Атомный энергоблок на «паузе»

05.06.15 10:01

Реактор: перезагрузка

Энергоблок на быстрых нейтронах БН-600 включен в энергосистему в 1980 г. и с тех пор переживает 69-ю микрокампанию. Микрокампаниями атомщики называют периоды между двумя загрузками топлива в реактор. Такие перегрузки в соответствии с технологическими требованиями происходят дважды в год — весной и осенью.

Обыватель может представить себе людей в свинцовых скафандрах, подкидывающих в топку реактора лопатами ядерное топливо, но, конечно, на самом деле процесс перегрузки выглядит принципиально иначе. Во-первых, активная зона реактора представляет собой строго организованную, упорядоченную конструкцию, состоящую из тепловыделяющих сборок (ТВС). В каждой ТВС — пакет тепловыделяющих элементов (твэлов), в которых содержится ядерное топливо (как правило, двуокись урана), сформированное в виде «таблеток», диаметром порядка 6 миллиметров.

У каждой тепловыделяющей сборки есть чехол, головка для захвата и хвостовик. Эти вспомогательные элементы и позволяют удалять отработавшие ТВС и устанавливать новые с помощью специальных механизмов, без непосредственного участия человека.

Процесс запускается и контролируется с дистанционного пульта управления перегрузкой, где работают два оператора — управляющий и контролирующий. Прежде центральным элементом пульта была картограмма, по-прежнему висящая на стене, но уже как музейный экспонат. Сегодня информация выводится на современные дисплеи, с помощью которых операторы видят все механизмы, обеспечивающие извлечение и перемещение ТВС, а также движение топлива по тракту.

Извлечение одной сборки из реактора занимает около 5 мин. Цепочка механизмов плавно достает ТВС из активной зоны и помещает в барабан отработанных сборок. Потом из барабана свежих сборок берется новая ТВС и следует на свое место. В общей сложности за одну сезонную перегрузку заменяют порядка 150 сборок, весь процесс занимает 10–14 дней.

 

Топливный «Прорыв»

Нынешняя перегрузка топлива необычна тем, что наряду с традиционными сборками, содержащими оксидное топливо, в реактор помещены две экспериментальные сборки, содержащие нитрид урана.

Экспериментальное СНУП-топливо (смешанное нитридное уран-плутониевое) изготавливается в г. Северск Томской обл. в рамках проекта «Прорыв». Его планируется использовать в качестве основного топлива для реакторов нового типа «БРЕСТ» (быстрый реактор со свинцовым теплоносителем). В общей сложности на БАЭС проходят испытания девять таких сборок, первую уже выгрузили из реактора — в ближайшие месяцы будет проводиться ее исследование. 

Эксперты стараются не делать преждевременных выводов относительно характеристик нового топлива до получения экспериментального подтверждения. Теоретические же расчеты поистине впечатляют. Молекула СНУП-топлива значительно компактнее, чем молекула оксидного, что обеспечивает большую концентрацию топлива в активной зоне. Но главное достоинство перспективного продукта — возможность переработки отработанного топлива на специальной площадке при атомной станции, без необходимости транспортировки в другие регионы.

По сравнению с МОКС-топливом (смешанное оксидное уран-плутониевое) СНУП выглядит даже более перспективным с точки зрения создания замкнутого топливного цикла. Его коэффициент воспроизводства составляет 1,4 (вместо 1,2 – для МОКС) — это значит, что конверсия урана-238 в плутоний-239 на СНУП-топливе может быть на 20% выше.

На БАЭС с интересом участвуют в испытаниях для проекта «Прорыв». Не исключено, что топливо нового типа может стать базовым и для перспективного блока станции БН-1200.

 

Успеть за две недели

Дважды в год — в периоды перегрузки топлива — у ремонтного персонала атомной станции начинается горячая пора. Паузы в работе энергоблока по полной программе используются для проведения планово-предупредительных ремонтов турбогенераторного, насосного и трубопроводного оборудования. Это один из ключевых моментов с точки зрения обеспечения надежной и безопасной работы станции. Причем более сложные и затратные по времени мероприятия (капитальный ремонт), как правило, проводятся весной, а текущий ремонт — осенью.

