6.1.8 Экспериментально-исследовательские работы для обоснования конструктивных решений
Корпус с крышкой и узел уплотнения
В качестве материала корпуса и крышки принята высокопрочная теплостойкая сталь марки 48ТС, применявшаяся для изготовления корпусов реакторов В-1, В-2 и В-3М.
Сталь и сварочные материалы выбраны по результатам многочисленных исследований: механических свойств при кратковременных испытаниях; отсутствия склонности к хрупкому разрушению; отсутствия теплового охрупчивания; длительной прочности; стойкости стали при облучении интегральным потоком нейтронов.
Результаты исследований положительные и приводятся в сводном отчете ЦНИИ КМ «Прометей».
Применение корпуса без антикоррозионного покрытия обосновывается рядом работ по исследованию коррозии стали 48ТС и 15ΧΜ в рабочих условиях водо-водяных реакторов, в которых сделан вывод о возможности применения корпусов водо-водяных энергетических реакторов без антикоррозионного покрытия.
Кроме того, исследована стойкость стали 48ТС и ее сварных соединений против коррозии при наличии в теплоносителе раствора борной кислоты в количестве до 3 г/литр. Результаты положительные.
Однако, не был до конца исследован вопрос о водородном охрупчивании стали 48ТС в рабочих условиях при наличии потоков нейтронов и гамма облучения.
Работа по исследованию водородного охрупчивания стали 48ТС проводилась с 1965 года ЦНИИ КМ «Прометей» совместно с ИАЭ им. Курчатова, по предварительным данным стали типа 48ТС не склонны к водородному охрупчиванию.
Наряду с этим ОКБ «Гидропресс» совместно с институтом гидродинамики СОАН СССР проведена работа по опытному плакированию нержавеющим листом модели ВМ-1, повторяющей по размерам конструкции в масштабе 1:4,5 и материалам штатный корпус В-1, методом сварки взрывом. В результате отработана технология плакирования, проведена плакировка модели ВМ-1 и даны рекомендации по опытно-промышленным работам по плакировке штатных корпусов водо-водяных реакторов методом сварки взрывом.
Прочность корпуса обоснована комплексом работ по прочности и исследованию напряженного состояния корпуса В-I, а также корпуса В-ЗМ, повторяющего основные размеры корпуса ВВЭР-440.
Напряженное состояние верхнего узла корпуса со сферической крышкой исследовано на моделях из оптически активного материала в ОКБ «Гидропресс» и в Институте Машиноведения.
Работоспособность узла уплотнения проверена на стенде ОКБ «Гидропресс» и при горячих испытаниях на натурном стенде корпуса со сферической крышкой в сборе на Ижорском заводе.
Предварительные положительные результаты, показывающие возможность уплотнения главного разъема торовым компенсатором с прутковыми никелевыми прокладками без обварки, получены при исследовании торового компенсатора Ду 3350, трубчатых и прутковых прокладок на стенде уплотнений ОКБ «Гидропресс».
Внутрикорпусные устройства
Внутрикорпусные устройства проектировались с учетом опыта, полученного в процессе экспериментального исследования гидродинамики реактора ВВЭР-1 на аэродинамической модели в ЦАГИ.
Кроме того, гидравлические сопротивления тракта теплоносителя изучены на малой аэродинамической модели В-3М в ОКБ «Гидропресс».
Гидравлические сопротивления и поля скоростей уточнены на аэродинамической модели реактора ВВЭР-440, выполненной в большем масштабе в ОКБ «Гидропресс».
Конструктивные решения по внутриреакторным устройствам были разработаны с учетом результатов пуско-наладочных работ на 1 блоке НВАЭС.
Кассеты рабочие и АРК
Кассеты реактора ВВЭР-440 (В-179) спроектированы с учетом опыта проектирования, наладки и эксплуатации кассет реакторов ВВЭР-1, ВВЭР-2 и ВВЭР-3.
На основании опытных данных по указанным реакторам внесены усовершенствования в узлы: компенсации тепловых расширений рабочих кассет относительно внутри корпусных устройств; дистанционирования тепловыделяющих элементов с помощью 6-ти ярусных или сотовых решеток; контровки винтов, крепящих хвостовик кассеты к шестигранной трубе; зацепления топливной части кассет АРК; демпфирования кассет АРК; усиленной нижней решетки пучка твэлов.
Гидравлическое сопротивление и вибрационная стойкость пучков твэл исследованы. Получены предварительные положительные данные.
Осмотр кассет после 1000 часов испытаний в колонке стенда горячей обкатки ОКБ «Гидропресс» дал хорошие результаты, дефектов не обнаружено.
Окончательно тип дистанционирования выбран по результатам ресурсных испытаний.
Приводы СУЗ
Приводы СУЗ, а также их отдельные элементы прошли экспериментальную проверку на стендах ОКБ «Гидропресс» и Ижорского завода.
Принятый для реактора В-179 привод СУЗ реечного типа прошел горячие испытания на моторесурс 20000 двойных ходов на рабочих параметрах.
Оборудование шахтного объема
Из оборудования шахтного объема наиболее сложным и ответственным узлом является кольцевой бак железо-водной защиты строительных железобетонных конструкций от нейтронного потока из активной зоны реактора.
Прочность кольцевого бака исследована на модели из органического стекла и при тензометрированием штатного кольцевого бака на I блоке НВАЭС, результаты положительные.
Покрытие кольцевого бака выбрано на основании опытных данных НИКИЭТ, полученных на кольцевом баке первой в мире АЭС за период 10-летней эксплуатации.
Таким образом, основные конструктивные решения по реактору В-179 подтверждены большим комплексом расчетных, конструкторских и опытно-исследовательских работ и опытом создания и эксплуатации реакторов ВВЭР-1 и ВВЭР-2.
