Ministère de l'Éducation et des Sciences de la Fédération de Russie Université nationale de recherche nucléaire "MEPhI" Institut d'énergie nucléaire d'Obninsk
COMME. Shelegov, S.T. Leskin, V.I. Slobodtchouk
CARACTÉRISTIQUES PHYSIQUES ET CONCEPTION DU RÉACTEUR RBMK-1000
Pour les étudiants universitaires
Moscou 2011
UDC 621.039.5(075) BBK 31.46ya7 Sh 42
Shelegov A.S., Leskin S.T., Slobodchuk V.I. Caractéristiques physiques et conception du réacteur RBMK-1000 : Didacticiel. M. : Université Nationale de Recherche Nucléaire MEPhI, 2011, – 64 p.
Les principes de conception physique, les critères de sécurité et les caractéristiques de conception d'un réacteur nucléaire de conception standard RBMK-1000 sont pris en compte. La conception des assemblages combustibles et des canaux de combustible du cœur, les principes et les contrôles de la centrale nucléaire sont décrits.
Les principales caractéristiques de la physique et de la thermohydraulique du réacteur RBMK-1000 sont décrites.
Le manuel contient des informations de base Caractéristiques l'installation du réacteur, les systèmes de contrôle et de protection du réacteur, ainsi que les éléments combustibles et leurs assemblages.
Les informations présentées ne peuvent être utilisées qu'à des fins de formation et sont destinées aux étudiants de la spécialité 140404 « Centrales et installations nucléaires » lors de la maîtrise de la discipline « Réacteurs nucléaires ».
Préparé dans le cadre du Programme de création et de développement de l'Université Nationale de Recherche Nucléaire MEPhI.
Réviseur : Dr Phys.-Math. sciences, prof. N.V. Chtchoukine
Introduction
La création de centrales nucléaires dotées de réacteurs uranium-graphite à canal RBMK est un élément national du développement de l'énergie nationale. Les principales caractéristiques des centrales électriques ont été choisies de manière à exploiter au maximum l'expérience en matière de développement et de construction de réacteurs industriels, ainsi que les capacités des industries de la construction mécanique et de la construction. L'utilisation d'une conception monocircuit d'une installation de réacteur à caloporteur bouillant a permis d'utiliser des équipements thermomécaniques maîtrisés avec des paramètres thermophysiques relativement modérés.
Le premier réacteur industriel soviétique à uranium-graphite a été mis en service en 1948 et, en 1954, un réacteur de démonstration à uranium-graphite refroidi à l'eau de la première centrale nucléaire au monde d'une capacité électrique de 5 MW a commencé à fonctionner à Obninsk.
Les travaux sur le projet du nouveau réacteur RBMK ont été lancés à l'Institut de l'énergie atomique (aujourd'hui RRC KI) et au NII-8 (aujourd'hui NIKIET du nom de N.A. Dollezha-
la) en 1964
L'idée de créer un réacteur à énergie bouillante à canal de grande puissance a été institutionnalisée en 1965. Il a été décidé de développer une conception technique pour un réacteur à énergie bouillante à canal de 1 000 MW(e) conformément aux spécifications techniques de l'Institut de recherche atomique. Énergie nommée d'après. I.V. Kurchatov (la demande pour une méthode de production d'électricité et le réacteur RBMK-1000 avec priorité en date du 6 octobre 1967 a été déposée par des employés de l'IAE). Le projet s'appelait initialement B-19) et sa construction fut d'abord confiée au bureau d'études de l'usine bolchevique.
En 1966, sur recommandation du ministère NTS, des travaux sur projet technique le réacteur à eau bouillante à canal de grande puissance RBMK-1000 a été confié à NIKIET. Par résolution du Conseil des ministres de l'URSS n° 800-252 du 29 septembre 1966, il a été décidé de construire la centrale nucléaire de Léningrad dans le village de Sosnovy Bor, dans la région de Léningrad. Cette résolution a identifié les principaux développeurs du projet de centrale et de réacteur :
KAE – directeur scientifique du projet ; GSPI-11 (VNIPIET) – concepteur général du LNPP ; NII-8 (NIKIET) – concepteur en chef de la centrale nucléaire.
Lors de la IVe Conférence des Nations Unies à Genève en 1971, l'Union soviétique a annoncé sa décision de construire une série de réacteurs RBMK d'une puissance électrique de 1 000 MW chacun. Les premières centrales furent mises en service en 1973 et 1975.
CHAPITRE 1. Quelques aspects du concept de sûreté des réacteurs RBMK
1.1. Principes de base de la conception physique
Le concept de développement de réacteurs à canal uranium-graphite refroidis par de l'eau bouillante était basé sur des solutions de conception éprouvées par la pratique de l'exploitation de réacteurs industriels, et supposait la mise en œuvre des caractéristiques physiques du RBMK, qui, ensemble, étaient censées assurer la création d'une énergie sûre. unités de grande capacité avec un facteur d’utilisation de la capacité installée élevé et un cycle du combustible économique.
Les arguments en faveur du RBMK comprenaient des avantages dus à de meilleures caractéristiques physiques du cœur, principalement un meilleur équilibre neutronique dû à une faible absorption du graphite et la capacité d'obtenir une combustion profonde de l'uranium grâce au ravitaillement continu en combustible. La consommation d'uranium naturel par unité d'énergie produite, considérée à l'époque comme l'un des principaux critères d'efficacité, était inférieure d'environ 25 % à celle de VVER.
L'idée initiale selon laquelle les problèmes physiques du RBMK ne nécessitaient pas d'ajustements significatifs aux méthodes développées de recherche physique des réacteurs industriels, mais étaient associés uniquement à l'utilisation du zirconium au lieu de l'aluminium comme principal matériau structurel du cœur, a dû être abandonné presque immédiatement. Déjà les premières évaluations des caractéristiques neutroniques (et thermophysiques) montraient la nécessité de résoudre un large éventail de problèmes pour optimiser les paramètres physiques du réacteur et développer des méthodes et des logiciels :
Les principaux problèmes liés à la détermination des caractéristiques physiques optimales du RBMK sont la sécurité et l'efficacité du cycle du combustible. La sûreté nucléaire d'un réacteur est assurée par la capacité de surveiller et de contrôler la réactivité dans tous les modes de fonctionnement, ce qui nécessite la détermination de plages de sécurité pour l'évolution des effets et des coefficients de réactivité. Les caractéristiques physiques qui déterminent la sûreté passive de l'installation du réacteur sont particulièrement importantes, comme dans
conditions de fonctionnement normal, ainsi qu'en modes d'urgence et transitoires. Des caractéristiques non moins importantes qui garantissent la sûreté nucléaire sont l'efficacité et la rapidité des parties actives du système de contrôle de sécurité, qui assurent son amortissement et son maintien dans un état sous-critique.
Les performances techniques et économiques d'une installation nucléaire sont également largement déterminées par des caractéristiques physiques telles que le taux de combustion et la composition en nucléides du combustible déchargé, la consommation spécifique d'uranium naturel et enrichi et d'assemblages combustibles par unité d'électricité produite, ainsi que les composants du réacteur. bilan neutronique dans le cœur.
1.2. Principes et critères de base pour assurer la sécurité
Le principal principe de sécurité qui sous-tend la conception de la centrale nucléaire RBMK-1000 est de ne pas dépasser les doses établies pour l'exposition interne et externe du personnel d'exploitation et de la population, ainsi que les normes relatives à la teneur en produits radioactifs dans l'environnement pendant le fonctionnement normal et les accidents pris en compte dans le projet.
L'ensemble des moyens techniques permettant d'assurer la sûreté de l'installation du réacteur RBMK-1000 remplit les fonctions suivantes :
contrôle et gestion fiables de la distribution d'énergie dans tout le volume central ;
diagnostiquer l'état du noyau pour remplacer en temps opportun les éléments structurels qui ont perdu leur fonctionnalité ;
réduction automatique de la puissance et arrêt du réacteur en cas d'urgence ;
refroidissement fiable du noyau en cas de panne de divers équipements ;
refroidissement d'urgence du cœur en cas de rupture des canalisations de boucle de circulation, de canalisations de vapeur et de canalisations d'alimentation.
assurer la sûreté des structures du réacteur lors d'éventuels événements initiateurs ;
équiper le réacteur de systèmes de protection, de localisation, de contrôle de sécurité et d'élimination des émissions de fluides caloporteurs en cas de dépressurisation des canalisations depuis les locaux du réacteur jusqu'au système de localisation ;
assurer la maintenabilité des équipements pendant l'exploitation de la centrale nucléaire et lors de la liquidation des conséquences des accidents de dimensionnement.
Au cours du processus de conception des premières centrales du réacteur RBMK-1000, une liste des premiers événements d'urgence a été dressée et les voies les plus défavorables de leur développement ont été analysées. Sur la base de l'expérience acquise dans l'exploitation de centrales nucléaires dans les centrales nucléaires de Léningrad, de Koursk et de Tchernobyl et à mesure que les exigences en matière de sécurité des centrales nucléaires deviennent plus strictes, ce qui est en train de se produire
V de l'énergie mondiale en général, la liste initiale des événements initiateurs a été considérablement élargie.
La liste des événements déclencheurs concernant les installations du réacteur RBMK-1000 des dernières modifications comprend plus de 30 situations d'urgence, qui peuvent être divisées en quatre grands principes :
1) situations avec changements de réactivité ;
2) accidents dans le système de refroidissement du cœur ;
3) accidents causés par des ruptures de pipelines ;
4) situations impliquant un arrêt ou une panne d’équipement.
La conception de la centrale nucléaire RBMK-1000, lors de l'analyse des situations d'urgence et de l'élaboration des moyens de sécurité, comprend les critères de sécurité suivants conformément à l'OPB-82 :
1) la rupture d'une canalisation de diamètre maximal avec un écoulement bidirectionnel sans entrave du liquide de refroidissement lorsque le réacteur fonctionne à la puissance nominale est considérée comme un accident de dimensionnement maximal ;
2) La première limite de conception pour les dommages aux crayons combustibles dans des conditions de fonctionnement normales est la suivante : 1 % des crayons combustibles présentant des défauts tels qu'une fuite de gaz et 0,1 % des crayons combustibles présentant un contact direct entre le liquide de refroidissement et le combustible ;
3) La deuxième limite de conception pour l'endommagement des crayons combustibles en cas de rupture des canalisations du circuit de circulation et d'activation du système de refroidissement d'urgence définit :
température de la gaine du combustible− pas plus de 1 200 °C ;
profondeur locale d'oxydation de la gaine du combustible− pas plus de 18 % de l'épaisseur de paroi originale ;
proportion de zirconium ayant réagi− pas plus de 1 % de la masse du revêtement des éléments combustibles des canaux d'un collecteur de distribution ;
4) la possibilité de décharger le cœur et l'amovibilité du canal de procédé du réacteur après le MPA doivent être assurées.
1.3. Avantages et inconvénients du canal réacteurs de puissance à uranium-graphite
Les principaux avantages des réacteurs de puissance à canal, confirmés par plus de 55 ans d'expérience dans leur développement et leur exploitation dans notre pays, sont les suivants.
Désintégration de la structure :
absence de problèmes liés à la fabrication, au transport et à l'exploitation de la cuve du réacteur et des générateurs de vapeur ;
des accidents plus faciles en cas de rupture des canalisations du circuit de circulation du liquide de refroidissement par rapport aux réacteurs à cuve sous pression ;
grand volume de liquide de refroidissement dans le circuit de circulation.
Ravitaillement continu :
petite marge de réactivité ;
réduction des produits de fission présents simultanément
au cœur;
la possibilité de détection précoce et de déchargement des assemblages combustibles dont les barres de combustible fuient du réacteur ;
la capacité de maintenir un faible niveau d'activité du liquide de refroidissement.
Stockage de chaleur dans le noyau (pile de graphite) :
la possibilité de flux de chaleur des canaux de la boucle déshydratée vers les canaux ayant conservé le refroidissement, lors de l'organisation d'une disposition en « échiquier » des canaux des différentes boucles ;
réduire le taux d’augmentation de la température lors d’accidents de déshydratation.
Un niveau élevé de circulation naturelle du liquide de refroidissement, qui permet de refroidir le réacteur pendant une longue période lorsque l'unité de puissance est hors tension.
Possibilité d'obtenir les caractéristiques neutroniques requises du cœur.
Flexibilité du cycle du combustible :
faible enrichissement en carburant ;
la possibilité de brûler le combustible usé des réacteurs VVER après régénération ;
possibilité de produire une large gamme d’isotopes. Inconvénients des réacteurs à canal eau-graphite :
complexité de l'organisation du contrôle et de la gestion en raison de la grande taille de la zone active ;
la présence dans le cœur de matériaux de structure qui dégradent le bilan neutronique ;
assemblage du réacteur lors de l'installation à partir d'unités transportables distinctes, ce qui entraîne une augmentation du volume de travail sur le chantier ;
le branchement du circuit de circulation du réacteur, qui augmente l'étendue du contrôle opérationnel du métal de base et des soudures et dose les coûts lors des réparations et de la maintenance ;
génération de déchets supplémentaires dus au graphite de la pile lors du démantèlement du réacteur.
CHAPITRE 2. Conception du réacteur RBMK-1000
2.1. description générale conception du réacteur
Le réacteur RBMK-1000 (Fig. 2.1) d'une puissance thermique de 3 200 MW est un système qui utilise de l'eau légère comme caloporteur et du dioxyde d'uranium comme combustible.
Le réacteur RBMK-1000 est un réacteur à neutrons thermiques hétérogène de type bouillant, à uranium-graphite, conçu pour produire de la vapeur saturée avec une pression de 70 kg/cm2. Le liquide de refroidissement est de l'eau bouillante. Les principales caractéristiques techniques du réacteur sont données dans le tableau. 2.1.
Riz. 2.1. Coupe du bloc avec le réacteur RBMK-1000
Un ensemble d'équipements comprenant un réacteur nucléaire, des moyens techniques assurant son fonctionnement et des dispositifs permettant d'évacuer l'énergie thermique du réacteur et de la convertir en un autre type d'énergie est généralement appelé centrale nucléaire. Environ 95 % de l’énergie libérée suite à la réaction de fission est directement transférée au liquide de refroidissement. Environ 5 % de la puissance du réacteur est libérée dans le graphite en modérant les neutrons et en absorbant les rayons gamma.
Le réacteur est constitué d'un ensemble de canaux verticaux insérés dans les trous cylindriques des colonnes de graphite, ainsi que de plaques de protection supérieure et inférieure. Un corps cylindrique léger (boîtier) ferme la cavité de l'empilement de graphite.
La maçonnerie est constituée de blocs de graphite de section carrée assemblés en colonnes percées de trous cylindriques le long de l'axe. La maçonnerie repose sur une dalle inférieure, qui transfère le poids du réacteur au puits en béton. Les canaux de combustible et de barres de commande traversent les structures métalliques inférieures et supérieures.
Structure générale du réacteur RBMK-1000
Le « cœur » d'une centrale nucléaire est un réacteur, au cœur duquel est entretenue une réaction en chaîne de fission des noyaux d'uranium. RBMK est un réacteur à canal eau-graphite utilisant des neutrons lents (thermiques). Le principal liquide de refroidissement qu'il contient est l'eau et le modérateur de neutrons est la maçonnerie en graphite du réacteur. La maçonnerie est composée de 2488 colonnes verticales en graphite, avec une base de 250x250 mm et un trou intérieur d'un diamètre de 114 mm. 1661 colonnes sont destinées à l'installation de canaux de combustible, 211 - aux canaux du système de contrôle et de protection du réacteur, et le reste sont des réflecteurs latéraux.Le réacteur est à circuit unique, avec liquide de refroidissement bouillant dans les canaux et alimentation directe en vapeur saturée des turbines.
Noyau, crayons de combustible et cassettes de combustible
Le combustible du RBMK est du dioxyde d'uranium 235 U0 2, le degré d'enrichissement du combustible selon l'U-235 est de 2,0 à 2,4 %. Structurellement, le combustible se trouve dans des éléments combustibles (éléments combustibles), qui sont des tiges en alliage de zirconium remplies de pastilles de dioxyde d'uranium frittées. La hauteur de l'élément combustible est d'environ 3,5 m, diamètre 13,5 mm. Les crayons combustibles sont conditionnés dans des assemblages combustibles (FA), contenant chacun 18 crayons combustibles. Deux assemblages combustibles connectés en série forment une cassette combustible dont la hauteur est de 7 m.L'eau est fournie aux canaux par le bas, lave les barres de combustible et se réchauffe, et une partie se transforme en vapeur. Le mélange vapeur-eau résultant est évacué de la partie supérieure du canal. Pour réguler le débit d'eau, des vannes d'arrêt et de régulation sont prévues à l'entrée de chaque canal.
Au total, le diamètre du noyau est d'environ 12 m, la hauteur est d'environ 7 m et contient environ 200 tonnes d'uranium 235.
CPS
Les barres de commande sont conçues pour réguler le champ radial de libération d'énergie (PC), le contrôle automatique de puissance (AP), l'arrêt rapide du réacteur (A3) et le contrôle du champ d'altitude de libération d'énergie (USP), et les barres USP avec une longueur de 3050 mm est retirée du noyau vers le bas, et tout le reste d'une longueur de 5120 mm, vers le haut.Pour surveiller la répartition de l'énergie sur la hauteur du cœur, 12 canaux avec des détecteurs à sept sections sont prévus, installés uniformément dans la partie centrale du réacteur en dehors du réseau de canaux de combustible et de barres de commande. La répartition de l'énergie le long du rayon du cœur est surveillée à l'aide de détecteurs installés dans les tubes centraux de l'assemblage combustible dans 117 canaux combustibles. Aux joints des colonnes de graphite de la maçonnerie du réacteur, 20 trous verticaux d'un diamètre de 45 mm sont prévus, dans lesquels des thermomètres à trois zones sont installés pour surveiller la température du graphite.