Каждый турбогенератор раз в четыре года претерпевает капитальный ремонт. Турбины ремонтируют один раз в шесть лет. Это позволяет восстановить состояние оборудования до практически нового, увеличить его ресурс.

Разобранные на время ремонта генераторы и турбины позволяют наглядно увидеть устройство этих агрегатов. Взгляду открываются обычно скрытые обмотки статора и водоподводящие шланги из фторопласта. Отдельно лежат впечатляющих размеров роторы: турбины — около 3 м в диаметре и генератора — около 1 м в диаметре. Несмотря на меньшие габариты, доставать ротор из генератора все же сложнее из-за маленьких зазоров. Впрочем, на БАЭС это технология отработана, накоплены компетенции, созданы специальные приспособления для извлечения (их называют «железной дорогой»). Благодаря этому ремонт сложного и тонкого оборудования здесь все-таки считают скорее рутиной, нежели стихийным бедствием.

Комплекс ремонтных работ включает различные виды контроля состояния оборудования, в том числе визуальный, ультразвуковой, контроль гамма-лучами и другие. При необходимости детали дефектуются и заменяются на новые.

В этом году проблемных участков обнаружено немного. Дело в том, что в 2009 г. в рамках продления срока эксплуатации энергоблока № 3 была выполнена масштабная модернизация оборудования машзала с заменой наиболее напряженных узлов. Однако, несмотря на хорошее состояние, очередными планово-профилактическими ремонтами здесь никогда не пренебрегают. Атомная энергетика вообще ни в чем не терпит надежды «на авось».

 

Подготовиться к выдаче мощности

К остановке энергоблока принято приурочивать и работы на открытом распределительном устройстве (ОРУ), обеспечивающем выдачу мощности БН-600 в единую энергосистему.

ОРУ 220 кВ подверглось масштабной модернизации в рамках подготовки к пуску четвертого энергоблока БАЭС — БН-800. В соответствии с требованиями РДУ, с вводом блока в работу изменились токи короткого замыкания на системе шин. Это потребовало замены старых воздушных выключателей на современные — элегазовые. В общей сложности на данном распредустройстве заменено уже порядка 85% оборудования.

На ОРУ 110 кВ работы начались не так давно, сейчас здесь устанавливают новые выключатели, планируется планомерная замена трансформаторов тока всех линий, разъединителей и т.д. При этом модернизация коснется не только физически изношенного оборудования, но и морально устаревающего.

 

Тренировка навыков

Оперативный персонал БАЭС во время ремонтов и перегрузки топлива тоже не скучает и не уходит единовременно в отпуска. В соответствии с графиком обучения, охватывающим весь календарный год, вахты проходят отработку навыков на случай возникновения самых непредсказуемых, как говорят атомщики, «запроектных» аварий.

Для обучения на станции создан специальный тренажер, который с помощью математического моделирования воссоздает различные вероятные и невероятные отказы и дальнейшее «поведение» узлов и механизмов. Идея использования тренажеров для подготовки операторов возникла в СССР после Чернобыльских событий. Нынешняя версия тренажера — исторически уже вторая на БАЭС.

К примеру, разлив натрия — ситуация практически невозможная с учетом нескольких степеней защиты, использованных на блоке. Тем не менее, операторы должны быть готовы к ликвидации такой аварии так же, как и к устранению элементарных отказов. Без тренажера отработать подобные навыки и довести их до автоматизма было бы невозможно.

Таким образом, пока энергоблок «стоит на паузе», персонал различных подразделений станции интенсивно работает над обеспечением безопасности его работы в следующем полугодовом периоде.

 

Екатерина Зубкова

Фото автора и Сергея Тена

На заставке: разобранный турбогенератор

Читайте также: