Здание АЭС с реактором Брест-1200
Реферат
по теме
Здание АЭС с реактором Брест-1200
Содержание
Введение
1. Технология
и оборудование АЭС
2. Конструктивные
решения реакторного отделения и машинного зала АЭС
. Обстройка
реакторного отделения
. Антикоррозионная
защита строительных конструкций
5. Принципиальные
решения по снижению производственных шумов и вибраций
6. Архитектура
АЭС
Список
использованной литературы
Введение
Ежегодно в мире потребность в электроэнергии постоянно растет. Особенно
высокие темпы роста потребления электроэнергии наблюдаются у развивающихся
стран. Такая же ситуация наблюдается на сегодняшний день и в нашей стране,
совсем недавно оправившейся от экономического спада 90-х годов XX века.
Огромный рост энергопотребления требует колоссального использования
топливно-энергетических ресурсов, и очевидно, вызывает значительное, в
настоящее время труднооценимое загрязнение окружающей среды, в случае
производства её традиционными способами. На сегодняшний день на тепловых
электростанциях сжигается 30-35% добываемого в мире органического топлива:
угля, нефти, газа. Сжигание органического топлива сопровождается огромным
количеством выбросов в атмосферу окислов азота, сернистых соединений,
углекислого газа, пылевидных остатков золы, приводит к тепловому перегреву
атмосферы, необходимости сооружения золоотвалов, различных очистных сооружений,
для которых отводится значительные земельные территории и предусматриваются
крупные капиталовложения. Наиболее экологически чистыми по сравнению с ТЭС
являются атомные электростанции.
Задача строительства новых энергоблоков АЭС остро стоит в нашей стране и
связана, во-первых, с ростом экономики страны (который, несомненно, немыслим
без надлежащего роста энергообеспечения). Во-вторых, последствия всей 15-летней
неразберихи создали временной разрыв между строительством новых блоков и
выводом отработавших свой ресурс, поэтому в ближайшие несколько лет необходимо
вывести из эксплуатации несколько уже отработавших свой срок энергоблоков, а
строительство их заменяющих не производится. Поэтому атомной энергетике, как
единственному варианту получения электроэнергии без сжигания органического
топлива, не альтернативы на сегодняшний день.
В настоящее время в атомной энергетике достаточно надежно освоены
реакторы на тепловых нейтронах типа ВВЭР (PWR), ВК (BWR). Однако на их основе
невозможно развитие крупномасштабной ядерной энергетики, способной обеспечить
минимальный радиационный риск для населения, решить проблемы топливных
ресурсов, радиоактивных отходов, обеспечить технологическую поддержку режима
нераспространения ядерных материалов. Крупномасштабная ядерная энергетика
становится реальной при создании быстрых реакторов и эффективных предприятий
ядерного топливного цикла.
В связи с этим все более актуальным становится вопрос, связанный с
развитием и усовершенствованием реакторов на быстрых нейтронах, а,
следовательно, и с разработкой строительных решений зданий атомных
электростанций для реакторов такого типа.
1.
Технология и оборудование АЭС
Современная атомная энергетика основана на использовании энергии,
выделяющейся при делении ядер урана-235 (U92 352 ), существующего в природе, а
также искусственно получаемых делящихся веществ плутония-239 (Pu 92 352) и
урана-233 (U92 332). Деление этих ядер возможно при определенных условиях, что
потребовало создания комплекса приспособлений для осуществления реакции деления
- ядерного реактора. Тепловая энергия, выделяющаяся при делении ядер, отводится
из ядерного реактора путём прокачки через него жидкого или газообразного
теплоносителя. Эта энергия может быть преобразована в электрическую путём
получения пара, предназначенного для вращения турбогенераторов, а также
использована непосредственно в энергоёмких процессах, например в химической или
в металлургической промышленности.
Реактор классифицируется в зависимости от назначения, вида и физического
состояния горючего, замедлителя, теплоносителя и имеют свои особенности.
Однако, принципиальные схемы устройства всех реакторов во многом одинаковы.
Ядерный реактор состоит из нескольких зон. Активная зона - где происходит
деление ядер горючего. Съём тепла, выделяющегося при этом делении,
осуществляется путём циркуляции теплоносителя через активную зону. Активная
зона, окруженная отражателем нейтронов, помещается в корпусе реактора.
В данном проекте используется реактор на быстрых нейтронах «БРЕСТ».
В данной АЭС реализуется двухконтурная схема, в которой теплоносителем
первого контура является свинец в жидком состоянии, а теплоноситель второго
контура - газ (азот или гелий).
Над активной зоной и над ней расположено различное вспомогательное
оборудование: органы регулирования мощности реактора, датчики температуры и т.д.