Le réacteur est contrôlé par des barres uniformément réparties dans tout le réacteur contenant un élément absorbant les neutrons - le bore. Les tiges sont déplacées par des servos individuels dans des canaux spéciaux dont la conception est similaire à celle technologique. Les cannes disposent de leur propre circuit de refroidissement par eau avec une température de 40-70°C. L'utilisation de barres de conceptions diverses permet de réguler le dégagement d'énergie dans tout le volume du réacteur et de l'arrêter rapidement si nécessaire.
Il y a 24 tiges AZ (protection d'urgence) dans le RBMK. Tiges de commande automatiques - 12 pièces. Il existe 12 barres de commande automatique locale, 131 barres de commande manuelle et 32 tiges d'absorbeur raccourcies (USP).
1. Noyau 2. Conduites vapeur-eau 3. Séparateur à tambour 4. Pompes de circulation principales 5. Collecteurs du groupe de distribution 6. Conduites d'eau 7. Protection biologique supérieure 8. Machine de déchargement et de chargement 9. Protection biologique inférieure.
Circuit à circulation forcée multiple
Il s'agit d'un circuit d'évacuation de la chaleur du cœur du réacteur. Le principal mouvement de l'eau qui y pénètre est assuré par les pompes de circulation principales (MCP). Au total, il y a 8 pompes de circulation principales dans le circuit, réparties en 2 groupes. Une pompe de chaque groupe est une pompe de réserve. La capacité de la pompe de circulation principale est de 8 000 m 3 /h, la pression est de 200 m de colonne d'eau, la puissance du moteur est de 5,5 MW, le type de pompe est centrifuge, la tension d'entrée est de 6 000 V.
En plus de la pompe de circulation principale, il existe des pompes d'alimentation, des pompes à condensats et des pompes du système de sécurité.
Turbine
Dans une turbine, le fluide de travail – la vapeur saturée – se dilate et fonctionne. Le réacteur RBMK-1000 alimente en vapeur 2 turbines de 500 MW chacune. Chaque turbine se compose à son tour d’un cylindre haute pression et de quatre cylindres basse pression.A l'entrée de la turbine la pression est d'environ 60 atmosphères ; à la sortie de la turbine la vapeur est à une pression inférieure à la pression atmosphérique. La dilatation de la vapeur conduit au fait que la surface d'écoulement du canal doit augmenter, pour cela, la hauteur des pales au fur et à mesure que la vapeur se déplace dans la turbine augmente d'étage en étage. Puisque la vapeur pénètre dans la turbine saturée et se dilate dans la turbine, elle s'humidifie rapidement. La teneur en humidité maximale admissible de la vapeur ne doit généralement pas dépasser 8 à 12 % afin d'éviter une usure érosive intense de l'appareil à pales par les gouttes d'eau et une diminution de l'efficacité.
Lorsque l'humidité maximale est atteinte, toute la vapeur est éliminée du cylindre haute pression et passe à travers un séparateur - réchauffeur de vapeur (SPP), où elle est séchée et chauffée. Pour chauffer la vapeur principale jusqu'à la température de saturation, la vapeur de la première extraction de la turbine est utilisée, la vapeur vive (vapeur du tambour séparateur) est utilisée pour la surchauffe et la vapeur de chauffage s'écoule dans le dégazeur.
Après le séparateur - réchauffeur de vapeur, la vapeur entre dans le cylindre basse pression. Ici, pendant le processus d'expansion, la vapeur est à nouveau humidifiée jusqu'à l'humidité maximale autorisée et pénètre dans le condenseur (K). Le désir d'obtenir le plus de travail possible avec chaque kilogramme de vapeur et ainsi d'augmenter l'efficacité nous oblige à maintenir le vide le plus profond possible dans le condenseur. A cet égard, le condenseur et la majeure partie du cylindre basse pression de la turbine sont sous vide.
La turbine dispose de sept extractions de vapeur, la première est utilisée dans le séparateur-surchauffeur pour chauffer la vapeur principale jusqu'à la température de saturation, la deuxième extraction est utilisée pour chauffer l'eau dans le dégazeur et les extractions 3 à 7 sont utilisées pour chauffer le flux principal de condensats. dans, respectivement, PND-5 - PND- 1 (réchauffeurs basse pression).
Cassettes de carburant
Les crayons combustibles et les assemblages combustibles sont soumis à des exigences élevées de fiabilité tout au long de leur durée de vie. La complexité de leur mise en œuvre est aggravée par le fait que la longueur du canal est de 7000 mm avec un diamètre relativement petit, et en même temps, la surcharge machine des cassettes doit être assurée aussi bien à l'arrêt du réacteur qu'à l'arrêt du réacteur. en cours d'exécution.
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Machine de chargement et de déchargement (RZM)
Une particularité du RBMK est la possibilité de recharger les cassettes de combustible sans arrêter le réacteur à la puissance nominale. En fait, il s’agit d’une opération de routine et elle est effectuée presque quotidiennement.L'installation de la machine sur le canal correspondant s'effectue selon des coordonnées et un guidage précis jusqu'au canal à l'aide d'un système de télévision optique, à travers lequel on peut observer la tête du bouchon du canal, ou à l'aide d'un système de contact dans lequel un signal est généré lorsque le détecteur touche la surface latérale du haut de la colonne montante du canal.
Le REM dispose d'une valise étanche entourée d'une protection biologique (conteneur), équipée d'un magasin rotatif à quatre emplacements pour les assemblages combustibles et autres dispositifs. La combinaison est équipée de mécanismes spéciaux pour effectuer des travaux de surcharge.
Lors du rechargement en carburant, la combinaison est compactée le long de la surface extérieure de la colonne montante du canal et une pression d'eau y est créée égale à la pression du liquide de refroidissement dans les canaux. Dans cet état, le bouchon est déverrouillé, l'assemblage combustible usé avec suspension est retiré, un nouvel assemblage combustible est installé et le bouchon est scellé. Au cours de toutes ces opérations, l'eau des terres rares pénètre dans la partie supérieure du canal et, se mélangeant au liquide de refroidissement principal, est évacuée du canal par la canalisation de sortie. Ainsi, lors du rechargement du carburant, une circulation continue du liquide de refroidissement est assurée à travers le canal surchargé, tandis que l'eau du canal ne pénètre pas dans le métal des terres rares.
Cet article, qui devrait donner une idée générale de la conception et du fonctionnement du réacteur, devenu aujourd'hui l'un des principaux de notre énergie nucléaire, sert de texte explicatif aux dessins représentant le réacteur RBMK-1000, et pour les schémas expliquant le fonctionnement de la machine de déchargement et de chargement (REM) ).
Le bâtiment principal de la centrale nucléaire avec le réacteur RBMK se compose de deux unités de puissance d'une puissance électrique de 1 000 MW chacune, avec une salle commune des turbogénérateurs et des salles séparées pour les réacteurs. L'unité de puissance est un réacteur avec un circuit de circulation de liquide de refroidissement et des systèmes auxiliaires, un système de canalisations et d'équipements à travers lesquels l'eau des condenseurs de turbine est dirigée vers le circuit de circulation de liquide de refroidissement, et deux turbogénérateurs d'une capacité de 500 MW chacun.
Le liquide de refroidissement est de l'eau et circule dans deux systèmes parallèles. Chaque système comprend deux ballons séparateurs, 24 conduites de descente, 4 collecteurs d'aspiration et - de pression, - 4 pompes de circulation dont trois en fonctionnement et une en réserve, 22 collecteurs de distribution groupée, - ainsi que des vannes d'arrêt et de régulation. .
Depuis les collecteurs du groupe de distribution, l'eau à une température de 270°C est distribuée via des canalisations individuelles à l'aide de vannes d'arrêt et de régulation dans les canaux de traitement. En lavant les éléments combustibles, celui-ci est chauffé jusqu'à la température de saturation, s'évapore partiellement et le mélange vapeur-eau résultant pénètre également dans les tambours séparateurs par des canalisations individuelles à partir de chaque canal. Ici, le mélange vapeur-eau est séparé en vapeur et en eau. est mélangée à l'eau d'alimentation et à travers des courants descendants. Des tuyaux sont envoyés aux pompes de circulation principales. La vapeur saturée avec une pression de 70 kgf/cm2 est envoyée à travers huit conduites de vapeur vers deux turbines. Après avoir travaillé dans les cylindres haute pression des turbines, la vapeur entre dans des séparateurs-surchauffeurs intermédiaires, où l'humidité en est séparée et elle est surchauffée jusqu'à une température de 250 ° C. Après avoir traversé les cylindres basse pression, la vapeur entre dans les condenseurs. Le condensat subit une purification à 100% sur des filtres, est chauffée dans cinq réchauffeurs régénératifs et entre dans les dégazeurs. De là, l'eau à une température de 165°C est pompée vers les tambours séparateurs. En seulement une heure, les pompes traversent le réacteur et entraînent environ 38 000 tonnes d'eau. La puissance thermique nominale du réacteur est de 3 140 MW ; par heure, il produit 5 400 tonnes de vapeur.
