Содержание материала

В процессе создания реакторной установки ВВЭР-1000 для 5 блока Нововоронежской АЭС, головной из серии ВВЭР-1000, выявилась необходимость внедрения новых, более прогрессивных технических решений, позволяющих учесть накопленный опыт проектирования и изготовления оборудования и одновременно улучшить технико-экономические показатели АЭС в целом.
22 июня 1976 года руководителями Минсредмаша, Минэнерго и Минэнергомаша было принято решение о применении на 5-ти последующих блоках АЭС (1 и 2 блоки Южно-Украинской АЭС и Калининской АЭС и 3 блок Ровенской АЭС) модернизированного реактора, разработанного ОКБ «Гидропресс» в качестве серийного для всех реакторных установок ВВЭР-1000, при сохранении всех компоновочных и технических решений реакторной установки, включая строительную часть, с введением дополнительного раскрепления оборудования и трубопроводов от сейсмических воздействий.
В последующие годы Минэнерго СССР было принято решение на 3 блоке Ровенской АЭС сооружение вести по проекту серийного блока ВВЭР-1000 с РУ В-320. В результате, в так называемую «малую» серию вошли 4 блока ВВЭР-1000.
Межведомственный научно-технический совет по АЭС 19.06.78 г. решил: все блоки АЭС с ВВЭР-1000, начинаемые строительством до 1985 года включительно, сооружать по единому проекту серийного блока ВВЭР-1000, включающего серийную реакторную установку, рассчитанную на размещение в районах с сейсмическими воздействиями на площадку до 9 баллов (MP3) и включающую серийный модернизированный реактор (используемый в «малой» серии), циркуляционные петли Ду 850 без запорных задвижек, «мокрую» перегрузку внутрикорпусных устройств, горизонтальные парогенераторы 5 блока НВАЭС, главные циркуляционные насосы ГЦН- 195М («большая» серия).
Основная особенность модернизированного серийного реактора ВВЭР-1000: использование бесчехловых кассет, с увеличением их количества со 151 шт. до 163 шт., уменьшение количества органов регулирования со 109 шт. до 61 шт. (на 1 блоке ЮУАЭС до 49 шт.), использование шаговых электромагнитных приводов СУЗ.
Ниже приводится информация о разработке проектов реакторных установок В-187 (для 5 блока НВАЭС), В-302 (для 1 блока ЮУАЭС), В-338(для 2 блока ЮУАЭС, 1,2 блоков КАЭС), В-320 (для серийных блоков АЭС с ВВЭР-1000).

Реакторная установка ВВЭР-1000 (В-187) для головной АЭС (5 блок Нововоронежской АЭС)

Разработка проекта

Технический проект реакторной установки ВВЭР-1000 (В-187) выполнялся ОКБ «Гидропресс» в соответствии с техническим заданием разработанным ОКБ «Гидропресс», утвержденным научным руководителем академиком А. П. Александровым и руководством 16 ГУ Минсредмаша 31 июля 1969 года.
Технический проект реактора и парогенераторов реакторной установки В-187 рассмотрен на секции №1 НТС в марте-апреле 1971 года и решение секции об утверждении технического проекта было подписано Е.П.Славским в ноябре 1971 года,
Основные решения по реакторной установке В-187 были приняты протоколом согласования технического проекта 5 блока НВАЭС, утвержденным 5 мая 1972 года руководством Минсредмаша и Минэнерго. Этим протоколом были утверждены основные решения по безопасности эксплуатации 5 блока НВАЭС:

  1. разрыв корпуса реактора, а также разрывы сосудов первого контура не учитывать;
  2. разработать систему ограничителей перемещения оборудования и трубопроводов первого контура в аварийных ситуациях с разрывами трубопроводов первого контура;
  3. в строительных конструкциях реакторного отделения предусмотреть защиту от летящих предметов;
  4. предусмотреть меры, обеспечивающие возможность ограниченного доступа персонала в реакторное отделение при работающем реакторе;
  5. предусмотреть размещение машины для контроля корпуса реактора.

На основании утвержденных технических проектов основного оборудования реакторной установки В-187 и технического проекта 5 блока НВАЭС в целом в течение 1971-1972 годов велась разработка рабочей техдокументации. В апреле 1972 года ОКБ «Гидропресс» и Ижорским заводом были согласованы рабочие проекты основного оборудования: корпусов реактора и парогенераторов, главных циркуляционных трубопроводов Ду 850, компенсатора объема, емкостей САОЗ. В рабочей техдокументации предусматривалось изготовление основного оборудования из сталей, примененных для изготовления оборудования ВВЭР-440, а также из других сталей, освоенных для энергетического оборудования: так, для корпусов реактора, парогенераторов и компенсатора объема намечалась сталь 48ТС-3-40, для трубопроводов Ду 850 — сталь 20ХМА.
Сталь марки 48ТС, разработанная ЦНИИМС (в настоящее время ЦНИИКМ «Прометей») и Ижорским заводом, освоена в металлургическом цикле до толщин 600 мм и в сварочном до толщин 200 мм, требует высокого подогрева при сварке (не менее 350°С) и немедленного отпуска после сварки, что осложняет производство корпусов из нее. Для обеспечения необходимой прочности корпуса реактора и оптимальных гидродинамических характеристик реактора требовалось увеличение толщины стенок зоны патрубков корпуса до 340 мм, в результате чего корпус становился нетранспортабельным по железной дороге, а веса слитков стали 48ТС превосходили возможности Ижорского завода. Были рассмотрены возможности использования для корпуса реактора и основного оборудования других сталей.
По поручению Межведомственного технического совета комиссией под председательством Мельникова Н.П. (директора ЦНИИ «Проектстальконструкция») в июле 1972 года были даны заключения по предложенным ЦНИИТМАШем совместно с Ижорским заводом сталям марок ИЦ-1 и ИЦ-2 и по сталям марок ТС-ЗМ и ВК-4, предложенным ЦНИИМС.
Комиссия не пришла к единому мнению о выборе одной марки стали для изготовления корпусов реактора оборудования первого контура из-за разногласий, в том числе по вопросам радиационной стойкости и прочности стали марки ИЦ-2, по свариваемости ее, по механическим свойствам и т.д.
В августе 1972 года руководители 3-х Министерств (Е. П. Славский, П. С. Непорожний, В.Ф.Жигалин) с участием А. П. Александрова, М. Г. Первухина приняли решения о применении сталей марок ТС-ЗМ, ИЦ-1 и ИЦ-2, ВК-4.

  1. По корпусу и крышке реактора ВВЭР-1000:

— изготовить два комплекта в опытно-штатном исполнении: один комплект из стали ТС-ЗМ, предложенной ЦНИИМС, второй комплект из стали марки ИЦ-2, предложенной ЦНИИТМАШ и Ижорским заводом;
— Ижорскому заводу, ЦНИИТМАШ и ЦНИИМС разработать проекты корпуса из стали ТС-ЗМ и ИЦ-2 в транспортабельном по железной дороге исполнении с сохранением основных требований по гидравлике и прочности реактора, согласовать с ОКБ «Гидропресс» и ИАЭ и представить на утверждение МВТС в ноябре 1972 года;

  1. для отработки вопросов выплавки, ковки, термообработки, сварки и исследования фактических свойств материалов и их сварных соединений Ижорскому заводу, ЦНИИМС и ЦНИИТМАШ изготовить опытные узлы из сталей ТС-ЗМ и ИЦ-2, состоящие каждый из 2-х сваренных между собой обечаек натурных размеров; программы опытно-технологических работ согласовать с ОКБ « Гидропресс» и взаимно между ЦНИИМС и ЦНИИТМАШ; опытные работы закончить в декабре 1972 года;
  2. свойства материалов должны удовлетворять требованиям международных нормативов, т.к. возможна поставка оборудования ВВЭР-1000 в зарубежные страны;

— ЦНИИМС и ЦНИИТМАШ по согласованию с ОКБ «Гидропресс», Ижорским заводом и ИАЭ составить перечень научно-исследовательских и опытно-технологических работ в обоснование выбора материалов для оборудования ВВЭР-1000, а также подлежащих выполнению для получения характеристик, удовлетворяющих всем требованиям проекта, включая радиационную стойкость, термоциклическую прочность, сопротивление хрупкому разрушению, технологичность;

  1. по окончании изготовления корпусов и крышек ОКБ «Гидропресс» по согласованию с ИАЭ, Ижорским заводом, ЦНИИМС и ЦНИИТМАШ представить на утверждение 3-х Министерств заключение по качеству корпусов и крышек обоих вариантов с рекомендациями по выбору материалов для штатного корпуса реактора ВВЭР-1000.
  2. По парогенераторам:
  3. изготовить два комплекта корпусов парогенераторов и два комплекта коллекторов с нержавеющей наплавкой: один комплект из стали ИЦ-1, предложенный ЦНИИТМАШ и Ижорским заводом, и один комплект из стали ВК-4, предложенный ЦНИИМС, оба комплекта — в опытно-штатном исполнении. По окончании изготовления Ижорскому заводу по согласованию с ОКБ «Гидропресс» выбрать лучшую из 2-х марок сталей;

— ОКБ «Гидропресс» разработать технические проекты парогенераторов в 2-х вариантах: с корпусами и коллекторами из сталей ИЦ-1 и ВК-4 и согласовать их соответственно с ЦНИИТМАШ, ЦНИИМС и Ижорским заводом. Техпроекты представить на преутверждение в ноябре 1972 года на МВТС.

