Технодогический процесс замены ТК Обоснование необходимости МЗТК
Необходимость замены технологических каналов
Технологический канал реактора РБМК-1000 является ответственным конструкционным элементом активной зоны и контура многократной принудительной циркуляции (КМПЦ), к которому предъявляется требования сохранения работоспособности на протяжении всего срока эксплуатации реактора.
В процессе эксплуатации реакторной установки РБМК-1000 под воздействием нейтронного облучения, температурного режима, претерпевают значительные структурные изменения.
Под воздействием эксплуатационных факторов (водный теплоноситель при температуре до 2850С и давлении до 8 МПа, облучение потоком нейтронов до 3.5*1013 1/(см2 *с) с энергией Еn ³1МэВ), канальные трубы (сплав циркония с 2,5% ниобия) и графитовая кладка, меняют геометрические размеры и физико-механические свойства.
Одновременно, под действием температуры и облучением потоком быстрых нейтронов происходит изменение формы графитовых блоков. Уменьшается диаметр отверстия и высота графитового блока (усадка). Поскольку для труб технологического канала геометрические изменения в процессе эксплуатации реализуются в виде удлинения и увеличения внутреннего диаметра, то в итоге происходит уменьшение диаметрального зазора в системе ТК - графитовая кладка и уменьшение высоты колонн графитовой кладки.
ТК представляет собой сварную трубную конструкцию из стали 0Х18Н10Т, центральная часть - цирконий с 2.5 % ниобия (сплав 125). Переходник сталь - цирконий соединяется с частью технологического канала, с циркониевой частью технологического канала электронно-лучевой сваркой. На центральной части технологического канала надеты разрезные графитовые кольца двух видов. Первый вид колец имеет плотный контакт с технологическим каналом и зазор с графитовой кладкой, второй вид — зазор с технологическим каналом и плотный контакт с графитовой кладкой. Кольца последовательно чередуются. Такая конструкция колец придаёт им свойства, при помощи которых в пределах зазора компенсируются деформации, возникающие в системе технологический канал - графитовая кладка под действием температуры и облучения. Наличие зазора позволяет конструкции выполнять свои функции, заложенные проектом.
На момент проектирования реактора, исходя из имевшихся сведений о свойствах графита и циркония, а также нейтронно-физических и тепловых расчётов номинальный диаметральный зазор был установлен равным 3 мм. (2,7 мм среднее значение в поле допусков). Предполагалось, что полного выбора зазора за время проектного ресурса (30 лет) не произойдёт.
Разброс фактических свойств материала труб и графита оказался выше проектного, что вызывает преждевременное исчерпание зазора. В связи с этим было переоценено время исчерпания технологического зазора: указан срок 18-20 лет.
Характер изменения геометрических размеров (диаметр отверстия графитовой колонны и внутренний диаметр технологического канала) по высоте подобен характеру распределения плотности нейтронного потока, то есть изменение диаметров носит двугорбый характер. Вследствие этого исчерпание зазора происходит сначала в двух точках, на пиках этих горбов при дальнейшей эксплуатации область исчерпания зазора увеличивается от центра активной зоны к краям.
Возникновение локального контакта между технологическим каналом и графитовой кладкой приводит к появлению дополнительного напряжения в графитовых блоках, их преждевременному растрескиванию, искривлению кладки в целом и сокращению срока службы реактора. Заклинивание каналов в графитовых блоках может привести к заклиниванию каналов и в осевом направлении.
Опыт эксплуатации уран - графитовых реакторов и проведённые оценки показывают, что в отсутствие контакта и при обеспечении проектного температурного режима срок службы графитовой кладки может быть увеличение не менее чем на 5-10 лет больше проектного.
| На главную |