MKER

Multiloop Channel Power Reactor (MCER)  je řada energeticky varných [1] [2] uran-grafitových reaktorů třetí generace s přirozenou cirkulací chladiva, vyvinutá v letech 1990–2000. Reaktory MKER jsou evolučním vývojem řady kanálových reaktorů RBMK s přihlédnutím ke zkušenostem získaným při provozu těchto reaktorů a také k moderním bezpečnostním požadavkům JE. Reaktory MKER byly vyvinuty především pro nahrazení vyřazených energetických bloků reaktory RBMK.

Vývoj projektů pro reaktorovnu MKER prováděl společný tým specialistů z institutů NIKIET , VNIPIET , NRC „Kurčatov Institute“ a moskevské pobočky Atomenergoproekt za účasti specialistů z Leningradské JE .

Historie designu. Vlastnosti reaktorových instalací

Práce na návrhu reaktoru začaly v roce 1989 [3] . V roce 1992 na soutěži na náhradní reaktorové instalace v JE Leningrad představili vývojáři projekt uranovo-grafitového kanálového reaktoru MKER-800. [2] V procesu vývoje reaktoru MKER-800 byly zohledněny zkušenosti s provozováním vodních grafitových kanálových reaktorů řady RBMK a důraz byl kladen na zlepšení pasivních bezpečnostních systémů reaktorové elektrárny, jakož i zlepšení prostředků prevence a lokalizace možných nehod. Do konstrukce reaktoru MKER-800 byla zavedena řada novinek, zejména: ve srovnání s reaktory řady RBMK byl zvýšen počet nezávislých smyček vícenásobné smyčky s nuceným oběhem (MPC), což umožnilo snížit maximální průměr potrubí cirkulační smyčky do 300 mm [4] . Z důvodu přirozené cirkulace chladiva byla ze systému KPMC vyřazena hlavní oběhová čerpadla (MCP), cirkulace je zesílena díky proudovým čerpadlům ( vstřikovačům ). Zhutnění vícenásobné smyčky nuceného oběhu umožnilo uzavřít reaktorovnu do hermetického kontejnmentu . Střídavé napojení palivových kanálů na rozdělovací rozdělovače umožnilo zajistit odvod tepla sousedními kanály v případě možné ztráty chladiva a zničení rozdělovače, čímž se vyloučilo zahřívání paliva ke ztrátě těsnosti pláště. Díky implementaci optimálního poměru uran-grafit poskytl MCER zlepšení neutronových charakteristik reaktoru a zvýšil samoochranné vlastnosti aktivní zóny reaktoru , zejména [5] [3] :

• záporné součinitele reaktivity páry a výkonu , což eliminuje samovolné zrychlení reaktoru se zvýšením výkonu a se snížením průtoku chladiva;
• negativní vliv dehydratace aktivní zóny, která v případě ztráty chladiva v počáteční fázi havarijního procesu zajišťuje pokles výkonu reaktoru;
• nepřítomnost vnitřních příčin, které by mohly vést k uvolnění celkové reaktivity větší než je zlomek zpožděných neutronů ;
• nedostatečná rezerva reaktivity pro vyhoření v důsledku použití doplňování paliva za pohybu;
• negativní vliv dehydratace chladicího okruhu řídicího a ochranného systému (CPS) v podkritickém stavu reaktoru.

V polovině 90. let byl na základě reaktoru MKER-800 vyvinut projekt MKER-1000. Reaktorová elektrárna MKER-1000 je konstrukčně podobná reaktoru MKER-800, nicméně z důvodu zvýšení tepelného výkonu reaktoru na 3000 MW byla v konstrukci reaktoru provedena řada změn pro zajištění potřebného režimu chlazení aktivní zóny. . Za tímto účelem byl navýšen celkový počet palivových kanálů na 1824, pro zesílení přenosu tepla v technologických kanálech, škrcení palivových kanálů umístěných na periferii byly použity distanční mřížky se zesilovači přenosu tepla podobnými těm, které se používají v reaktorech RBMK-1500. jádro bylo aplikováno [3] .

V roce 2001 bylo v Leningradské JE vypsáno další výběrové řízení na výměnu kapacit za reaktory RBMK-1000, ve kterém hlavní vývojář reaktorů MKER, NIKIET pojmenovaný po V.I. N. A. Dollezhal. Za pouhých šest měsíců vývojář s využitím zkušeností z projektování reaktorů MKER-800 a MKER-1000 vyvinul nový design reaktoru MKER-1500 s elektrickým výkonem instalace 1500 MW [6] . Hlavním rysem reaktorové elektrárny MKER-1500 bylo zavedení MCP do tepelného okruhu (obdoba tepelných okruhů reaktorových elektráren RBMK -1000 a 1500) pro spolehlivé chlazení reaktoru. Zařazení MCP do tepelného okruhu MKER-1500 bylo způsobeno tím, že podle studií se ukázalo, že tepelný výkon reaktoru 3000 MW byl limit, který je vhodné odstranit do přirozená cirkulace chladicí kapaliny, zesílená tryskovými vstřikovači [6] . Proto v reaktoru MKER-1500, který měl vyšší tepelný výkon, bylo navrženo chlazení aktivní zóny při provozu energetického bloku nuceným oběhem chladiva vyvíjeného oběhovými čerpadly.

Podle výsledků soutěže bylo zjištěno, že energetický blok s MKER-1500 splňuje všechny bezpečnostní požadavky, navíc je o 15-20 % levnější než energetický blok s reaktorem VVER-1500, na jehož návrhu se rovněž podílel ve výběrovém řízení v JE Leningrad na výměnu kapacity.

Charakteristika reaktorů MKER

Popis RP MKER-800 (1000)

Reaktorové elektrárny (RI) s MKER-800 a MKER-1000 zahrnují reaktor příslušného výkonu, CMPC s jeho zařízením a systémy obsluhující reaktorovnu. KMPTS se skládá z 8 bubnových separátorů rozdělených na polovinu přepážkami s 32 cirkulačními smyčkami, které jsou k nim připojeny (čtyři smyčky pro každý bubnový separátor). Cirkulační smyčky jednoho bubnového separátoru jsou ve vodě spojeny propojkami. Cirkulační okruh MKER-800 (MKER-1000) se tedy skládá z 16 smyček nezávislých na vodě [3] . Toto uspořádání umožnilo snížit maximální průměry potrubí cirkulačního okruhu na 300 mm. Studie tepelně-hydraulických parametrů reaktorových elektráren s MKER-800 a MKER-1000 ukázala, že tepelný výkon reaktoru až 3000 MW může být odstraněn chladivem v režimu přirozené cirkulace chladiva, zesílené injektory s 1580 šestimetrovými palivovými soubory podobnými souborům RBMK-1000 [3] .

Na každém spádovém potrubí jsou instalovány injektory na reaktorové elektrárně MKER-800 (1000), kterými je odváděna separovaná cirkulující voda ze separátoru. Ze vstřikovače voda pod tlakem 7,06 MPa (MKER-800) a 6,86 MPa (MKER-1000) vstupuje do rozdělovacího potrubí, ze kterého je distribuována palivovými kanály prostřednictvím vodních komunikací. Vytváření přídavného tlaku ve vstřikovači, rovného 0,2 MPa (MKER-800) a 0,4 MPa (MKER-1000), se provádí napájecí vodou, která je do trysky vstřikovače přiváděna napájecími čerpadly. V palivových kanálech se voda ohřívá a částečně přeměňuje na páru. Směs pára-voda vstupuje potrubím do odlučovače páry, kde se rozděluje na vodu a páru. Oddělená pára výstupními parovodem, na kterém jsou instalovány uzavírací ventily a hlavní pojistné ventily, vstupuje do hlavních parovodů přivádějících páru do turbínového bloku energetického bloku [3] . Na potrubí, které odvádí páru z reaktoru a přivádějí vodu do reaktoru, jsou instalovány rychloběžné uzavírací ventily, které je nutné v případě havárií způsobených prasknutím potrubí uzavřít, čímž dojde k lokalizaci havárie do jedné smyčky.

