Эксплуатация атомных энергоблоков

Здания и сооружения ядерного острова.

При описании архитектурно-планировочных решений проекта употребляется понятие «ядерный остров». «Ядерный остров» - это неформальный термин, обозначающий комплекс зданий и сооружений, имеющих отношение к эксплуатации и обеспечения экс­плуатации ядерного реактора.

Особые подходы к проектированию и сооружению здания реактора

Основные архитектурные и компоновочные решения по зданию реактора

Схема - Здание реактора является основным зданием энергоблока АЭС, вокруг которого группируются остальные здания и сооружения "ядерного острова" и энергоблока в целом.

По периметру к зданию реактора примыкают следующие сооружения и здания "ядерного острова":

- эстакада транспортного шлюза;

- паровая камера;

- здание управления;

- вспомогательный корпус;

- здание безопасности;

Здание реактора представляет собой сооружение, состоящее из двойной защитной оболоч­ки и внутренних конструкций, размещенных на общей фундаментной плите.

Фундамент здания представляет собой, конечно, сплошную монолитную железобетонную плиту.

Конструктивно двойная защитная оболочка выполнена следующим образом. Внутренняя оболочка - из предварительно-напряженного железобетона, что делает ее несущей конструкцией, хорошо воспринимающей растягивающие напряжения при действии ава­рийного избыточного давления. Металлическая облицовка, устраиваемая по внутренней поверхности, выполняет в этом случае роль лишь герметизирующего элемента. Наружная оболочка выполняется из обычного, ненапряженного железобетона, так как применение последнего нецелесообразно в случае наличия внешних ударных воздействий.

Внутренняя оболочка - сооружение из предварительно напряженного железобетона, со­стоящее из цилиндрической части и полусферического купола.

Внутренняя оболочка вместе с вертикальными ограждающими конструкциями до отметки 0,00, а также с фундаментной плитой образуют герметичный объем, прочность которого обеспечивается при максимальной проектной аварии с потерей теплоносителя.

Наружная оболочка выполняется из монолитного железобетона с армированием без пред­варительного напряжения. Оболочка состоит из цилиндрической части и полусферического купола, на котором размещены баки системы пассивного отвода тепла. Для размещения и обслуживания баков на сферической части оболочки вы­полнены кольцевые перекрытия на отметках, опирающиеся на систему концентрических кольцевых стен, внешняя из которых является продолжением цилиндра оболочки.

Внутренние строительные конструкции здания размещаются в объеме, ограниченном вну­тренней оболочкой и фундаментной плитой здания. Внутренние строительные конструк­ции выполнены из монолитного железобетона и включают в себя шахту реактора, бас­сейны для топлива и внутрикорпусных устройств, три промежуточных перекрытия и вертикальные конструкции стен и колонн.

Шахта реактора и бассейны представляют собой единое монолитное железобетонное соо­ружение.

Опорная ферма предназначена для крепления реактора в бетонной шахте. Опорная ферма воспринимает усилия от опорного кольца корпуса реактора, которые вызваны весом реак­тора, компенсационными и аварийными нагрузками трубопроводов. Опорная ферма пред­ставляет собой металлоконструкцию из радиально расположенных балок коробчатого се­чения, объединенных снизу поясом, а снаружи жесткой обечайкой. Внутреннее про­странство опорной фермы заполняется серпентенитовым и обычным бетоном.

Первичная защита шахты реактора состоит из так называемой “сухой” защиты и биологи­ческой защиты. “Сухая” защита предназначена для обеспечения радиационно-тепловой защиты шахты реактора (строительного бетона) и выполняется из блоков серпентенитово­го бетона. Биологическая защита служит для снижения уровня излучения от реактора в зону патрубков и к главному разъему корпуса реактора. Элементы биозащиты представ­ляют собой металлические короба, заполненные засыпкой, ослабляющей ионизирующие излучения. Железобетонные стены шахты реактора являются вторичной защитой.

Парогенератор устанавливается на две опорные конструкции, которые включают в себя, помимо прочего, роликовые опоры, позволяющие парогенератору перемещаться в про­дольном и поперечном направлениях при термическом расширении трубопроводов глав­ного циркуляционного контура. Для восприятия сейсмических нагрузок, действующих на парогенератор в горизонтальном направлении, предусмотрена система амортизаторов.

Стены и колонны выполнены из монолитного железобетона. Толщина стен определяется требованиями защиты от радиации и соображениями прочности.

Площадки обслуживания и лестницы к ним выполнены из стальных конструкций. Основ­ная эвакуационная лестница - в монолитном железобетоне.

Вспомогательный корпус. 

Во вспомогательном корпусе размещаются вспомогательные системы первого контура, системы спецгазоочистки и спецводоочистки, системы обработки отходов, вентиляцион­ные системы зоны контролируемого доступа.

