БН-600: возраст трудовой зрелости

02.03.15 09:39

Врожденная безопасность

Конструкционно-технологические особенности реактора БН-600 («Быстрый Натриевый» мощностью 600 МВт / эл.) обеспечивают надежность и безопасность его работы во всех режимах эксплуатации, включая гипотетический сценарий с невероятным сочетанием самых тяжелых и немыслимых технологических факторов. Он обладает свойством самозащищенности: то есть, при отклонении от нормального режима работы останавливает ядерную реакцию сам, в силу естественных законов природы, даже если не получит команду от человека или автоматики. В корпусе реактора отсутствует высокое давление (оно всего лишь чуть выше обычного атмосферного), а сам корпус состоит из двух (основного и страховочного), вложенных друг в друга по принципу матрешки. К тому же реактор имеет интегральную компоновку: все оборудование первого контура, подвергающееся радиационному воздействию, заключено внутрь его корпуса. Большая теплоемкость и большой температурный запас у теплоносителя — жидкого натрия — в течение нескольких суток не позволит реактору перегреться, даже если он останется вообще без охлаждения.

Также БН-600 — один из наиболее экологически чистых типов реакторов, не оказывающих вредного воздействия на окружающую среду и здоровье населения.

Для справки: реакторы на быстрых нейтронах бывают с разным типом теплоносителя, который закладывается в их название: БН (Быстрый Натриевый), СВБР (Свинцово-Висмутовый Быстрый Реактор), БРЕСТ (Быстрый РЕактор со Свинцовым Теплоносителем)
 

Путь к долголетию

Поскольку на момент пуска БН-600 не имелось фактических данных о «поведении» материалов и уникального оборудования в перспективе их длительной работы (такие сведения дает только эксплуатация энергоблока), создатели БН-600 назначили расчетный срок исходя из минимального уровня — 30 лет.

Исходными посылами к рассмотрению возможности продления расчетного срока эксплуатации БН-600 стали успешные технико-экономические, технологические и экологические показатели его работы.

Несведущему человеку фраза «продление расчетного срока эксплуатации» представляется так: проектировщики теоретически назначили ресурс, а затем экспертиза реального состояния оборудования показала, что оно может проработать добавочный период времени... Но подобный подход имеет место только для тех элементов, которые невозможно заменить (например, корпус реактора). В остальном же атомный энергоблок вполне допускает обновления — причем это не только возможность, но даже необходимость: ведь для получения лицензии на дополнительный срок эксплуатации энергоблок должен удовлетворять ныне действующим требованиям, предъявляемым к современным АЭС.

Более чем за десятилетие до завершения расчетного срока на Белоярской АЭС начались работы по подготовке к продлению эксплуатации БН-600. Требовалось исследовать реальное состояние незаменяемого оборудования на предмет возможности дальнейшей эксплуатации и заменить все прочее оборудование, выработавшее ресурс, причем совместить эту замену с модернизацией.

В мировой практике продление расчетных сроков эксплуатации реакторов до 45-50 лет — привычное дело, в США осваивается уже 60-летний «горизонт». Однако опыт продления работы энергоблока с быстрым реактором имелся только у французов (небольшой реактор «Феникс»). Поэтому для БН-600 потребовалась разработка новых специализированных методик.

 

Современная начинка энергоблока

Существенно осовременила энергоблок модернизация почти всех систем: информационно-вычислительной, радиационного контроля, возбуждения турбогенераторов, противопожарной... В основном это переход на современную элементную базу, повышение быстродействия и надежности работы систем, улучшение достоверности и качества передаваемой информации, а также дополнительные функциональные возможности по контролю и управлению оборудованием.

Выполнен комплекс работ по повышению сейсмостойкости оборудования и сооружений: например, сейсмостойкость трубопроводов повышена путем изменения характеристик пружинных подвесок.

Ряд систем, важных для безопасности, по современным требованиям усилен дополнительными дублирующими элементами. Так, в системе аварийного электроснабжения собственных нужд энергоблока вдобавок к двум проектным выполнен еще один, третий канал надежного электропитания. А к системе противоаварийной защиты реактора добавлен еще один независимый комплект.

 

Реакторный зал БН-600

 

Новые системы безопасности

В ходе модернизации появились на БН-600 и принципиально новые, не предусматривавшиеся ранее проектом системы, важные для безопасности. Одной из них стал резервный пункт управления энергоблоком. Он введен вдобавок к основному — блочному щиту управления и к местным щитам соответствующего оборудования, и позволяет оперативному персоналу при необходимости управлять процессом остановки и расхолаживания реактора из отдельного помещения.

Была создана дополнительная система противоаварийного расхолаживания остановленного реактора на основе воздушного теплообменника. Проектные системы предусматривают отвод остаточного тепловыделения через штатные устройства второго и третьего контуров энергоблока. В дополнение к ним была внедрена система расхолаживания реактора путем передачи тепла в окружающий воздух через специальный теплообменник.

 

Добавочная мощность

Ряд модернизационных решений, помимо безопасности и надежности блока, существенно повысил его экономические характеристики, КПД, коэффициент использования установленной мощности. Например, уже третью модернизацию с момента пуска претерпела активная зона реактора: усовершенствование материалов, конструкции, характеристик ядерного топлива и стержней системы управления и защиты повысили эксплуатационный ресурс, глубину «выгорания» топлива, время его использования в реакторе. 

Основные потери КПД энергоблока приходятся на вращающиеся машины (турбогенераторы), и здесь тоже достигнут весомый эффект. Современные машиностроительные технологии позволили заменить лопатки турбин на более длинные — тем самым увеличилась вырабатываемая мощность.

В результате этих мероприятий располагаемая электрическая мощность энергоблока возросла с 600 до 625 МВт.

 

Машзал

 

Новые перспективы

Замена и модернизация всего оборудования были выполнены в 2005–2010 гг. Причем благодаря тщательному планированию операций и применению новых методов интенсификации труда все работы удалось совместить с периодами плановых ремонтов, то есть без дополнительных простоев энергоблока. Наиболее масштабной работой стала замена всех модулей парогенераторов. С участием программы международного сотрудничества TACIS была заменена на лучшие зарубежные модели арматура пароводяного контура.

К получению в 2010 г. лицензии Ростехнадзора на дополнительный срок работы до 2020 г. с возможностью последующего продления БН-600 вышел не только полностью соответствующим современным требованиям по надежности и безопасности, предъявляемым к блокам-новостройкам АЭС, но и повысившим свою экономическую эффективность. Сейчас уже ведутся подготовительные работы для получения следующей лицензии, на дополнительный срок до 2025 или даже до 2030 г.

БН-600 не только производит порядка 10% электроэнергии в Свердловской обл., обеспечивая теплоснабжение г. Заречного, но и участвует в решении стратегической задачи атомной отрасли — перехода к новой технологической платформе на основе замкнутого ядерно-топливного цикла. Дальнейшей успешной работы тебе, атомный юбиляр!

 

Роман Топорков

На заставке: энергопуск (первое включение в энергосистему) блока №3 (БН-600)

Фото предоставлены автором

Читайте также: