Что такое физический пуск АЭС
На первом блоке строящейся Ленинградской АЭС идет физический пуск реактора ВВЭР-1200. «СР» узнала, из каких этапов состоит этот процесс и на какой стадии у руководителей испытаний захватывает дух.
8 декабря 2017 года в 10:33 стартовал важнейший этап ввода энергоблока в эксплуатацию — физический пуск. 15 декабря на станцию пригласили журналистов, чтобы они увидели, как в реактор загружают ядерное топливо. К этому времени было установлено уже 109 сборок, оставалось дозагрузить 54.
Основная задача физического пуска — доказать жизнеспособность реактора и подтвердить, что новый энергоблок безопасно проработает весь срок эксплуатации — 50 лет. «Физпуск — событие первой значимости для сотрудников АЭС. Реактор приобретает статус ядерной энергетической установки, для нас это новая ответственность», — говорит директор станции Владимир Перегуда. К началу физпуска была выполнена холодная и горячая обкатка, ревизия основного оборудования, получено ядерное топливо, площадку приняли под охрану войска Росгвардии. Сейчас реактор полностью собран и уплотнен.
Без права на ошибку
Физпуск начинается с заправки реактора. Рабочая штанга перегрузочной машины извлекает ТВС из транспортного чехла в универсальном гнезде колодца перегрузки, переносит через бассейн выдержки и отправляет в активную зону. Журналисты наблюдали, как машина медленно опускает шестигранную сборку. На установку одной уходит 40 – 45 минут. Высота ТВС — 4,7 м, вес — 534 кг, погрешность отклонения при установке не должна превышать 3 мм. «Права на ошибку мы не имеем», — комментирует начальник цеха централизованного ремонта строящейся ЛАЭС Владимир Штацкий.
В физпуске задействовано более 40 человек, 30 специалистов с опытом эксплуатации блоков с ВВЭР пригласили с Балаковской, Нововоронежской и Кольской станций. Чтобы уложиться в график, работа идет круглосуточно, по сменам.
Дежурный руководитель испытания первой загрузки активной зоны Владимир Белоброцкий из нововоронежского филиала «Атомтехэнерго» приехал на ЛАЭС 1 декабря — контролировать выполнение требований ядерной безопасности во время загрузки. В Петербурге он впервые, но на знакомство с городом почти нет времени. «Я свободен лишь в «отсыпные» дни после ночных смен. За две недели у меня таких было два», — рассказывает Владимир Белоброцкий. В первый выходной он отправился на стадион «СанктПетербург» — смотреть, как играет «Зенит». Во второй — в Эрмитаж.
На энергоблоке № 2 строящейся ЛАЭС продолжаются строительно-монтажные работы. Смонтирована цилиндрическая часть внутренней защитной оболочки здания реактора, на штатное место установлена ловушка расплава, корпусы главных циркуляционных насосных агрегатов, элементы главного циркуляционного трубопровода, четыре парогенератора и компенсатор давления. Завершено бетонирование шахты реактора и бетонирование плиты перекрытия реакторного зала на отметке +26,2 м. В здании турбины установлен статор турбогенератора.
На смене Владимир Белоброцкий не сводит глаз с монитора, на котором отражается состояние активной зоны. Она разделена на 163 ячейки. «Там, где красные отметки, ТВС уже загружены. А вот здесь, видите, ячейка мигает. Это значит, прямо сейчас в нее устанавливается сборка», — показывает Владимир Белоброцкий. В его задачи входит наблюдение за загрузкой сборок в реактор в соответствии с координатами и графиком. Фактически он страхует оператора, управляющего перегрузочной машиной дистанционно, с пульта.
В ТВС содержится топливо разной степени обогащения. В 121 сборке вдобавок размещены поглощающие стержни системы управления и защиты — для регулирования мощности реактора. Такие ставят в ячейки, которые не граничат с выгородкой, то есть во все, кроме периферийного ряда активной зоны.
После установки всех ТВС можно завершать сборку реактора. На штатные места устанавливаются последние конструктивные элементы: блок защитных труб, верхний блок и металлоконструкции блока электроразводок. Заканчивается монтаж датчиков системы внутриреакторного контроля и теплоизоляции. Чтобы надежно закрепить верхний блок, крышку реактора, обеспечив полную герметичность, используется машина-гайковерт. За несколько минут она затягивает 54 гайки — равномерно, без перекосов, отслеживая величину усилия затяжки. Вручную этого добиться невозможно. «Рутинная работа, — улыбается Владимир Белоброцкий. — Другое дело — испытания реактора, когда он впервые выводится в критическое состояние. В этот момент у меня дух захватывает».
Испытания реактора — завершающий этап физпуска. Вначале блок выводится на минимально контролируемый уровень мощности — менее 1 % номинальной. Запускается самоподдерживающаяся цепная реакция деления урана. «Это будет эпический момент: блок начнет дышать», — торжественным тоном говорит Владимир Белоброцкий.
Кстати
На строительстве первого энергоблока применялась технология укрупненной сборки. Купол гермооболочки установили сразу с теплообменниками — конденсаторами системы пассивного отвода тепла и трубопроводами спринклерной системы. Это сложное оборудование, его монтаж на высотных отметках занимает много времени, а так работа идет гораздо быстрее.
Другое нововведение — монтаж оборудования открытым способом, или «опен-топ» (с англ. — «открытый верх»). Оборудование устанавливают на штатное место, пока в здании нет крыши. Таким образом был смонтирован корпус реактора диаметром почти 5 м и весом 330 т.
На завершающем этапе строительства была принята проектная система управления. Это позволило оптимизировать сооружение и обеспечить готовность энергоблока в директивные сроки.
Для управления ядерной реакцией используют регулирующие стержни или меняют концентрацию борной кислоты в теплоносителе первого контура. В стержнях содержится карбид бора — вещество, хорошо поглощающее нейтроны, при глубоком введении стержней цепная реакция становится невозможной. Увеличение концентрации борной кислоты в теплоносителе первого контура приводит к затуханию реакции, а уменьшение — к увеличению мощности реактора.
Разогрев за счет реакции деления на 1 % номинальной мощности настолько невелик, что реактор охлаждается за счет естественного рассеяния. При этом он находится в критическом состоянии: можно проводить физические испытания и эксперименты. В это время уточняют расчетные нейтронно-физические характеристики первой топливной загрузки, а также проверяют аварийную защиту.
«На блочном пункте управления сбрасывают все поглощающие стержни. Реакция должна остановиться за четыре секунды — тогда мы убедимся, что энергоблок работает безопасно и по проекту. Затем выпускается протокол испытаний. После надзорные органы дают разрешение на увеличение мощности», — рассказывает Владимир Белоброцкий.
На испытания реактора при физпуске уходит примерно две недели. Затем — подготовка к энергетическому пуску и опытно-промышленной эксплуатации. Все оборудование энергоблока проходит финальную проверку при работе на эксплуатационных параметрах, с выдачей электрической и тепловой энергии. «Энергопуск осуществляется с остановками на мощностях через каждые 5 % — для проверок и регулировки датчиков. На 35 – 40 % происходит пробный запуск генератора и синхронизация с сетью», — поясняет Владимир Белоброцкий.
«С декабря 2016 года, загрузки первого имитатора, мы работаем практически без выходных, чтобы запустить реактор в срок. Конечно, накопилась усталость, — признается Владимир Штацкий. — Но понимание того, что результаты моей работы необходимы стране, вдохновляет».