Le réacteur est situé dans un puits en béton de section carrée mesurant 21,6 X 21,6 m et 25,5 m de profondeur. Le poids du réacteur est transféré au béton à l'aide de structures métalliques soudées, qui servent en même temps de protection biologique. Avec le boîtier, ils forment une cavité étanche remplie d'un mélange d'hélium et d'azote - l'espace du réacteur dans lequel se trouve la pile de graphite. Le gaz est utilisé pour maintenir la température de la maçonnerie.
Les structures métalliques supérieure et inférieure du réacteur sont recouvertes d'un matériau protecteur (roche serpentinite) et remplies d'azote. Les réservoirs d'eau sont utilisés comme protection biologique latérale.
La pile de graphite est un cylindre situé verticalement, assemblé à partir de colonnes de graphite avec des trous centraux pour les canaux de processus (génération de vapeur) et les canaux du système de contrôle et de protection (ils ne sont pas représentés dans le schéma).
Étant donné qu'environ 5 % de l'énergie thermique est libérée dans le modérateur en graphite pendant le fonctionnement du réacteur, une conception originale d'anneaux de contact solides a été proposée pour maintenir les conditions de température requises des blocs de graphite et améliorer l'évacuation de la chaleur du graphite vers le liquide de refroidissement circulant dans le modérateur en graphite. canaux. Des anneaux fendus (20 mm de hauteur) sont placés le long de la hauteur du canal, proches les uns des autres de manière à ce que chaque anneau adjacent ait un contact fiable le long de la surface cylindrique soit avec le tuyau du canal, soit avec la surface intérieure du bloc de maçonnerie en graphite, ainsi qu'aux extrémités avec deux autres anneaux. L'efficacité de la conception proposée a été testée par des expériences sur banc thermique. L'expérience d'exploitation des unités de puissance de la centrale nucléaire de Léningrad a confirmé la possibilité et la simplicité d'installer un canal avec des anneaux en graphite dans le parcours technologique et de l'en retirer.
Un canal technologique est une structure de canalisations soudées conçue pour y installer des assemblages combustibles (FA) et organiser le flux du liquide de refroidissement.
Les parties supérieure et inférieure du canal sont en acier inoxydable et le tuyau central d'un diamètre de 88 mm et d'une épaisseur de paroi de 4 mm à l'intérieur du noyau, qui mesure 7 m de haut, est constitué d'un alliage de zirconium et de niobium ( 2,5 %). Cet alliage est plus petit que l’acier, absorbe les neutrons et possède des propriétés mécaniques et anticorrosion élevées. Créer une connexion hermétique fiable entre la partie centrale en zirconium du canal et les tuyaux en acier s'est avéré être une tâche difficile, car les coefficients de dilatation linéaire des matériaux connectés diffèrent d'environ trois fois. Il a été possible de le résoudre à l'aide d'adaptateurs acier-zirconium fabriqués par soudage par diffusion.
Une cassette avec deux assemblages combustibles est placée dans la filière technologique (il existe 1693 de ces filières) ; Chacun de ces assemblages se compose de 18 barres de combustible. L'élément combustible est un tube en alliage de zirconium d'un diamètre extérieur de 13,6 mm, d'une épaisseur de paroi de 0,9 mm avec deux bouchons d'extrémité, à l'intérieur desquels sont placées des pastilles de dioxyde d'uranium. Au total, environ 190 tonnes d'uranium contenant 1,8 % d'isotope d'uranium 235 sont chargées dans le réacteur.
1.Introduction…………………………………………………………….4
2. Principales caractéristiques du réacteur RBMK-1000………………7
2.1 Diagramme thermique avec réacteur RBMK-1000……………………7
2.2 Structures en réacteur……………………………...12
2.3 Vanne d'arrêt et de régulation………………………………...18
2.4 Chargement et déchargement de la machine…………………………….21
2.5 Assemblages combustibles (FA)…………………………….....25
2.6 Conception de la protection contre les rayonnements ionisants du recteur..28
3. Types et fonction des pipelines et de leurs composants avec dessins et schémas, paramètres de fonctionnement et principales forces agissant sur les pipelines…………………………………………………………………… ……….32
4. Les principaux défauts survenant dans les canalisations avec une analyse des causes de leur apparition, les méthodes de détection des défauts………………………….48
5. La procédure de sortie des canalisations pour réparation avec préparation du lieu de travail et déconnexion du circuit thermique…………………………………………………………….53
6. Technologie de production de réparation, contrôle intermédiaire……….57
7. Tests de pipelines………………………………………………..60
8.Mise en service……………………………………………………….61
9. Conclusion…………………………………………………………………………………..63
10.Liste des abréviations……………………………………………………….64
11. Liste des références…………………………………….66
INTRODUCTION
Le réacteur RBMK-1000 est un réacteur à canaux sans surcharge ; contrairement aux réacteurs à canaux de surcharge, les assemblages combustibles et le canal de traitement sont des unités distinctes. Les canalisations sont reliées aux canaux installés dans le réacteur à l'aide de connexions permanentes - des chemins individuels pour l'alimentation et l'évacuation du liquide de refroidissement. Les assemblages combustibles chargés dans les canaux sont fixés et compactés en partie supérieure du riser du canal. Ainsi, lors du rechargement du combustible, il n'est pas nécessaire d'ouvrir le chemin du liquide de refroidissement, ce qui permet de le réaliser à l'aide de dispositifs de rechargement appropriés sans arrêter le réacteur.
Lors de la création de tels réacteurs, le problème de l'utilisation économique des neutrons dans le cœur du réacteur a été résolu. À cette fin, les enveloppes des crayons combustibles et les tuyaux de canalisation sont constitués d'alliages de zirconium faiblement absorbant les neutrons. Lors du développement du RBMK, la limite de température de fonctionnement des alliages de zirconium n'était pas suffisamment élevée. Cela a déterminé les paramètres relativement bas du liquide de refroidissement dans le RBMK. La pression dans les séparateurs est de 7,0 MPa, ce qui correspond à une température de vapeur saturée de 284°C. La conception des installations RBMK est à circuit unique. Le mélange vapeur-eau après le noyau pénètre par des tuyaux individuels dans les tambours séparateurs, après quoi la vapeur saturée est envoyée aux turbines, et l'eau de circulation séparée, après l'avoir mélangée avec l'eau d'alimentation entrant dans les tambours séparateurs depuis les unités de turbine, en utilisant pompes de circulation fourni aux canaux du réacteur. Le développement du RBMK a constitué une étape importante dans le développement de l'énergie nucléaire en URSS, puisque de tels réacteurs permettent de créer de grandes centrales nucléaires de grande puissance.
Parmi les deux types de réacteurs à neutrons thermiques - les réacteurs à eau sous pression et les réacteurs à canal eau-graphite, utilisés dans l'industrie électronucléaire de l'Union soviétique, ce dernier s'est avéré plus facile à maîtriser et à mettre en œuvre. Cela s'explique par le fait que des installations générales de construction de machines peuvent être utilisées pour la fabrication de réacteurs à canaux et que l'équipement unique nécessaire à la fabrication de cuves de réacteurs à eau sous pression n'est pas requis.
L'efficacité des réacteurs à canaux de type RBMK dépend en grande partie de la puissance retirée de chaque canal. La répartition de la puissance entre les canaux dépend de la densité du flux neutronique dans le cœur et de la combustion du combustible dans les canaux. Il existe une limite de puissance qui ne peut être dépassée sur aucun canal. Cette valeur de puissance est déterminée par les conditions d'évacuation de la chaleur.
Initialement, le projet RBMK a été développé pour une puissance électrique de 1 000 MW, ce qui, avec les paramètres choisis, correspondait à une puissance thermique du réacteur de 3 200 MW. Compte tenu du nombre de canaux de travail disponibles dans le réacteur (1 693) et du coefficient d'irrégularité du dégagement de chaleur qui en résulte dans le cœur du réacteur, la puissance maximale des canaux était d'environ 3 000 kW. À la suite d'études expérimentales et informatiques, il a été constaté qu'avec une teneur massique maximale de vapeur à la sortie des canaux d'environ 20 % et la puissance indiquée, la réserve nécessaire est assurée avant la crise d'évacuation de la chaleur. La teneur moyenne en vapeur dans le réacteur était de 14,5 %. Des centrales nucléaires équipées de réacteurs RBMK d'une capacité électrique de 1 000 MW (RBMK-1000) sont en service dans les centrales nucléaires de Leningrad, de Koursk, de Tchernobyl et de Smolensk. Ils se sont révélés être des installations fiables et sûres avec des indicateurs techniques et économiques élevés. Sauf si vous les faites exploser volontairement.