Рис. 1 Схема трактов теплоносителя и рабочего тела
Схема плана шахты реактора с оборудованием показана на рис. 2.
В главном корпусе реактора имеется система управления и защиты, которая
предназначена для пуска реактора, выхода на проектную мощность, увеличения и
поддержания заданной мощности, остановки и расхолаживания реактора. СУЗ
реактора одна из главных систем, обеспечивающих контроль и безопасность АЭС. В
составе СУЗ также предусмотрены стержни аварийной защиты, они предназначены для
быстрой остановки реактора при аварийной ситуации.
Рис. 2. План шахты реактора с обозначением оборудования
2.
Конструктивные решения
Реакторное
отделение
Ректор типа «Брест» является корпусным. Корпус реактора состоит из
несущей части, выполненной из обычного железобетона, и ограждающей части,
играющей роль радиационно-тепловой защиты и выполненной из жаропрочного бетона.
Между двумя конструкциями предусмотрен контур охлаждения.
По требованиям нераспространения компонентов ТВЭЛов и др. веществ,
обладающих радиоактивностью и способных оказаться выброшенными из шахты
реактора в случае возможной аварии возникает необходимость герметизации
реакторного отделения от внешней окружающей среды. Такой конструкцией является
защитная оболочка РО. Она выполнена из обычного железобетона с внутренней
стальной облицовкой. Защитная оболочка реакторного отделения АЭС также
выполняет роль несущей конструкции.
Шахта реактора вместе с теплоносителем и защитная оболочка с тяжелым
крановым оборудованием имеют общий фундамент - в виде железобетонной монолитной
плиты толщиной 3000 мм. Заглубление фундамента принято аналогичному заглублению
реакторного отделения с ВВЭР-1000. Отметка низа фундаментной плиты -4,200 м.
Применение такого типа фундамента обусловлено во-первых, большой
нагрузкой на основание от веса железобетонных конструкцией, теплоносителя
первого контура (свинца), который имеет очень большой вес - порядка 13т/м3.
Во-вторых, применение фундамента данного типа является необходимым по
условиям недопущения разностей осадок, сказывающихся на оборудовании и
способствующего возникновению аварий. В-третьх, такие фундаменты обеспечивают
выполнению главного условия - герметичности реакторного отделения АЭС.
Параметры конструкций следующие:
габариты шахты реактора (определяются технологическим оборудованием
первого контура теплоносителя и его количеством) приняты 38300х29900 мм;
высота шахты реактора (определяется теми же параметрами, которые указаны
выше) 17000 мм;
шахта предполагается со съемной железобетонной крышкой, толщина которой
составляет 2000 мм;
высота цилиндрической части защитной оболочки из железобетона 41290 мм.
Она определяется в основном габаритами шахты реактора, трубопроводов и
кранового оборудования;
диаметр железобетонного купола в виде полусферы толщиной 900 мм принят
равным 48000 мм, диаметр (внешний) цилиндрической части принят также равным
48000 мм.
Такая форма купола (в виде полусферы) принята из условия наиболее
оптимального восприятия внешних и внутренних нагрузок и воздействий.
Машинный
зал АЭС
Машинный зал АЭС имеет некоторые конструктивные особенности. Основным
оборудованием, определяющим габариты машинного зала являются, как известно,
турбогенераторные установки, преобразующие кинетическую энергию теплоносителя в
электрическую. В АЭС данного типа принято нестандартное решение - вертикальное
расположение турбогенераторов. Такое расположение позволит снизить габариты
здания в плане, но, однако, несколько увеличивает высотные размеры конструкций.
Фундаменты машинного зала выполняются в монолитном варианте и являются
фундаментами многоступенчатыми. Фундаменты под турбогенераторы - в виде
монолитной отдельно стоящей железобетонной плиты.
Применение отдельно стоящих фундаментов и недопущением применения общей
фундаментной плиты обусловлено вибрационными воздействиями на основание от
ЗГТУ.
Другие несущие конструкции - подкрановые балки и стропильные фермы
выполнены также в металле.
Параметры конструкций следующие:
высота несущих металлических колонн машинного зала принята 41300 мм.