Reaktorovna, hlavní zařízení pomocných systémů ovlivňujících bezpečnost i tankovací komplex jsou umístěny v kontejnmentu o vnitřním průměru nejvýše 55,5 metru. Kontejnment je vyroben ze dvou válcových kontejnmentových plášťů: vnitřního kovového pláště určeného pro maximální přetlak 0,2 MPa při havárii a vnějšího železobetonového bez předpětí, určeného pro všechny extrémní vnější vlivy, s řízenou prstencovou mezerou mezi skořápky [3] .

Tankování paliva může být prováděno jak při odstávce, tak v provozním reaktoru vykládacím a nakládacím strojem, který je součástí tankovacího komplexu, aniž by došlo ke snížení výkonu samotné instalace.

Biologická ochrana reaktoru sestávající z reflektoru , kovových konstrukcí s ochrannými materiály, betonové stěny šachty reaktoru, prstencového zásobníku vody, ocelových ochranných bloků je navržena tak, aby v centrální hale provozního reaktoru , ekvivalentní dávkový příkon nepřesahuje 8 nSv /s (2,9 mrem /h), což v případě potřeby poskytuje možnost pobytu v centrální hale [3] .

Pro zachování integrity vnitřního kontejnmentu v případě těžké nadprojektové havárie je zajištěn pasivní tlakový odlehčovací systém s filtrací. Při překročení projektovaného tlaku v kontejnmentu reaktorového zařízení se směs páry a plynu přes průtržný kotouč dostává do tlakového odlehčovacího systému s filtrací. Systém zajišťuje jak kondenzaci páry, tak zadržování pevných radionuklidů štěpných produktů a aktinidů v hromadném štěrkovém zásypu. Pro čištění výpustí do životního prostředí od plynných a těkavých štěpných produktů je k dispozici filtrační stanice s aerosolovými a jódovými filtry a pasivní zařízení pro sušení směsi plynu a vzduchu.

Poznámky

1. ↑ B.V. Lysinkov. U počátků jaderného průmyslu. Sborník článků . — 2., doplněno a přepracováno. - Moskva: FSUE NIKIET, 2007. - 500 výtisků.
2. ↑ 1 2 Adamov E.O. Journal "Atomic Energy" Volume 76. Issue 4. // Směr kanálu reaktorového inženýrství: stav a vyhlídky . - Moskva: Atomizdat, 1994. - 1480 výtisků.  — ISBN 0004-7163.
3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Abramov M.A. et al. Kanálový jaderný reaktor RBMK // . - Moskva: GUP NIKIET, 2006. - 632 s. — ISBN 5-98706-018-4 .
4. ↑ B.A. Gabaraev, Yu.S. Čerepnin. Inovativní návrhy jaderných reaktorů . JSC "Řády Lenina NIKIET pojmenované po N.A. Dollezhal" (26. března 2009). Datum přístupu: 24. listopadu 2020. (neurčitý)
5. ↑ Pod generálem vyd. JIŽNÍ. Dragunov. Před stoletím: NIKIET - 60 let // [1] . - Moskva: NIKIET, 2012. - 2500 výtisků.  — ISBN 978-5-98706-062-9 .
6. ↑ 1 2 Bulletin pro atomovou energii č. 12 // [2] . - Moskva: Atomium Corporate Media Center (FSUE "TsNIIatominform"), 2005. - S. 30-33. — 95 s. - 1001 výtisků.  — ISBN 1811-7864.