Pour augmenter l'efficacité des réacteurs RBMK, les possibilités d'augmenter la puissance maximale des canaux ont été étudiées. À la suite de développements de conception et d'études expérimentales, il s'est avéré possible, en intensifiant le transfert de chaleur, d'augmenter la puissance maximale admissible du canal de 1,5 fois jusqu'à 4 500 kW, tout en augmentant simultanément la teneur en vapeur admissible jusqu'à plusieurs dizaines de pour cent. L'intensification nécessaire des transferts thermiques a été obtenue grâce au développement d'un assemblage combustible dont la conception comprend des intensificateurs de transfert thermique. En augmentant la puissance autorisée du canal à 4 500 kW, la puissance thermique du réacteur RBMK a été portée à 4 800 MW, ce qui correspond à une puissance électrique de 1 500 MW. De tels réacteurs RBMK-1500 fonctionnent à la centrale nucléaire d'Ignalina. Une augmentation de la puissance de 1,5 fois avec des modifications de conception relativement mineures tout en maintenant la taille du réacteur est un exemple de solution technique qui a un grand effet.
PRINCIPALES CARACTÉRISTIQUES DU RÉACTEUR RBMK-1000
Schéma thermique avec le réacteur RBMK-1000
PARTIE.
Types et fonction des pipelines et de leurs composants avec dessins et schémas, paramètres de fonctionnement et principales forces agissant sur les pipelines.
Classement des pipelines
Les pipelines, en fonction de la classe de danger de la substance transportée (risque d'explosion et d'incendie et nocivité), sont divisés en groupes environnementaux (A, B, C) et, en fonction des paramètres de conception de l'environnement (pression et température) - en cinq catégories (I, II, III, IV, V)
La catégorie du pipeline doit être déterminée par le paramètre qui nécessite son attribution à une catégorie plus responsable.
La désignation d'un groupe d'un certain milieu transporté comprend la désignation d'un groupe du milieu (A, B, C) et d'un sous-groupe (a, b, c), reflétant la toxicité et le risque d'incendie et d'explosion des substances incluses dans ce moyen.
La désignation du pipeline correspond en général à la désignation du groupe du fluide transporté et de sa catégorie. La désignation « pipeline I groupe A (b) » désigne un pipeline à travers lequel un milieu du groupe A (b) avec des paramètres de catégorie I est transporté.
Le groupe environnemental d'un pipeline transportant des fluides constitués de divers composants est établi en fonction de la composante qui nécessite que le pipeline soit attribué à un groupe plus responsable. De plus, si la teneur de l'un des composants du mélange dépasse la concentration létale moyenne dans l'air selon GOST 12.1.007, le groupe du mélange doit alors être déterminé par cette substance. Si le composant le plus dangereux en termes de propriétés physiques et chimiques est inclus dans le mélange en quantité inférieure à la dose mortelle, la question de l'attribution du pipeline à un groupe ou à une catégorie de pipeline moins responsable est décidée par l'organisme de conception (l'auteur du projet).
La classe de danger des substances doit être déterminée conformément à GOST 12.1.005 et GOST 12.1.007, les valeurs des indicateurs de risque d'incendie et d'explosion des substances - selon la ND correspondante ou les méthodes énoncées dans GOST 12.1.044.
Pour les conduites à vide, la pression de service absolue doit être prise en compte.
Les pipelines transportant des substances dont la température de fonctionnement est égale ou supérieure à leur température d'auto-inflammation, ainsi que des substances ininflammables, à combustion lente et inflammables qui, lorsqu'elles interagissent avec l'eau ou l'oxygène de l'air, peuvent être explosives, doivent être classées comme catégorie I. Par décision du développeur, il est permis, en fonction des conditions d'exploitation, d'accepter une catégorie de pipeline plus responsable (que celle déterminée par les paramètres calculés de l'environnement).
Exigences pour la conception du pipeline
La conception du pipeline doit prévoir la possibilité d'effectuer tous types de contrôles. Si la conception du pipeline ne permet pas d'inspections externes et internes ou d'essais hydrauliques, l'auteur du projet doit indiquer la méthodologie, la fréquence et l'étendue du contrôle, dont la mise en œuvre garantira l'identification et l'élimination en temps opportun des défauts.
Branches (ramification)
La dérivation à partir du pipeline s'effectue de l'une des manières suivantes. Le renforcement des branches à l'aide de raidisseurs n'est pas autorisé.
– Dérivations sur les pipelines de processus
Le raccordement des branches selon la méthode « a » est utilisé dans les cas où l'affaiblissement du pipeline principal est compensé par les réserves de résistance existantes de la connexion. Il est également permis de l'insérer dans le pipeline tangentiellement à la circonférence de la section transversale du tuyau pour éviter l'accumulation de produits dans la partie inférieure du pipeline.
Les tés soudés à partir de tuyaux, les coudes soudés par estampage, les tés et les coudes à partir de billettes coulées à l'aide de la technologie du laitier électrolytique peuvent être utilisés pour des pressions allant jusqu'à 35 MPa (350 kgf/cm2). Dans ce cas, toutes les soudures et le métal des pièces moulées sont soumis à un contrôle ultrasonique à 100 %.
Des croix soudées et des inserts croisés peuvent être utilisés sur des canalisations en aciers au carboneà une température de fonctionnement ne dépassant pas 250 °C. Les croix et inserts transversaux en tubes électrosoudés peuvent être utilisés à une pression nominale ne dépassant pas PN 16 (1,6 MPa). Dans ce cas, les traverses doivent être constituées de tuyaux avec une pression nominale d'au moins PN 25 (2,5 MPa). Les croix et les prises transversales fabriquées à partir de tuyaux sans soudure peuvent être utilisées à une pression nominale ne dépassant pas PN 24 (à condition que les croix soient fabriquées à partir de tuyaux avec une pression nominale d'au moins PN 40. Le piquage des raccords dans les soudures des canalisations doit être effectué en tenant compte de la clause 11.2.7.
Coudes
Pour les pipelines, en règle générale, on utilise des coudes fortement incurvés, fabriqués à partir de tuyaux à joint droit sans soudure et soudés par estampage à chaud ou par brochage, ainsi que de tuyaux pliés et soudés par emboutissage. Pour les diamètres supérieurs à DN 6.4.2 400, le pied de soudure est soudé et les soudures sont soumises à 100 % à des tests ultrasoniques ou radiographiques.
Les coudes coudés fabriqués à partir de tuyaux sans soudure sont utilisés dans les cas où il est nécessaire de minimiser la résistance hydraulique du pipeline, par exemple sur les pipelines avec un flux pulsé du fluide (pour réduire les vibrations), ainsi que sur les pipelines d'un diamètre nominal. jusqu'au DN 25. La nécessité d'un traitement thermique est déterminée selon le 12.2.11.
Les limites d'application des coudes coudés des canalisations de la gamme actuelle doivent correspondre aux limites d'utilisation des canalisations à partir desquelles ils sont réalisés. La longueur de la section droite depuis l'extrémité du tuyau jusqu'au début de la section coudée doit être d'au moins 100 mm.
Dans les canalisations, il est permis d'utiliser des coudes sectoriels soudés d'un diamètre nominal de DN 500 ou moins à une pression nominale ne dépassant pas PN 40 (4 MPa) et d'un diamètre nominal supérieur à DN 500 à une pression nominale allant jusqu'à à PN 25 (2,5 MPa). Lorsque le secteur manufacturier se courbe, l'angle entre les sections transversales du secteur ne doit pas dépasser 22,5°. La distance entre les soudures adjacentes à l'intérieur du coude doit garantir la disponibilité du contrôle de ces joints sur toute la longueur du joint. Pour la fabrication de coudes sectoriels, l'utilisation de tubes soudés en spirale n'est pas autorisée ; pour les diamètres supérieurs à 400 mm, le soudage à la racine de la soudure est utilisé ; les soudures sont soumises à 100 % de contrôles ultrasonores ou radiographiques. Les secteurs pliés soudés ne doivent pas être utilisés dans les cas de : - charges cycliques élevées, par exemple dues à la pression, supérieures à 2000 cycles ; - manque d'auto-compensation dû à d'autres éléments de canalisation.
Transitions
Dans les pipelines, en règle générale, les transitions doivent être estampées, roulées à partir d'une feuille avec une soudure ou estampées et soudées à partir de moitiés avec deux soudures. Les limites d'utilisation des transitions en acier doivent correspondre aux limites d'utilisation de tuyaux connectés de nuances d'acier similaires et de paramètres de fonctionnement (de calcul) similaires.
Il est permis d'utiliser des transitions en pétales pour les canalisations dont la pression nominale ne dépasse pas PN16 (1,6 MPa) et un diamètre nominal de DN 500 ou moins. Il n'est pas permis d'installer des transitions en pétales sur les canalisations destinées au transport de gaz liquéfiés et de substances des groupes A et B.
