개가 있으며 장력으로 단단히 고정되어 셀을 통과한 연료봉을 고정합니다. 이는 난류 냉각수 흐름의 영향으로 구조의 진동에 의해 여기될 수 있는 셀 내 연료 요소의 방사형 이동을 방지합니다. 이러한 방식으로, 연료 요소 클래딩이 셀의 금속에 닿는 곳에서 프레팅 부식이 발생하지 않습니다. 격자는 스테인리스 오스테나이트 강철로 만들어졌습니다(재료를 지르코늄 합금으로 대체하는 작업이 진행 중입니다). 스페이서 그리드는 지지봉 연료봉 다발을 따라 자유롭게 이동할 수 있지만, 연료봉 축에 대한 그리드의 회전은 제외됩니다.

연료봉은 링 잠금 장치를 사용하여 지지 격자의 한쪽 끝을 부착하고 모양 팁의 컷아웃에 압착됩니다. 연료봉의 다른 쪽 끝은 자유롭게 유지됩니다. 지지 그리드(끝)는 지지 막대의 축 방향 절반에 단단히 부착됩니다.

연료 요소의 일반적인 모습은 그림 2에 나와 있습니다. 연료봉 전체 길이는 3644mm, 연료심 길이는 3430mm이다.

연료봉 피복재와 끝부분의 재질은 재결정 상태의 Zr+1% Nb 합금입니다. 쉘 직경 13.6mm, 벽 두께 0.9mm. 연료는 높이가 지름에 가깝고 끝에 구멍이 있는 소결된 이산화우라늄 덩어리입니다.

연료 기둥의 평균 질량은 3590g이고 최소 밀도는 10.4g/cm 3 입니다.

정제와 껍질 사이의 직경 간격은 0.18-0.36mm입니다. 쉘에서 연료 펠렛은 가스 수집기에 위치한 코일 스프링에 의해 압축되어 가스 핵분열 생성물의 압력을 감소시킵니다. 평균 기하학적 매개변수에서 총 부피에 대한 쉘 아래 자유 부피의 비율은 0.09입니다.