Такая высота обусловлена вертикальным размещением ЗГТУ и габаритами кранового
оборудования;
шаг несущих колонн в продольном направлении принят равным 9600 мм (кратно
модулю М600). Такой шаг является необходимым по условию прокладки труб из
реакторного отделения в машинный зал. Дополнительно между основными колоннами
размещены фахверковые колонны. Итого шаг колонн в продольном направлении
составляет 4800 мм.;
пролет машинного зала принят кратным шагу колонн - 28800 мм. Такой пролет
призван обеспечить уменьшение ассортимента стеновых панелей на монтаже, а также
максимально эффективно позволяет расположить ЗГТУ и ремонтную площадку;
высота стальных подкрановых балок принята 1700 мм;
высота стальной фермы принята 3700 мм в связи с большими изгибающими
моментами, возникающими от больших крановых, ветровых и др. нагрузок, а также
их неблагоприятного сочетания;
С целью уменьшения веса кровли конструкция последней принята легкой - в
виде стального профилированного настила, уложенного по прогонам из проката
(двутавра) Шаг прогонов 2400 мм. Утеплитель кровли - пенополистирол, который,
по сравнению с минеральной ватой обладает большей жесткостью;
стеновые панели приняты также легкими - сэндвич-панели с утеплителем из
пенополистирола. Высота их 1800 мм.
Для обеспечения доступа в машинный зал железнодорожного транспорта
возникает необходимость сооружения транспортной этажерки. Так как вес ж/д
составов, особенно тяговых составов велик, то принята конструкция этажерки, состоящая
из монолитных ж/б колонн сечением 800х800 мм и специальными металлическими
ячейками, напоминающими мостовую конструкцию для наилучшего восприятия
изгибающих усилий статического, и, особенно, динамического характера.
архитектура конструкция атомный электростанция
3.
Обстройка реакторного отделения
В обстройке располагается множество технологических и вспомогательных
помещений АЭС. Ввиду того, что в обстройке зона свободного режима и отсутствует
вероятность облучения персонала, конструкция ее напоминает привычные глазу
жителя столицы монолитного 4-х этажного здания с подвалом.
Фундамент принят в виде сплошной монолитной плиты толщиной 700мм, в связи
с недопущением разности осадок, влияющей на технологические коммуникации, а
также обусловленный и грунтовыми условиями площадки строительства.
Сетка колонн принята для удобства взаимоувязки с конструкциями машинного
зала равной 4800х 4800 мм.
К обстройке относится и конструкция перехода и транспортной галереи
трубопроводов. Последняя выполнена из металлоконструкций.
Ограждающие стеновые конструкции приняты (в связи с отсутствием
радиоактивности) также из сендвич-панелей высотой 1500 мм и 1800 мм.
Утеплитель кровли принят из минеральной ваты.
.
Антикоррозионная защита строительных конструкций
Данные по агрессивности грунтовых вод к бетону, а также опыт эксплуатации
аналогичных сооружений вызывает необходимость защиты бетона. Поэтому, все
подземные сооружения, проектируются из гидротехнических бетонов повышенной
плотности на портландцементах с водонепроницаемостью W 6 (В6). Поверхности бетона, включая фундаменты и бетонную
подготовку под них, покрываются битумной обмазкой в 2 слоя. Подземные
сооружения ниже отм. 2,000 полиизобутиленом на битумной мастике. В полах
перекрытий над блочными щитами и другими электротехническими помещениями, а
также в кабельных помещениях, где предусмотрено водяное пожаротушение,
предусматривается рулонная гидроизоляция. Защита стальных конструкций от
коррозии производится окраской их пентафталевыми эмалями ПФ-115 по грунтовке
ФЛ-ОЗК.
Для снижения уровня шума в помещениях блочных щитов управления, кроме
изложенного выше мероприятия, предусматривается выделение оперативных контуров
подвесными потолками и стенками над панелями щита из звукопоглощающих
материалов.
В вентиляционных системах предусматривается следующие мероприятия по
снижению шумов:
устройство мягких вставок в местах соединения всасывающих и
нагнетательных отверстий центробежных вентиляторов с системами воздуховодов;
установка центробежных вентиляторов на виброизолирующих основаниях;
размещение (при необходимости) вентиляционных установок в отдельных
помещениях;
установка шумоглушителей на приточных и рециркуляционных воздуховодов.
6.
Архитектура АЭС
Архитектура атомной энергетики имеет почти полувековую историю. В 1954 г.
в г. Обнинске под Москвой дала промышленный ток первая в мире атомная
электростанция электрической мощностью 5 МВт. В Советском Союзе с 70-х годов
была реализована широкая программа строительства атомных электростанций с
реакторами различных типов. Промышленное освоение атомного энергетического
строительства в отечественной практике получили главным образом два типа
энергетических реакторов: канальные большой мощности (РБМК) и водо-водяные
(ВВЭР). Атомная электростанция - многофункциональный комплекс зданий и
сооружений, представляет собой новый тип энергетического объекта. Главным и
наиболее характерным компонентом атомной электростанции, отличающим ее как тип
сооружения от тепловых и гидротехнических установок, является здание ядерного
реактора. В функционально-технологическом отношении это самое важное сооружение
АЭС, ее суть и основа. Поэтому одной из ведущих творческих задач, стоявших
перед архитекторами, проектирующими атомные электростанции, был поиск образной
выразительности архитектуры АЭС на основе формы здания реакторного отделения.