Les transitions des pétales doivent être soudées, suivies d'un contrôle à 100 % des soudures par méthodes ultrasoniques ou radiographiques. Après fabrication, les transitions des pétales doivent être soumises à un traitement thermique.
Talons
Les bouchons soudés plats et nervurés en tôle d'acier sont recommandés pour une utilisation dans les canalisations avec des pressions nominales jusqu'à PN 25 (2,5 MPa).
Les bouchons installés entre les brides ne doivent pas être utilisés pour séparer deux canalisations avec des fluides différents, dont le mélange est inacceptable.
Limites d'utilisation des bouchons et leurs caractéristiques par matériau, pression, température, corrosion, etc. doit être conforme aux limites d’application des brides.
Exigences relatives aux raccords de canalisation.
Lors de la conception et de la fabrication de raccords de canalisation, il est nécessaire de se conformer aux exigences des réglementations techniques, des normes et des exigences des clients conformément aux exigences de sécurité conformément à GOST R 53672.
Les spécifications pour les types et types spécifiques de raccords de canalisation doivent inclure :
Faire défiler documents réglementaires, sur la base duquel sont réalisés la conception, la fabrication et l'exploitation des raccords ;
Données techniques de base et caractéristiques des raccords ;
Indicateurs de fiabilité et (ou) indicateurs de sécurité (pour les vannes présentant d'éventuelles pannes critiques) ;
Exigences de fabrication ;
Exigences de sécurité ; - le contenu de la livraison ;
Règles d'acceptation ;
Méthodes d'essai;
Liste des défaillances possibles et critères pour les états limites ;
Mode d'emploi;
Principales dimensions d'encombrement et de raccordement, y compris les diamètres extérieur et intérieur des buses, découpe des bords des buses pour le soudage, etc.
Les principaux indicateurs de destination des raccords (tous types et types) établis dans la documentation de conception et d'exploitation :
Pression nominale PN (pression de service ou de conception P) ;
Diamètre nominal DN ;
Environnement de travail;
Température de conception (température maximale de l'environnement de travail) ;
Chute de pression admissible ;
Étanchéité des vannes (classe d'étanchéité ou valeur de fuite) ;
Longueur de construction ;
Version climatique (avec paramètres environnementaux) ;
Résistance aux influences extérieures (sismiques, vibrations, etc.) ;
Indicateurs de destination supplémentaires pour types spécifiques raccords :
Coefficient de résistance (ζ) pour les clapets d'arrêt et anti-retour ;
Dépendance du coefficient de résistance sur la pression de vitesse – pour les clapets anti-retour ;
Coefficient de débit (liquide et gaz), surface du siège, pression de réglage, pression d'ouverture complète, pression de fermeture, contre-pression, plage de pression de réglage - pour soupapes de sécurité ;
Débit conditionnel (Kvy), type de caractéristiques de débit, caractéristiques de cavitation - pour les vannes de régulation ;
Débit conditionnel, valeur de la pression régulée, plage de pressions régulées, précision du maintien de la pression (zone morte et zone inégale), chute de pression minimale à laquelle le fonctionnement est assuré - pour les régulateurs de pression ;
Paramètres des entraînements et des actionneurs ;
A) pour un entraînement électrique – tension, fréquence actuelle, puissance, mode travaux, rapport de transmission, efficacité, couple maximal, paramètres environnementaux ;
B) pour les entraînements hydrauliques et pneumatiques - fluide de commande, pression du fluide de commande - pour régulateurs de pression ;
L’heure d’ouverture (fermeture) est à la demande du client de la vanne.
Les raccords doivent être testés conformément à GOST R 53402 et TU, et la portée obligatoire des tests doit inclure :
Sur la résistance et la densité des pièces principales et des joints soudés fonctionnant sous pression ;
Pour l'étanchéité des vannes, normes d'étanchéité des vannes - selon GOST R 54808 (pour les vannes des équipements de travail des groupes A, B (a) et B (b), lors du test d'étanchéité des vannes, il ne doit y avoir aucune fuite visible - classe A GOST R 54808 );
Pour l'étanchéité par rapport à l'environnement extérieur ;
Pour le fonctionnement (performance). Les résultats des tests doivent être reflétés dans le certificat de la vanne.
L'utilisation de vannes d'arrêt comme vannes de régulation (papillon) n'est pas autorisée.
Lors de l'installation d'un actionneur sur une vanne, les volants de commande manuelle doivent ouvrir la vanne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et se fermer dans le sens des aiguilles d'une montre. La direction des axes des tiges de vérin doit être déterminée dans la documentation de conception.
Les vannes d'arrêt doivent avoir des indicateurs de la position de l'élément de verrouillage (« ouvert », « fermé »).
Le matériau des vannes pour canalisations doit être choisi en fonction des conditions de fonctionnement, des paramètres et des propriétés physico-chimiques du fluide transporté et des exigences des documents réglementaires. Des renforts en métaux non ferreux et leurs alliages peuvent être utilisés dans les cas où des renforts en acier et en fonte ne peuvent pas être utilisés pour des raisons justifiées. Des renforts en aciers au carbone et alliés peuvent être utilisés pour des environnements où le taux de corrosion ne dépasse pas 0,5 mm/an.
Pour les canalisations transportant les fluides du groupe, des raccords en fonte malléable d'une qualité non inférieure à KCh 30-6 et en fonte grise d'une qualité non inférieure à SCh 18-36 doivent être utilisés.
Pour les environnements des groupes A(b), B(a), à l'exception des gaz liquéfiés ; B(b), à l’exception des liquides inflammables dont le point d’ébullition est inférieur à 45°C ; B(c) – des raccords en fonte ductile peuvent être utilisés si les limites de température de fonctionnement du fluide ne sont pas inférieures à moins 30 °C et ne dépassent pas 150 °C à une pression du fluide ne dépassant pas 1,6 MPa (160 kgf/cm2 ). Dans ce cas, pour des pressions nominales de fonctionnement du fluide jusqu'à 1 MPa, des raccords conçus pour une pression d'au moins PN 16 (1,6 MPa) sont utilisés, et pour des pressions nominales supérieures à PN 10 (1 MPa) - des raccords conçus pour un pression d'au moins PN 25 (2,5 MPa). 8.13 Il est interdit d'utiliser des raccords en fonte ductile sur les canalisations transportant des fluides du groupe A(a), des gaz liquéfiés du groupe B(a) ;
liquides inflammables ayant un point d'ébullition inférieur à 45 °C, groupe B(b). Il est interdit d'utiliser des raccords en fonte grise sur les canalisations transportant des substances des groupes A et B, ainsi que sur les canalisations de vapeur et d'eau chaude utilisées comme satellites.
Les vannes en fonte grise et ductile ne doivent pas être utilisées quels que soient le fluide, la pression de service et la température dans les cas suivants : - sur des canalisations soumises à des vibrations ;
Sur les pipelines fonctionnant à des températures très variables conditions de température environnement;
Si un refroidissement important des raccords est possible en raison de l'effet d'étranglement ;
Sur les canalisations transportant des substances des groupes A et B, contenant de l'eau ou d'autres liquides gelants, lorsque la température de la paroi de la canalisation est inférieure à 0 °C, quelle que soit la pression ;
Dans les unités de pompage de tuyauterie lors de l'installation de pompes dans des zones ouvertes ;
Dans les réservoirs et conteneurs pour le stockage de substances explosives, dangereuses pour le feu et toxiques.
Sur les canalisations fonctionnant à des températures ambiantes inférieures à 40 °C, il convient d'utiliser des raccords en aciers alliés appropriés, en alliages spéciaux ou en métaux non ferreux ayant une résistance aux chocs métalliques (KCV) d'au moins 20 J/cm2 à la température corporelle la plus basse possible. Pour l'ammoniac liquide et gazeux, il est permis d'utiliser raccords spéciaux en fonte ductile selon les paramètres et conditions.
Dans l'entraînement hydraulique des vannes, des liquides ininflammables et non gelants répondant aux conditions de fonctionnement doivent être utilisés.
Afin d'éliminer la possibilité de chute de condensat dans les entraînements pneumatiques, heure d'hiver le gaz est séché jusqu'au point de rosée à une température de conception négative du pipeline.
Pour les canalisations avec une pression nominale supérieure à 35 MPa (350 kgf/cm2), l'utilisation de raccords en fonte n'est pas autorisée.
Les vannes avec joints à bride « saillie-évidement » en cas d'utilisation de joints spéciaux peuvent être utilisées à une pression nominale allant jusqu'à 35 MPa (350 kgf/cm2)
Pour garantir un fonctionnement sûr dans les systèmes de contrôle automatique, lors du choix des vannes de régulation, les conditions suivantes doivent être remplies :
La perte de pression (chute de pression) sur les vannes de régulation au débit maximum du fluide de travail doit être d'au moins 40 % de la perte de pression dans l'ensemble du système ;
Lorsque le liquide s'écoule, la chute de pression dans les vannes de régulation sur toute la plage de régulation ne doit pas dépasser la valeur de la chute de cavitation.
