СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РЕСУРСНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕАКТОРА РБМК Российский патент 2015 года по МПК G21C1/06 

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. Из-за радиационно-термического воздействия увеличиваются в объеме и деформируются блоки, из которых состоят графитовые колонны активной зоны. Горизонтальные технологические зазоры между ними смыкаются, и 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 каналов, которое в предельном состоянии 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 ВРХ реактора РБМК, заключающийся в том, что при прогибе колонн, установленных в активной зоне рядами, из них извлекают 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 каналы [Информационно-аналитическое издание «Атомный эксперт», приложение к журналу «Атомная энергия». №1-2 (22-23), январь - февраль 2014 г., стр. 2, 34-42].

Недостатками известного способа являются его высокая трудоемкость и затратность из-за значительного числа колонн, подвергаемых операции резки, а также существенные дозовые нагрузки на персонал.

Задачей изобретения является повышение надежности 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.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что в способе восстановления ресурсных характеристик реактора РБМК, заключающемся в том, что при прогибе колонн, установленных в активной зоне рядами, из них извлекают 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 каналы, разрезают блоки колонн, не имеющих смежных граней, установленных, по крайней мере, в рядах от 7-го и до 15-го, считая от центра активной зоны, при этом у блоков колонн выполняют по два или четыре оппозитных реза, а фрагменты смещают пошагово от внутренних рядов к внешним.

Кроме того, дополнительно разрезают блоки колонн в рядах от 17-го и до 19-го ряда, считая от центра активной зоны.

Также блоки колонн по высоте могут разрезать от 4-го снизу и до 12-го, включительно.

Кроме того, фрагменты могут смещать одновременно в трех или более соседних рядах.

Изобретение иллюстрируется, где на фиг. 1 схематично показан фрагмент активной зоны с колоннами графитовых блоков, деформированными в результате радиационно-термического воздействия, на фиг. 2 изображены графитовые блоки с двумя и четырьмя оппозитными резами.

Вертикальные колонны 1 активной зоны состоят из графитовых блоков 2. В блоках 2 выполнены осевые отверстия 3, образующие в колоннах тракты для размещения каналов 4. Для уменьшения прогиба колонн 1 блоки 2 с помощью резов 5 фрагментируют вдоль граней.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале из подлежащих фрагментированию колонн 1 извлекают каналы. Затем в графитовых блоках этих колонн 1 вдоль граней выполняют по два, если этого окажется достаточным, или по четыре оппозитных реза 5.

Согласно изобретению резы 5 выполняют в колоннах 1, установленных в рядах от 7-го и до 15-го, считая от центра активной зоны, причем разрезают не все колонны 1, а только те, что не имеют друг с другом смежных граней, то есть располагаются в шахматном порядке (по диагонали), так как это позволяет сохранить жесткость конструкции активной зоны при проведении восстановительных работ.

Фрагментирование колонн 1 в рядах от 7-го и до 15-го от центра обеспечивает оптимальную картограмму выполнения восстановительных работ. В сравнении с известным способом достигается существенное сокращение числа разрезаемых блоков 2, требующегося для уменьшения прогибов в активной зоне до допустимых значений. В результате вносится меньшее ремонтное вмешательство в ее конструкцию, сокращаются сроки и стоимость восстановительных работ, уменьшаются дозы облучения персонала.

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 порядно смещать фрагменты и выпрямлять колонны 1 по всей активной зоне. Достоинство заявленного способа состоит в том, что фрагментируют колонны 1, расположенные во внутренней области активной зоны. Эти колонны 1 подвержены существенно меньшим деформационным нагрузкам, чем в периферийных областях, поэтому их резка не осложняется техническими проблемами, вызванными заклиниванием режущего инструмента или образованием большого количества сколов и клиньев графита.

После фрагментирования выполняют следующую технологическую операцию - горизонтальное силовое воздействие и смещение фрагментов разрезанных блоков 2. Его осуществляют в направлении от периферии к центру активной зоны перпендикулярно плоскости реза 5. У блоков колонн, имеющих четыре реза 5, фрагменты смещают поочередно в двух направлениях, добиваясь выпрямления колонн за два этапа.

Данную технологическую операцию повторяют, пошагово продвигаясь в направлении от центра реактора к периферии. В результате порядного смещения добиваются выпрямления колонн 1 во всей активной зоне, уменьшая стрелы их прогибов до приемлемых значений, обеспечивающих дальнейшую эксплуатацию реактора до следующего ремонта.

По завершении всех операций по смещению блоков 2 выполняют калибровку (растачивание) центральных отверстий 3 и снова устанавливают в них каналы 4.

В соответствии с изобретением могут дополнительно разрезать блоки 2 колонн 1 от 17-го и до 19-го ряда, считая от центра активной зоны, то есть на периферии, где колонны 1 подвержены наибольшим величинам прогибов. Фрагментирование колонн 1 внутренних рядов (от 7-го до 15-го) приведет к снижению скорости их деформации во время послеремонтной работы реактора, и они не будут вносить значимого вклада в искривление колонн 1 периферийных рядов, подверженных наибольшим величинам прогибов, то есть не будет происходить интенсивного аккумулирования величины прогиба в радиальном направлении. Фрагментирование колонн 1 в периферийных рядах (зоне максимальных прогибов) позволит уменьшить максимальные значения прогибов до более низких значений, что существенно замедлит формоизменение графитовой кладки и увеличит сроки эксплуатации реактора после ВРХ.

Кроме того, согласно изобретению в отобранных для фрагментирования колоннах 1 можно разрезать не все блоки 2, а только блоки 2 от 4-го снизу и до 12-го, включительно. В этом случае уменьшается ремонтное вмешательство в конструкцию кладки и снижается общая трудоемкость работ.

Кроме того, в технологической операции смещения фрагментов блоков 2 можно использовать не одиночное воздействие на разрезанную колонну 1, а совместное силовое смещение этой колонны 1 и колонн 1 по обе стороны от нее. То есть фрагменты блоков 2 смещают одновременно в трех или более соседних рядах. В этом случае исключается заклинивание колонн 1, а процесс их выпрямления становится более управляемым.

Изобретение относится к способам восстановления ресурсных характеристик реактора РБМК. При прогибе колонн, установленных в активной зоне рядами, из них извлекают 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 каналы. При этом разрезают блоки колонн, не имеющих смежных граней, установленных, по крайней мере, в рядах от 7-го и до 15-го, считая от центра активной зоны, при этом у блоков колонн выполняют по два или 4 оппозитных реза, а фрагменты смещают пошагово от внутренних рядов к внешним. Кроме того, дополнительно могут разрезать блоки колонн в рядах от 17-го и до 19-го ряда, считая от центра активной зоны. Технический результат - повышение надежности и экономичности восстановительных работ, снижение их продолжительности и дозовых нагрузок на персонал.3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ восстановления ресурсных характеристик реактора РБМК, заключающийся в том, что при прогибе колонн, установленных в активной зоне рядами, из них извлекают 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 каналы, отличающийся тем, что разрезают блоки колонн, не имеющих смежных граней, установленных, по крайней мере, в рядах от 7-го и до 15-го, считая от центра активной зоны, при этом у блоков колонн выполняют по два или четыре оппозитных реза, а фрагменты смещают пошагово от внутренних рядов к внешним.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно разрезают блоки колонн в рядах от 17-го и до 19-го ряда, считая от центра активной зоны.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что по высоте колонн блоки разрезают от 4-го снизу и до 12-го, включительно.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что фрагменты смещают одновременно в трех или более соседних рядах.