Вспомогательный корпус относится к зоне контролируемого доступа, поэтому толщины строительных конструкций определяются не только по расчету на прочность, но и в соот­ветствии с требованиями радиационной защиты.

Несущие и ограждающие конструкции здания - монолитные железобетонные наружные, внутренние стены и перекрытия.

Внутренние стены и перегородки - из монолитного железобетона. Наружные сте­ны рассчитаны на внешние экстремальные воздействия.

Здание управления.

Здание управления предназначено для размещения в нем электротехнических и измери­тельно-коммуникационных систем, обеспечивающих контроль за управлением энергобло­ка как в режиме нормальной эксплуатации, так и в аварийных режимах. В помещениях здания управления помимо указанных систем размещаются блочный и резервный пункты управления. Несущие и ограждающие конструкции здания управления — монолитные железобетонные наружные, внутренние стены, перекрытия и внутренние колонны. Внутренние стены и перегородки — из монолитного железобетона толщиной от 200 мм и более. Наружные сте­ны имеют толщину 600 мм, стены рассчитаны на внешние экстремальные воздействия. Посколь­ку в здании нет радиоактивных систем и оборудования, толщина стен и перекрытий опре­делены прочностным расчетом.

Помимо систем и оборудования, обеспечивающих контроль и управление, в зда­нии управления находятся баки с запасом химически обессоленной воды, используемой в основном технологическом процессе. Баки с обессоленной водой технологически относятся к паровой камере.

Паровая камера

Паровая камера предназначена для размещения оборудования и трубопроводов системы питательной воды (конденсата турбины, возвращаемого в парогенераторы), системы по­дачи обессоленной воды (т.е. пополнения воды в технологическом контуре из внешних запасов), а также системы защиты парогенераторов от избыточного давления.

Запасы обессоленной воды находятся в баках, расположенных частично - рядом со здани­ем паровой камеры, частично -в здании управления

Несущие и ограждающие конструкции паровой камеры представляют собой монолитные железобетонные наружные и внутренние стены, а также перекрытия. Наружные стены рассчитываются на все внешние экстремальные воздействия.

Обеспечение устойчивости оснований и фундаментов зданий и соо­ружений.

При разработке архитектурной части проекта в качестве первоочередной ставится и задача обеспечить работоспособность и безопасность атомной станции за счет устойчивости оснований и фундаментов зданий и сооружений, т.е за счет ограничения вертикальных и горизонтальных смещений и кренов.

Оценка несущей способности основания под фундаментными плитами, проверка устойчи­вости сооружений на сдвиг и опрокидывание, расчет осадок и кренов сооружений выпол­нен в рамках инженерных методик, регламентированных нормативными документами

Все подошвы фундаментов ядерного острова располагаются ниже глубины сезонного про­мерзания грунта.

Расчет фундаментов выполняется с учетом динамических нагрузок при землетрясении.

Предусматриваеся визуальный и инструментальный мониторинг оснований, фундаментов и строительных конструкций.

Другие здания и сооружения.

Здание турбины можно считать основным среди зданий и сооружений, не относящихся к «ядерному острову»

Здание турбины предназначено для размещения систем и оборудования второго контура, связанного с выдачей мощности.

В здании турбины размещаются турбоустановка, питательные насосы, деаэратор, вспомо­гательное оборудование.

Здание турбины расположено по оси реактора. Между зданием турбины и зданием реакто­ра организован противопожарный проезд.

Фунда­мент турбоагрегата выполняется виброизолированным в монолитном железобетоне с гиб­кой арматурой. Фундамент спроектирован таким образом, чтобы его конструкция и по­перечные сечения элементов обеспечивали:

- низкий уровень вибрации корпусов турбоагрегата на рабочей частоте;

- сведение к минимуму уровня вибрации, передаваемой от турбоагрегата через фун­дамент примыкающим конструкциям здания турбины и основанию;

- сейсмостойкость турбоагрегата и самого фундамента, то есть ограничение задан­ными величинами кинематических перемещений элементов системы турбоагрегат-фундамент и обеспечение прочности при проектном землетрясении;

- ограничение и/или возможность регулирования статических деформаций фунда­мента в местах опирания корпусов подшипников турбоагрегата с целью сохране­ния его центровки при тепловых, осадочных и других перемещениях и деформаци­ях опорных строительных конструкций или основания;

- несущую способность и ограничение деформаций фундамента в целом и его эле­ментов при действии особых (аномальных) нагрузок: короткого замыкания на гене­раторе, вылете лопаток роторов низкого давления и др.

Надземная часть здания турбины принята каркасного типа с несущими колоннами из мо­нолитного железобетона.

Наружные стены до определенной отметки выполняются из монолитного железобетона с утеп­лителем и облицовкой профлистом, выше — могут быть из облегченных металлических панелей.