  1. По другому оборудованию:
  2. для изготовления другого оборудования первого контура: компенсатора объема, главных циркуляционных трубопроводов Ду 850, корпусов задвижек Ду 850 принять сталь марки ВК-4, рекомендованную ЦНИИМС;
  3. рекомендовать применить для изготовления корпуса главного циркуляционного насоса сталь марки ВК-4.

Этим решением были определены и другие вопросы по реакторным установкам ВВЭР-1000:

  1. о закупке за рубежом нержавеющих труб 16x1,5 длиной 16м;
  2. об изготовлении стана для производства толстостенных бесшовных труб диаметром до 1200 мм, толщиной до 100 мм и длиной до 8 м;
  3. о финансировании работ по отработке изготовления оборудования ВВЭР-1000;
  4. о сроках проектирования, изготовления и поставки оборудования из новых марок сталей.

«Программа проведения исследований металла опытно-промышленных заготовок из сталей ИЦ-2 и ТС-ЗМ применительно к корпусу реактора ВВЭР-1000» была в декабре 1972 года утверждена руководством ЦНИИМС, ЦНИИТМАШ и Ижорского завода и согласована ОКБ «Гидропресс».
На основании проведенных научно-исследовательских и опытно-промышленных работ по разработке сталей для корпуса реактора ВВЭР-1000 на совместном совещании руководства ЦНИИТМАШ, ЦНИИМС и Ижорского завода 20 сентября 1973 года было принято решение рекомендовать единую марку стали для изготовления корпуса и крышки реактора ВВЭР-1000 с содержанием хрома 1,7- 2,4%. Содержание остальных элементов должно соответствовать исследованным маркам сталей ИЦ-2 и ТС-ЗМ: углерод 0,13-0,18%, кремний 0,17-0,37%, марганец 0,3-0,60%, никель 1-1,5%, молибден 0,5-0,7%, ванадий — не более 0,12%, сера — не более 0,02%, фосфор — не более 0,02%.
Решением Межведомственного технического совета от 08.10.73 г. была утверждена единая марка стали для корпуса и крышки реактора ВВЭР-1000 15Х2НМ1ФА (в дальнейшем название марки стали 15Х2НМФА).
В феврале 1974 года были утверждены руководством Минэнергомаша технические условия №ТУ 24-10-002-73 на «Заготовки опытно-штатные из стали марки 15Х2НМФАддя корпуса и крышки реактора ВВЭР-1000 5 блока НВАЭС».
Научно-исследовательские и опытно-промышленные работы по созданию марок сталей для парогенераторов и другого оборудования первого контура ВВЭР-1000 проводились Ижорским заводом, ЦНИ- ИТМАШ и ЦНИИМС по программе, согласованной ОКБ «Гидропресс». Результаты работ показали, что для указанного оборудования можно остановиться на одной марке стали 10ГН2МФА, предложенной ЦНИИТМАШ. В июне 1974 года руководством Минсредмаша и Минэнергомаша было утверждено «Техническое решение по выбору марки стали для парогенератора, коллекторов, трубопроводов, компенсатора объема, емкости САОЗ и другого оборудования 5 блока НВАЭС (В-1000)», по которому принята сталь марки 10ГН2МФА, по техническим условиям ТУ 24-10-003-73.
Принятие решений в 1973-1974 годах по применению единых марок сталей для изготовления корпуса и крышки реактора и основного оборудования первого контура реакторной установки В-187 еще не означало решения всех вопросов по техническому проекту оборудования, т.к. не были решены вопросы сварки, получения данных по радиационной стойкости корпусной стали, возможности применения стали 10ГН2МФА без наплавки для корпусов парогенераторов, не закончены аттестационные испытания материалов для представления их в Госгортехнадзор СССР для их регистрации и т.д. Эти вопросы были решены только в 1975-1976 годах. В результате технические проекты оборудования (корпуса и крышки реактора, корпусов парогенераторов, трубопроводов Ду 850 и т.д.) разрабатывались практически одновременно с разработкой рабочей техдокументации и были закончены в 1975-1976 годах, хотя в производство были переданы чертежи на основные трудоемкие узлы и детали в 1973-1974 годах.
Таким образом, переход на новые марки стали привел к задержке с разработкой проектов и изготовлением основного оборудования первого контура реакторной установки В-187 не менее, чем на 3 года. После принятия решения о применении новых марок сталей для оборудования реакторной установки В-187 потребовалась корректировка сроков проектирования и поставок оборудования реакторной установки, для чего были разработаны графики, утвержденные заместителями председателя Совмина СССР Л. В. Смирновым от 23.02.73 г. и В. Н. Новиковым от 20.08.73 г. под названием «План-график окончания проектирования, изготовления и поставки специального не стандартизированного реакторного оборудования для головного блока НВАЭС мощностью 1 млн. кВт с реактором ВВЭР-1000», по которому окончание поставки реактора намечалось на 1976 год.
ОКБ «Гидропресс» разрабатывался технический проект реакторной установки В-187 в соответствии с указанным план-графиком.