RBMK-1500 reaktoriaus konstrukcija ir ypatumai

RBMK reaktorių ypatumai 

Ignalinos AE konstrukcija yra pažangiausia tarp RBMK reaktorius eksploatuojančių jėgainių. Palyginti su Černobylio AE, Ignalinos jėgainė buvo galingesnė, joje sumontuotos patobulintos avarijų lokalizacijos bei avarinio reaktoriaus aušinimo sistemos. Pagal kitus parametrus Ignalinos AE labai panaši į kitas elektrines, turinčias RBMK reaktorius. Ignalinos AE buvo „verdančiojo vandens“ jėgainių tipo. Reaktorių aušinantis vanduo, jam tekant per aktyviąją zoną, užvirinamas ir iš dalies paverčiamas garu (žr. schemą apačioje). Perėjęs per reaktorių vandens ir garo mišinys patenka į didelius būgninius separatorius, esančius virš aktyviosios zonos. Čia nuo vandens atskirtas garas tiekiamas į garo turbinas. Atidavęs dalį savo energijos turbinai, garas kondensuojamas, o kondensatas maitinimo siurbliu grįžta į tą patį būgno separatorių, kur susimaišo su prieš tai iš garo atskirtu vandeniu. Pagrindiniai cirkuliacijos siurbliai vandenį grąžina į aktyviąją zoną, kur dalis jo vėl paverčiama garu. Šis pagrindinis ciklas yra tapatus pasaulyje plačiai paplitusiam BWR (verdančio vandens reaktorių) ciklui.

Tačiau, palyginus su Vakarų šalyse naudojamomis BWR jėgainėmis, Ignalinos AE, kaip ir kitos RBMK reaktorius turinčios jėgainės, išsiskiria keliais ypatumais:

• RBMK reaktoriai yra kanaliniai. Taigi kiekviena branduolinio kuro rinklė talpinama į atskirą kuro kanalą. Viename reaktoriuje jų buvo net 1661. Todėl prieš patekdamas į aktyviąją zoną aušinantis vanduo turėjo būti paskirstytas po tiek pat vamzdžių. Už aktyviosios zonos šie vamzdžiai suvedami į būgninius separatorius. Į juos atiteka vandens ir garo mišinys.
• RBMK reaktoriai priklauso šiluminių neutronų reaktorių kategorijai. Dėl daugybės vamzdžių aktyviojoje zonoje yra nemažai metalo. Tai pablogina reaktoriaus neutronines savybes. Siekiant jas pagerinti RBMK reaktoriuose naudojamas gerai greituosius neutronus lėtinantis, bet mažai jų sugeriantis grafitas.
• Ignalinos AE branduolinio kuro rinklės buvo keičiamos nesustabdžius jėgainės darbo. Tai dar vienas kanalinio tipo reaktoriaus pranašumas.

Atominė jėgainė – sudėtingas įrenginys, todėl ir panašumų, ir skirtumų, palyginti su kito tipo jėgainėmis, yra kur kas daugiau. RBMK reaktoriaus vidutinė savitoji galia palyginti su kitų tipų reaktoriais pagal aktyviosios zonos tūrį yra labai maža. Tai rodo, kad visiškai arba iš dalies nutrūkus elektros energijos tiekimui aktyvioji zona bus išlaikyta nepažeista net kelias valandas. Tai irgi unikali savybė, būdinga tik RBMK reaktoriams.

Reaktoriaus konstrukcija

Svarbiausia reaktoriaus konstrukcijos dalis – grafitinis klojinys su branduoliniu kuru, strypais-sugėrikliais ir gaubiančiomis jį metalo konstrukcijomis – įrengta betoninėje šachtoje. Vertikaliose grafitinio klojinio kolonose yra technologiniai kanalai su branduoliniu kuru ir valdymo ir apsaugos sistemos kanalai. Klojinys įrengtas ant suvirintos metalinės konstrukcijos, besiremiančios į betoninį pagrindą. 

Iš viršaus klojinys perdengiamas metaline konstrukcija, besiremiančia į biologinės apsaugos žiedinį vandens baką. Suvirintas cilindrinis gaubtas, gaubiantis klojinį, viršutinė ir apatinė reaktoriaus metalinės konstrukcijos sudaro hermetišką reaktoriaus ertmę. Ji užpildyta helio ir azoto mišiniu, kad grafitas nesioksiduotų ir būtų geresnis šilumos perdavimas nuo grafito į technologinius kanalus. Numatyta galimybė keisti valdymo-apsaugos ir technologinius kanalus remontuojant, kai reaktorius sustabdytas ir atvėsęs. 

Technologiniai kanalai – vamzdžio konstrukcijos, kurios viršutinė ir apatinė dalys pagamintos iš korozijai atsparaus plieno, o vidurinioji iš cirkonio lydinio. Pjautiniai grafito žiedai kanaluose užtikrina šiluminį kontaktą su klojinio grafito blokais. Į technologinį kanalą ant pakabos įleidžiama šilumą išskirianti rinklė. Ji sudaryta iš dviejų rinklių, turinčių po 18 šilumą išskiriančių elementų, kurie yra hermetiški cirkonio lydinio vamzdeliai, užpildyti kuro tabletėmis iš urano dioksido. Šilumnešis – vanduo – tiekiamas į kiekvieną technologinį kanalą iš apačios. Iš technologinio kanalo šilumnešis garo vandens mišinio pavidalu patenka į būgninius separatorius. Šilumos atidavimui pagerinti ant viršutinės šilumą išskiriančios rinklės įrengtos grotelės-intensifikatoriai. Šilumą išskiriančios rinklės su išdegusiu kuru iškraunamos ir gabenamos į saugojimo vietą, o į jų vietą įstatomos naujos. Tai, reaktoriui veikiant, atliekama kuro perkrovimo mašina, kuri yra centrinėje salėje. Reaktoriaus biologinei apsaugai naudojamas anglinis plienas, serpantino skalda ir gargždas, betonas, smėlis, vanduo.

IAE specialistai pirmieji pradėjo naudoti įsodrintą kurą su išdegančiu sugėrikliu – erbiu. Šio kuro naudojimas yra efektyvus ne tik saugumo atžvilgiu, bet ir gaunamas geresnis ekonominis rezultatas: bendrasis IAE ekonominis efektas, įdiegus urano ir erbio kurą, buvo daugiau kaip 1 milijardas litų, o panaudoto kuro saugojimo sąnaudos sumažėjo 1,5 karto. Dabar šis urano ir erbio kuras yra naudojamas visose elektrinėse su RBMK tipo reaktoriais.

Svarbiausi reaktoriaus RBMK-1500 techniniai duomenys