Westinghouse готов провести экспериментальную комплексную модернизацию украинских АЭС

Вестингауз Электрик Корпорейшн (Westinghouse Electric Corporation),   с декабря 1997 года - CBS Corporation, один из крупнейших американских и мировых игроков на рынке телекоммуникаций, и Министерство энергетики и угольной промышленности Украины, достигли договорённости об условиях проведения глубокой модернизации украинских АЭС.

Об этом корреспонденту влиятельной польской газеты Курьер Поранный (Kurier Poranny), близкой к правительственным кругам, сообщил на условиях полной анонимности (а то мало как оно может повернуться) источник в министерстве.

Всего Украина в настоящий момент располагает 4-мя действующими атомными электростанциями с 15 энергоблоками, одна из которых, Запорожская АЭС с 6 энергоблоками ВВЭР общей установленной мощностью 6000 МВт, является крупнейшей в Европе. По количеству энергетических реакторов Украина занимает 10-е место в мире и пятое в Европе.

Все блоки украинских электростанций относятся к типу ВВЭР, т.е. оснащены кипящими водо-водяными реакторами (Boiling Water Reactor (BWR)),  в которых пар генерируется непосредственно в активной зоне и направляется в турбину.

Кипящие реакторы обладают рядом достоинств по сравнению с некипящими. В кипящих реакторах корпус работает при более низком давлении, в схеме АЭС нет парогенератора.

Все они были построены по классической советской схеме, в которой стержни  СУЗ (системы управления и защиты) располагались в верхней части реакторного блока,

Схема кипящего корпусного ядерного реактора:

1,2 — стержни системы управления и защиты;

3 — ядерное топливо;

4 — биологическая защита;

5 — выход пароводяной смеси;

6 — вход воды;

7 — корпус

и удерживались в таком положении электромагнитными муфтами. При исчезновении питания, или прерывании сигнала от контуров контроля состояния реактора, муфта разжимается, и стержни под действием силы тяжести опускаются в активную зону и тем самым останавливают ("глушат") реактор.

Те же самые стержни  используются и для рабочей регулировки мощности, опускаясь или поднимаясь по команде оператора как отдельными элементами или блоками, так и все сразу.

Однако в силу некоторых соображений, СУЗ выгоднее размещать снизу, как это практикуется в США и Японии. Таким образом значительно повышается их эффективность, так как максимум потока тепловых нейтронов смещён в реакторах этого типа в нижнюю часть активной зоны. Такая схема также более удобна при перегрузках топлива и освобождает верхнюю часть реактора от приводов СУЗ, позволяя таким образом более удобно организовать сепарацию пара.

Наряду с очевидными преимуществами, нижнее расположение регулирующих стержней имеет и очевидные недостатки  - это необходимость герметизации многочисленных входных каналов именно в нижней. наиболее нагруженной части корпуса, где давление достигает 70 атм. при температуре порядка 260 градусов.

В настоящее время применяется следующее решение: нижний конец контрольного стержня сделан в виде поршня в цилиндре, подсоединенном к водяному баку. К ней через вентиль подсоединен баллон сжатого воздуха с давлением выше, чем предельное внутри корпуса реактора (а это целых 170 атм., при более высоком риск разрушения корпуса становится почти неизбежным ). В случае экстренного останова вентиль открывается и воздух (либо азот) вытесняет воду в цилиндр и "подкидывает" стержни вверх (стержни — это четыре пластины, образующие крестообразную фигуру, что проскальзывает между квадратными топливными сборками. Кстати, именно поэтому ТВЭЛ'ы  от Westinghouse квадратные, в отличие от российских шестиугольных - для обеспечения перемещения контрольных стержней. 

Примерно так выглядит ЧАСТЬ схемы газово-гидравлического контура перемещения стержней УЗ (АЗ)

1- баллоны со сжатым воздухом или азотом

2- перепускные клапаны

3,4 - аварийные клапаны

5- газораспределительный механизм

6- отсечная муфта

7.8,9 - стабилизатор давления

Очевидно, что наличие многочисленных сальников (уплотнителей), магистралей высокого давления,  клапанов, муфт и т д. не дают полной уверенности надлежащего функционирования, более того, сама АЗ (аварийная защита) не обладает достаточной степенью надёжности и даже может сама послужить причиной аварий. 

Вестингауз предлагает украинской стороне отказаться существующей схемы, и разместить стержни УЗ в подпружиненных герметичных цилиндрах-тубусах. 

Пружины в них работают на сжатие, и зафиксированы в этом положении легкоплавкими металлическими стяжками,   рассчитанными на температуру 300 градусов.

Предполагается, что если по каким-то причинам реактор пойдёт "вразнос", температура там резко возрастёт, "стяжки" расплавятся, и пружина энергично распрямится, вводя стержень в активную зону и тем самым останавливая реакцию.

Предлагаемое решение. как видите, исключительно простое, а значит, надёжное. К сожалению, не существует методов, позволяющих смоделировать (в натурном или численном эксперименте) поведение материала пружин при длительном комбинированном воздействии давления, температуры и радиации, так что единственный путь убедиться в работоспособности предложенного решения  - натурный эксперимент.

С этой целью все 15 блоков украинских АЭС снабдят новыми устройствами, причём расходы целиком и полностью берёт на себя американская сторона.

Случай беспрецедентный  - каким образом Украина сумела добиться для себя таких сверхвыгодных условий, не раскрывается. Более того, по некоторым данным, Украина получит до $2 млрд. по итогам испытаний.

Наработанная статистика отказов будет тщательнейшим образом анализироваться, и в конструкцию по мере необходимости будут вноситься необходимые изменения.

Таким образом, в случае успешного завершения эксперимента, Украина первой в мире получит  самую совершенную защиту для всех своих ядерных реакторов, причём совершенно бесплатно, что является определяющим обстоятельством и мощным сигналом для тех, кто понимает.