Le fabricant doit marquer le corps du robinet dans un endroit visible dans la mesure suivante :
Nom ou marque du fabricant ;
Numéro d'usine ; - Année de fabrication;
Pression nominale (de service) РN (Рр); - diamètre nominal DN ;
Température de l'environnement de travail (lors du marquage de la pression de service Рр – obligatoire) ;
Flèche indiquant le sens d'écoulement du fluide (avec alimentation unidirectionnelle du fluide) ; - Désignation du produit;
Nuance d'acier et indice thermique (pour les corps en fonderie) ; - des marquages supplémentaires conformément aux exigences du client et aux normes nationales.
Le colis de livraison des raccords de canalisation doit inclure une documentation opérationnelle dans le volume suivant :
Passeport (PS);
Manuel d'utilisation (OM);
Documentation opérationnelle des composants (variateurs, actionneurs, positionneurs, fins de course, etc.). Le formulaire de passeport est donné en annexe N (pour référence). Le manuel d'utilisation doit contenir : - une description de la conception et du principe de fonctionnement des vannes ;
Procédure de montage et de démontage ; - répétition et explication des informations incluses dans le marquage des raccords ;
Liste des matériaux pour les principales parties des raccords ;
Informations sur les types d'effets dangereux, si les raccords peuvent présenter un danger pour la vie et la santé des personnes ou pour l'environnement, et les mesures pour les éviter ;
Indicateurs de fiabilité et (ou) indicateurs de sécurité ;
Portée de l'inspection à réception des raccords avant l'installation ;
Méthodologie de réalisation des tests de contrôle (inspections) des vannes et de ses principaux composants, procédure de maintenance, de réparation et de diagnostic.
Avant l'installation, les raccords doivent être soumis à une inspection et à des tests à l'arrivée dans la mesure spécifiée dans le manuel d'utilisation. L'installation des raccords doit être effectuée en tenant compte des exigences de sécurité conformément aux instructions d'utilisation.
La sécurité des vannes pendant le fonctionnement est assurée en répondant aux exigences suivantes :
Les vannes et dispositifs d'entraînement doivent être utilisés conformément à leur destination en termes de paramètres de fonctionnement, d'environnements, de conditions de fonctionnement ;
Les vannes doivent être exploitées conformément au manuel d'exploitation (y compris les situations d'urgence de conception) et aux réglementations technologiques ;
Les vannes d'arrêt doivent être complètement ouvertes ou fermées. Il n'est pas permis d'utiliser des vannes d'arrêt comme vannes de régulation ;
Les ferrures doivent être utilisées conformément à leur destination fonctionnelle ;
Le contrôle de la production de sécurité industrielle des vannes doit inclure un système de mesures visant à éliminer les états limites possibles et à prévenir les défaillances critiques des vannes.
Interdit:
Faire fonctionner les vannes en l'absence de marquages et de documentation opérationnelle ;
Effectuer des travaux pour éliminer les défauts des pièces de carrosserie et serrer connexions filetées sous pression;
Utiliser le renfort comme support pour le pipeline ;
Pour contrôler la vanne, utiliser des leviers qui prolongent le bras de la poignée ou du volant qui ne sont pas prévus dans la notice d'utilisation ;
Utilisez des rallonges pour les clés de fixation.
PROCÉDURE DE RÉPARATION DES CANALISATIONS AVEC PRÉPARATION DU LIEU DE TRAVAIL ET DÉCONNEXION DU CIRCUIT THERMIQUE.
En cas de rupture des canalisations vapeur-eau, des collecteurs, des conduites de vapeur fraîche, de vapeur de réchauffage et d'extraction, des canalisations principales de condensats et d'eau d'alimentation, de leurs raccords vapeur-eau, des tés, des raccords soudés et à brides, le groupe motopropulseur (chaudière, turbine ) doit être déconnecté et arrêté immédiatement.
Si des fissures, des renflements ou des fistules sont détectés dans les conduites de vapeur fraîche, de chauffage et d'extraction, les conduites d'eau d'alimentation, dans leurs raccords vapeur-eau, les tés, les raccords soudés et à brides, le chef d'équipe de l'atelier doit en être immédiatement informé. Le chef d'équipe est tenu d'identifier immédiatement une zone dangereuse, d'y arrêter tous les travaux, d'en évacuer le personnel, de clôturer cette zone, d'afficher des panneaux de sécurité « Interdiction d'entrer », « Attention ! Zone dangereuse » et de prendre des mesures urgentes pour fermer la zone dangereuse. zone d'urgence à l'aide de lecteurs distants. Si lors d'un arrêt il n'est pas possible de réserver une section de secours, alors les équipements correspondants associés à la section de secours doivent être arrêtés. L'heure d'arrêt est déterminée par l'ingénieur en chef de la centrale électrique avec notification à l'ingénieur de service du système électrique.
Si des supports et des supports détruits sont détectés, le pipeline doit être déconnecté et la fixation restaurée. Le temps d'arrêt est déterminé par l'ingénieur en chef de la centrale électrique en accord avec l'ingénieur de service du système électrique.
Lorsqu'un pipeline ou ses fixations sont endommagés, une analyse approfondie des causes des dommages et l'élaboration de mesures efficaces pour améliorer la fiabilité sont nécessaires. Si des fuites ou de la vapeur sont détectées dans les raccords, les raccords à brides ou sous le revêtement isolant des canalisations, cela doit être immédiatement signalé au chef d'équipe. Le chef d'équipe est tenu d'évaluer la situation et, si une fuite ou de la vapeur présente un danger pour le personnel ou l'équipement d'exploitation (par exemple, de la vapeur provenant d'une sous-isolation), prendre des mesures. Les fuites ou les vapeurs qui ne présentent pas de danger pour le personnel ou l'équipement (telles que les vapeurs provenant des emballages) doivent être inspectées à chaque quart de travail.
Les canalisations doivent être soumises en réparation après l'expiration de la période de révision prévue établie sur la base des normes en vigueur opération technique et dans la plupart des cas, réparé en même temps que l'équipement principal. La soumission de la canalisation en réparation avant l'expiration de la période de révision prévue est nécessaire en cas de dommage urgent ou de condition d'urgence, confirmée par un rapport indiquant les causes, la nature et l'étendue des dommages ou de l'usure. Les défauts du pipeline identifiés lors de la période de révision et n'entraînant pas d'arrêt d'urgence doivent être éliminés lors de tout arrêt suivant.
Les conduites de vapeur fonctionnant à des températures de 450 °C ou plus doivent être inspectées avant toute réparation majeure.
Lors de la remise pour réparation, le client doit transférer à l'entrepreneur la documentation de conception et de réparation, qui contient des informations sur l'état du pipeline et de ses composants, les défauts et les dommages. La documentation doit être préparée conformément à GOST 2.602-68*. Après réparation, cette documentation doit être restituée au client.
Conformément aux Règles d'organisation, d'entretien et de réparation des matériels pendant rénovation majeure canalisations de chaudières et de stations, la nomenclature doit comprendre les travaux suivants :
Vérification de l'état technique des canalisations de vapeur ;
Vérification de l'état technique des raccords à brides et des fixations, remplacement des goujons usés.
Vérification du serrage des ressorts, inspection et réparation des suspensions et supports.
Inspection des soudures et du métal.
Re-soudage des joints défectueux, remplacement des éléments de canalisation ou des systèmes de fixation défectueux.
Inspection et réparation d'échantillonneurs et de refroidisseurs d'échantillons.
Réparation de l'isolation thermique.
Lors de l'inspection des canalisations, l'affaissement, le renflement, les fistules, les fissures, les dommages dus à la corrosion et autres défauts visibles doivent être enregistrés. Si les raccords à bride sont défectueux, l'état des surfaces d'étanchéité et des fixations doit être vérifié. Lorsque les supports et les suspentes sont défectueux, les fissures dans le métal de tous les éléments des supports et les suspentes ainsi que les déformations résiduelles des ressorts doivent être enregistrées.
La procédure et l'étendue du contrôle sur le métal des pipelines sont déterminées par la documentation normative et technique. Le contrôle est effectué sous la direction technique du laboratoire des métaux.
Le client a le droit d’interférer avec le travail de l’entrepreneur si ce dernier :
Défauts constatés qui pourraient être masqués par des travaux ultérieurs ;
Ne respecte pas les exigences technologiques et réglementaires de la documentation technique.
Lors des travaux de réparation liés à l'installation ou au démontage de blocs ressorts ou de pièces de canalisation, la séquence d'opérations prévue dans le projet de travaux ou la carte technologique doit être respectée, assurant la stabilité des composants et éléments restants ou nouvellement installés de la canalisation et empêchant la chute de ses parties démontées.
