§ 8.3 «ПИЧ-БОТТОМ»
«Пич-Боттом» — первая АЭС с высокотемпературным реактором. АЭС рассчитана на электрическую мощность до 40 МВт и достигла полной мощности в середине 1967 г. [3].
Ядерное оборудование АЭС состоит из реактора, гелиевой системы, газодувок, парогенераторов и различных вспомогательных систем. Оно заключено в бетонную оболочку и расположено отдельно от машинного зала, конденсатора и системы питательной воды.
Активная зона содержит 804 твэла (см. рис. 4.15) и имеет высоту 2,5 м и диаметр 3,1 м. В реакторе «Пич-Боттом» теплоноситель проходит активную зону снизу вверх между регулярно расположенными твэлами. Температура газа на входе в активную зону составляет около 350о С, на выходе — 720° С. Давление гелия равно 24 ат.
Между боковым отражателем и корпусом находится тепловая стальная защита. В связи с неодинаковыми потерями давления на активной зоне образуется радиальная составляющая давления, которая как бы сжимает активную зону. На рис. 4.7 показан корпус и активная зона реактора «Пич-Боттом». Реактор имеет 36 поглощающих стержней из карбида бора. Кроме того, предусмотрены две автономные системы безопасности для аварийной остановки реактора. Первый контур состоит из двух независимых петель с парогенераторами высотой около 10 м и до 2,7 м в диаметре. На каждом парогенераторе расположена газодувка. Система трубопроводов между реактором и парогенератором состоит из двух концентрических труб. Наружная труба снабжена тепловой изоляцией и рассчитана на температуру до 380°С и давление до 36 ат.
Система аварийного расхолаживания, состоящая из стальных листов с приваренными к ним трубами, при потере теплоносителя, падении давления или выходе из строя обеих газодувок обеспечивает температуру корпуса реактора не более 480° С.
Перегрузочная машина, рассмотренная в гл. 5, позволяет заменять топливо только при остановленном реакторе. Снаружи бетонного корпуса расположена защитная стальная оболочка в форме цилиндра диаметром 33 м, высотой 54 м, заполненная азотом.
Регулирование мощности реактора осуществляется изменением расхода гелия. Для усиления отрицательного температурного коэффициента реактивности в реакторе используется родий. На рис. 8.2 представлена схема первого и второго контуров реактора «Пич-Боттом».
Рис. 8.2. Схема первого и второго контуров реактора «Пич-Боттом» [2]:
1 — реактор на 115 МВт; 2 — двойные концентрические трубопроводы; 3 — парогенератор; 4 — турбина; 5 — генератор мощностью 40 МВт; 6 — конденсатор (38 мм рт. ст.); 7 — подогреватель питательной воды; 8 — питательный насос; 9 — гелиевая газодувка; 10 — привод регулирующего стержня; 11 — система удаления продуктов деления.
Эксплуатация реактора «Пич-Боттом» показала, что большинство оборудования установки в основном функционирует исправно, за исключением твэлов, повреждения которых были связаны с использованием для покрытия микрочастиц топлива только одинарного слоя из пироуглерода, что не предохраняло их от распухания.
При одной из первых перегрузок реактора некоторые из твэлов были разрушены. Оторвавшиеся части твэлов удалось извлечь. После замены всех твэлов (1967 г.) и благодаря системе очистки активность первого контура составила только 0,3 Ки. При разрушении нескольких твэлов активность повышается на два порядка, т. е. до 30 Ки, что, однако, ниже допустимого значения 100 Ки. Имели место также повреждения парогенераторов. В остальном общие результаты эксплуатации реактора «Пич-Боттом», как и реактора «Драгон», положительные.
§ 8.4. «ФОРТ-СЕНТ-ВРЕЙН»
Это первый в США ядерный реактор с бетонным корпусом. Он построен в г. Платтевилле около Денвера в штате Колорадо и должен был войти встрой в 1972 г. Внешняя форма бетонного корпуса — шестигранная призма с размером под ключ около 20,3 м и высотой около 35 м. В гл. 2 описано расположение оборудования первого контура этого реактора.
Активная зона реактора составлена из 1500 призматических твэлов и разделена в радиальном и осевом направлениях на несколько областей. Диаметр зоны составляет 6,5 м, высота 5,2 м. В реакторе предусмотрен обычный уран-ториевый цикл с высокообогащенным ураном. В противоположность реактору «Пич-Боттом» здесь используется не смесь карбидов, а отдельные частицы карбида урана и частицы карбида тория. Их покрытие состоит из нескольких слоев пироуглерода и карбида кремния.
Шестая часть активной зоны ежегодно заменяется через отверстия в бетонном корпусе; реактор при этом останавливают. Для регулирования предусмотрены 74 поглощающих стержня, приводимых в действие попарно от одного привода.
Ниже активной зоны расположены два парогенератора, через которые горячий гелий приходит сверху вниз после выхода из активной зоны (см. рис. 2.3).