На первом этапе развития атомной энергетики появление новой технологии с новым
видом топлива не послужило основой для создания индивидуальной и своеобразной
темы в отечественной промышленной архитектуре. Архитектурные решения первых АЭС
повторяли традиционные решения тепловых электростанций с той лишь разницей, что
место здания котельного отделения заняло такое же прямоугольное здание
реакторного отделения.
Архитектурно-композиционное решение АЭС с реакторами РБМК основано на
выделении в комплексе зданий и сооружений объема главного корпуса. Однако в
архитектуре главного корпуса слабо решены вопросы архитектурно-художественной
выразительности объекта новой технологии, так как здания реакторных отделений,
примыкающие к объему машинного зала, имеют одинаковые прямоугольные формы, что
придает композиции однообразие и вялость.
Примером другой компоновки сооружений АЭС является АЭС с реакторами
Брест-1200. Компоновка ее основных зданий и их взаимное расположение
определились в значительной степени применением герметичной оболочки для
реакторной установки и оборудования первого контура. Каждый реактор имеет
отдельное здание цилиндрической формы, обособленное от здания машинного зала.
Возросшие требования к охране окружающей среды и безопасной работе
ядерной установки определили объемно-планировочное и конструктивное решение АЭС
с реакторами большой мощности. Впервые в практике отечественного строительства
на пятом энергоблоке Нововоронежской АЭС оборудование реактора ВВЭР-1000 было
размещено в герметичной оболочке, которая стала основным формообразующим
признаком здания главного корпуса АЭС.
Архитектурное решение пятого энергоблока Нововоронежской АЭС подчинено
выявлению в объеме главного корпуса отдельностоящей цилиндрической оболочки,
пластические формы и конструкция которой лежат в основе общего впечатления и
являются средствами архитектурной выразительности комплекса.
Начиная с пятого энергоблока Нововоронежской АЭС в архитектуре атомных
станций появляется образ атомной станции как нового типа энергетического
строительства. По этому типу были запроектированы и построены первые очереди
Южно-Украинской и Калининской атомных электростанций.
Объемы планируемого строительства атомных электростанций потребовали
нового подхода к решению архитектурно-строительных задач на основе создания унифицированных
проектов, рассчитанных на поточное строительство. Такой проект АЭС с реакторами
в практике отечественного проектирования энергетических объектов был разработан
по принципу моноблочной компоновки главных корпусов. Реакторная установка
мощностью 2400 МВт и турбогенератор той же мощности размещены в блок-модулях
соответственно реакторного отделения и машинного зала, образующих автономный
главный корпус АЭС. Концепция формирования генерального плана унифицированной
АЭС предусматривала блочную структуру планировки и застройки промплощадки
пусковыми комплексами с шагом, позволяющим обеспечить нормативные разрывы между
сооружениями для организации поточного строительства и независимого ввода
мощностей. В результате комплекс зданий и сооружений АЭС имел определенную
архитектурную завершенность на каждом этапе строительства. Смысловым и
композиционным центром комплекса сооружений является метрический ритм главных
корпусов, обозначенный кубическими объемами зданий реакторных отделений. При
формировании генерального плана важно было подчеркнуть и выявить главный
стержень композиции с учетом визуального восприятия объекта: въезд на
промплощадку организован со стороны реакторных отделений, кубические объемы
которых доминируют над всем комплексом, являясь главными элементами
архитектурно-пространственной композиции. Простые, кубической формы здания
реакторных отделений с цилиндрическими оболочками в центре символизируют
надежность сооружения, создают образ большой архитектурной значимости.
Архитектурный облик главных корпусов приобрел естественную
монументальность, соответствующую современной крупной и точной форме,
обладающей художественной простотой.
В серийном проекте архитекторы сознательно разместили защитную оболочку в
центре здания кубической формы таким образом, чтобы независимые системы
безопасности оказались защищены телом железобетонной оболочки от внешних
воздействий, включая падение самолета.
Комплексы построенных в России и за рубежом атомных станций, отражая
специфику новейшей технологии и достижения строительной техники, своеобразием
архитектурной формы и абсолютными размерами своих зданий и сооружений внесли
значительный вклад в промышленную архитектуру ХХ столетия
Список
использованной литературы:
1. Строительные
конструкции атомных электростанций: Учебное пособие./ Моск. Инж.-строит. Ин-т
им. В.В. Куйбышева - М.: МИСИ, 1986, 115 с.
2. В.Б.
Дубровский, П.А. Лавданский, И.А. Енговатов. Строительство атомных
электростанций. Учебное издание - М.: Издательство Ассоциации строительных
вузов,
. Интернет
ресурсы.