Avant de démonter un support fixe ou de couper une canalisation lors du resoudage de joints soudés selon les conclusions des détecteurs de défauts ou lors du remplacement d'éléments de la canalisation, les ressorts des deux suspensions les plus proches de chaque côté de la zone réparée doivent être fixés avec des supports filetés. attaches soudées. Les supports temporaires (contreventement) doivent être installés à une distance ne dépassant pas 1 m des deux côtés de l'endroit où le pipeline est déchargé (ou le support fixe est démonté). Ces supports doivent assurer le déplacement des canalisations le long de l'axe requis lors du soudage et fixer la canalisation dans la position de conception. Il est interdit de fixer ces extrémités à des canalisations, supports ou supports adjacents.
Des deux côtés de la zone réparée, des carottages doivent être réalisés sur les canalisations ; la distance entre les points de carottage doit être consignée dans le procès-verbal. Lors de la restauration d'une canalisation, l'étirement à froid doit être effectué de manière à ce que l'écart de distance entre les points centraux ne dépasse pas 10 mm.
Après avoir démonté une section ou un élément de canalisation, les extrémités libres des canalisations restantes doivent être fermées avec des bouchons.
Lors de la coupe d'une canalisation en plusieurs points, des opérations doivent être effectuées dans chaque cas.
Chaque fois qu'une canalisation est coupée après avoir soudé le joint de fermeture, il est nécessaire d'établir un procès-verbal et de l'inscrire dans le livre des câbles.
Après avoir effectué des travaux de réparation liés à la coupe du pipeline ou au remplacement de parties de ses supports, il est nécessaire de vérifier les pentes du pipeline.
Lors du remplacement d'un ressort défectueux, le ressort de remplacement doit être sélectionné en fonction de la charge admissible appropriée, pré-calibré et comprimé à la hauteur calculée pour l'état froid. Après avoir installé le bloc de suspension et retiré les attaches de retenue, vérifiez la hauteur du ressort et effectuez les réglages si nécessaire. Lors du soudage des coupleurs, il est inacceptable que les spires des ressorts entrent en contact avec l'arc électrique, et lors de la coupe, avec la flamme du brûleur, ce qui pourrait endommager les ressorts.
Lors du remplacement d'un ressort dans un support en raison de son endommagement ou du non-respect des charges de conception, vous devez :
Placer les plaques sous le bloc ressort (si le bloc de remplacement a une hauteur inférieure à celle du remplacé) ;
Démontez le socle de support et réduisez sa hauteur (si le bloc de remplacement a une hauteur supérieure à celle de celui remplacé).
Lors du changement de hauteur des ressorts dans le support de ressorts, il est nécessaire de retirer le bloc réglable, de modifier sa hauteur sur le dispositif de calibrage et de l'installer dans le support.
Après avoir terminé les travaux de réglage des hauteurs des ressorts, les hauteurs des ressorts après réglage doivent être enregistrées dans les fiches opérationnelles (voir annexe 6), et les positions de la canalisation à froid doivent être précisées sur les indicateurs de déplacement.
Toute modification apportée à la conception du pipeline lors de sa réparation et convenue avec l'organisme de conception doit être reflétée dans le passeport ou le livret de cordons de ce pipeline. Lors du remplacement de pièces de canalisation endommagées ou de pièces ayant épuisé leur durée de vie, les caractéristiques correspondantes des nouvelles pièces doivent être enregistrées dans le carnet de câbles.
Une fois les travaux de réparation et de réglage terminés, une inscription correspondante doit être faite dans le journal de réparation et un certificat de mise en service doit être établi et inscrit dans le carnet de câbles.
TESTS DE PIPELINES
MISE EN SERVICE
Le remplissage du pipeline après les travaux de réparation est effectué selon un plan approuvé, qui prévoit des mesures technologiques visant à éliminer la phase vapeur-air dans le pipeline. En règle générale, cette opération est réalisée à l'aide de séparateurs élastiques.
Il est conseillé de mettre la canalisation en service après avoir effectué des travaux de réparation avec des condensats dégazés dans des conditions atmosphériques.
Le remplissage du pipeline avec du condensat stable peut être effectué à n'importe quelle pression initiale à l'intérieur du pipeline. Si la canalisation est remplie de condensats instables ou de gaz d'hydrocarbures liquéfiés, alors cette opération doit être effectuée après avoir augmenté la pression du gaz, de l'eau ou du produit stable dans la canalisation au-dessus de la pression de vapeur du produit pompé et après avoir introduit des séparateurs mécaniques dans le pipeline. pipeline.
S'il est nécessaire de déplacer l'eau d'une canalisation à l'aide d'un produit instable, des mesures doivent être prises pour se protéger contre la formation d'hydrates (utilisation de séparateurs, d'inhibiteurs de formation d'hydrates, etc.)
En l'absence de séparateurs mécaniques, il est recommandé de remplir partiellement la canalisation de condensats stables avant de la remplir avec le produit pompé.
Le gaz ou l'eau utilisé lors de la purge (rinçage) et des tests ultérieurs du pipeline de produit et déplacé par le produit à l'aide de séparateurs est évacué du pipeline par des tuyaux de purge.
Dans ce cas, un contrôle doit être organisé sur la teneur en produit du flux sortant de la canalisation de purge afin de réduire les risques de pollution de l'environnement et de réduire les pertes de produit.
Après avoir rempli la canalisation avec du condensat dégazé, la pression est augmentée au-dessus de la pression de fonctionnement minimale admissible, qui sera déterminée par la pression de dégazage, l'ampleur de la perte de charge due au frottement, la composition du produit, le profil du tracé et la température de le « point le plus chaud » du pipeline.
La pression dans le pipeline est augmentée en pompant le condensat avec la vanne fermée à l'extrémité de la section du pipeline.
Une fois que la pression au début du pipeline de produit de condensat augmente au-dessus du minimum autorisé, il est permis de commencer à pomper des condensats instables.
Le maintien de la pression de fonctionnement minimale admissible dans la canalisation pendant le fonctionnement est assuré par un régulateur de pression « amont » installé directement devant le consommateur.
Inconvénients du réacteur RBMK-1000 :
Un grand nombre de pipelines et divers sous-systèmes auxiliaires, qui nécessitent un grand nombre de personnel hautement qualifié ;
La nécessité d'un contrôle du débit canal par canal, ce qui peut entraîner des accidents liés à l'arrêt du flux de liquide de refroidissement à travers le canal ;
Une charge plus élevée sur le personnel d'exploitation par rapport au VVER, associée à la grande taille du cœur et au ravitaillement constant en carburant dans les canaux.
Coefficient de réactivité à la vapeur positif. Pendant le fonctionnement du réacteur, l’eau est pompée à travers le cœur pour être utilisée comme liquide de refroidissement. À l'intérieur du réacteur, il bout et se transforme partiellement en vapeur. Le réacteur avait un coefficient de réactivité à la vapeur positif, c'est-à-dire que plus il y avait de vapeur, plus la puissance libérée par les réactions nucléaires était importante. À la faible puissance à laquelle l'unité de puissance fonctionnait au cours de l'expérience, l'effet du coefficient de vapeur positif n'était pas compensé par d'autres phénomènes affectant la réactivité, et le réacteur avait un coefficient de réactivité de puissance positif.
Cela signifie qu'il y a eu un retour positif - une augmentation de la puissance a provoqué des processus dans le noyau qui ont conduit à une augmentation encore plus importante de la puissance. Cela rendait le réacteur instable et dangereux. De plus, les opérateurs n’étaient pas informés de la possibilité d’une rétroaction positive à faible puissance. "Effet final"
Une erreur dans la conception des barres de commande était encore plus dangereuse. Pour contrôler la puissance de la réaction nucléaire, des crayons contenant une substance absorbant les neutrons sont introduits dans le cœur. Lorsque la tige est retirée du noyau, de l'eau reste dans le canal, qui absorbe également les neutrons. Afin d'éliminer l'influence indésirable de cette eau, des déplaceurs en matériau non absorbant (graphite) ont été placés dans le RBMK sous les tiges.
Mais la tige étant complètement relevée, une colonne d'eau de 1,5 mètre de haut restait sous le plongeur. Lorsque la tige quitte la position supérieure, l'absorbeur pénètre dans la partie supérieure de la zone et introduit une réactivité négative, et dans la partie inférieure du canal le déplaceur en graphite remplace l'eau et introduit une réactivité positive. Au moment de l'accident, le champ neutronique présentait un creux au milieu du noyau et deux maxima - dans ses parties supérieure et inférieure.
Avec une telle répartition du champ, la réactivité totale introduite par les tiges était positive pendant les trois premières secondes de mouvement. C'est ce qu'on appelle «l'effet final», grâce auquel l'activation de la protection d'urgence dans les premières secondes a augmenté la puissance, au lieu d'arrêter immédiatement le réacteur. (L'effet final dans le RBMK est un phénomène consistant en une augmentation à court terme de la réactivité d'un réacteur nucléaire (au lieu de la diminution attendue), observé sur les réacteurs RBMK-1000 lors de l'abaissement des barres du système de contrôle et de protection (CPS) du position la plus élevée (ou proche de celle-ci), cet effet étant dû à une mauvaise conception de la tige.