Результат интеллектуальной деятельности: Способ восстановления ресурсных характеристик реактора РБМК

Изобретение относится к области атомной техники и может использоваться в ядерных реакторах РБМК.

В ходе эксплуатации реакторов РБМК было установлено, что при значительных, свыше 30 лет, сроках работы, когда суммарный флюенс нейтронов в активной зоне достигает значений 22⋅10²¹ нейтронов/см², проявляются эффекты формоизменения конструкции активной зоны, обусловленные структурными повреждениями графитовой кладки, приводящие к образованию продольных трещин в графитовых блоках, из которых состоят графитовые колонны активной зоны. Из-за радиационно-термического воздействия графитовые колонны увеличиваются в объеме и деформируются. Горизонтальные технологические зазоры между графитовыми блоками колонн смыкаются, в результате дальнейшего взаимодействия средние по высоте блоки колонн смещаются в направлении от центра активной зоны к периферии, придавая графитовой кладке бочкообразную форму. Нежелательным следствием такого явления становится искривление технологических каналов, содержащих сборки с ядерным топливом, что может привести к нарушению безопасной эксплуатации реактора.

В качестве количественной меры искривления каналов используют значение их горизонтального прогиба (стрелы прогиба). Максимальная величина стрелы прогиба регламентируется. Если искривление каналов оказывается выше регламентируемого значения, дальнейшая эксплуатация реактора не допускается.

Для исключения подобной ситуации в реакторах РБМК предусмотрен комплекс мероприятий, получивший наименование технологии восстановления ресурсных характеристик (ВРХ).

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ восстановления ресурсных характеристик реактора РБМК заключающийся в том, что при прогибе четырехгранных колонн технологических каналов и каналов системы управления и защиты, установленных в активной зоне рядами, из них извлекают технологические каналы, все графитовые блоки этих колонн разрезают вдоль граней на фрагменты, смещают фрагменты в направлении, перпендикулярном плоскости реза, и уменьшают прогибы, после чего калибруют отверстия колонн и снова размещают в них технологические каналы («Заключение межведомственной комиссии о результатах завершенных работ по восстановлению ресурсных характеристик активной зоны реакторной установки энергоблока №1 Ленинградской АЭС и возможности выполнения аналогичных работ на остальных блоках с реакторами РБМК» Е321-4458. Информационно-аналитическое издание «Атомный эксперт», приложение к журналу «Атомная энергия». №1-2 (22-23), январь - февраль 2014 г., стр. 2,34-42).

Однако вышеуказанный способ обладает недостатками, основными из которых являются:

- невозможность смещения большого массива колонн из-за перецепления соседних колонн между собой и отсутствия единого свободного пространства, создаваемого резкой колонн;

- возникновение контакта между разрезанными и неразрезанными блоками соседних колонн, мешающего смыканию разрезанных частей графитовых блоков и, как следствие, уменьшению стрелы прогиба, что приводит к необходимости использования дополнительных силовых устройств для смыкания разрезанных частей блоков.

Задачей изобретения является повышение эффективности и экономичности способа восстановления ресурсных характеристик реактора, снижение продолжительности работ и дозовых нагрузок на персонал.

Технический результат изобретения состоит в минимизации вносимых в конструкцию кладки изменений и снижении числа разрезаемых блоков при выполнении восстановительных работ и отказ от применения силового устройства для смещения разрезанных частей графитовых блоков колонн.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что в способе восстановления ресурсных характеристик реактора РБМК, заключающимся в том, что при прогибе четырехгранных колонн технологических каналов и каналов системы управления и защиты, установленных в активной зоне рядами, из них извлекают технологические каналы, графитовые блоки этих колонн разрезают вдоль граней на фрагменты, смещают фрагменты в направлении, перпендикулярном плоскости реза, и уменьшают прогибы, после чего калибруют отверстия колонн и снова размещают в них технологические каналы, отличающийся тем, что разрезают блоки четырехгранных колонн технологических каналов, имеющих смежные грани, образующие, по крайней мере, две пары параллельных рядов колонн технологических каналов, причем одна пара рядов расположена перпендикулярно другой паре, пересекается с ней и при пересечении в поперечном сечении активной зоны образует прямоугольник со сторонами не менее 6 вписанных диаметров колонны и с центром, проходящим через центр колонны канала системы управления и защиты, совпадающей одним из вертикальных ребер с вертикальной осью симметрии активной зоны.

Кроме того, графитовые блоки по высоте колонн разрезают от 3-го снизу и до 12-го, включительно.

Изобретение иллюстрируется рисунками, на которых на фиг. 1 и 2 показан фрагмент активной зоны с колоннами графитовых блоков, деформированными в результате радиационно-термического воздействия, а на фиг. 3 в поперечном сечении активной зоны ядерного реактора РБМК изображен порядок расположения разрезаемых графитовых колонн с технологическими каналами и графитовые колонны с каналами системы управления и защиты.

На рисунках обозначены вертикальные графитовые колонны 1 активной зоны, состоящие из графитовых блоков 2 с осевыми отверстиями 3. В полостях графитовых колонн 1 размещены технологические каналы 4. Для уменьшения прогиба колонн 1 блоки 2 с помощью резов 5 фрагментируют вдоль граней. Ряды разрезаемых в соответствии с данным способом графитовых колонн 1 с технологическими каналами 4 указаны под номером 6.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале из осевых отверстий 3 подлежащих фрагментированию блоков 2 четырехгранных графитовых колонн 1 извлекают технологические каналы 4. Затем в графитовых блоках 2 колонн 1 вдоль граней выполняют по два или по четыре оппозитных реза 5 и разделяют блоки 2 на фрагменты.

Резы 5 выполняют в графитовых колоннах 1 с технологическими каналами 4, имеющих смежные грани и образующих, по крайней мере, две пары параллельных рядов 6 колонн 1 технологических каналов 4, причем одна пара параллельных рядов 6 расположена перпендикулярно другой паре параллельных рядов 6, пересекается с ней и при пересечении в поперечном сечении активной зоны образует прямоугольник со сторонами не менее 6 вписанных диаметров колонн 1 и с центром, проходящим через центр колонны канала системы управления и защиты 7, совпадающей одним из вертикальных ребер с вертикальной осью симметрии активной зоны. Могут разрезать не все блоки, а только блоки от 3-го снизу и до 12-го, включительно. В этом случае уменьшается ремонтное вмешательство в конструкцию кладки и снижается общая трудоемкость работ. После этого смещают фрагменты графитовых блоков 2 в направлении, перпендикулярном плоскости реза 5 уменьшают прогибы графитовых колонн 1. По завершению вышеперечисленных операций выполняют растачивание осевых отверстий 3 в блоках 2 графитовых колонн 1 и снова устанавливают в них технологические каналы 4.

В процессе операции резки радиоактивную графитовую крошку локализуют и удаляют, при этом между фрагментами разрезанных блоков 2 остаются вертикальные зазоры, которые в своей совокупности образуют пустотные объемы в кладке. Это свободное пространство позволяет по рядно смещать фрагменты и выпрямлять графитовые колонны 1 по всей активной зоне. Достоинство заявленного способа состоит в том, что вертикальные зазоры фрагментированных графитовых колонн 1 под действием упругих сил смыкаются без дополнительного силового воздействия. При этом будет уменьшена стрела прогиба в графитовых колоннах 1 активной зоны до значений, обеспечивающих дальнейшую эксплуатацию канального ядерного реактора до следующего ремонта.