Перспективы развития транспортно-технологического оборудования АЭС

В современных условиях возросли требования к производительности перегрузочных машин и механизмов, используемых для загрузки и выгрузки ядерного топлива АЭС. При разумной интенсификации работы перегрузочного оборудования можно существенно сократить время перегрузки топлива, в течение которого реактор не производит электроэнергию. В результате возрастает важный экономический параметр – коэффициент использования установленной мощности электростанции (КИУМ). 

При разработке нового и модернизации существующего перегрузочного оборудования цель увеличения КИУМ достигается выполнением новых функциональных требований:

• увеличения  скоростей перемещения,
• совмещения перемещений исполнительных (основных) механизмов,
• оптимизации траекторий перемещения,
• совмещения операций экспресс-контроля качества топлива при перемещении.

Реализация перечисленных функций предполагает введение автоматического режима систем управления. Это должно быть выполнено без ущерба для безопасности транспортно-технологических операций с топливом. Поскольку в автоматическом режиме управления за безопасность перегрузки полностью отвечает комплекс защит и блокировок системы управления, то его структура, конфигурация и техническая реализация должны быть тщательно проанализированы и обоснованы. Современный подход к расчету и обоснованию безопасности оборудования, использующегося при операциях с ядерным топливом, состоит в применении количественного анализа с использованием многоуровневого логического моделирования и вероятностно-статистического расчета безопасности будущей системы на компьютере.

Компаниями ЗАО «Диаконт» и ОАО «ОКБМ Африкантов» при разработке современного транспортно-технологического оборудования, важного для безопасности, применяется методика количественного анализа безопасности проведения транспортно-технологических операций с ядерным топливом. Она позволяет путем многократных итераций на этапе проектирования оптимизировать структуру перегрузочного оборудования и его систем управления, снизить влияние элементов, вносящих преимущественный вклад в снижение безопасности, определить необходимый и достаточный набор защит и блокировок, гарантирующих заданную низкую вероятность инцидентов с топливом при перегрузке на повышенных скоростях в автоматическом режиме управления.

Например, по итогам количественного анализа безопасности в традиционную структуру системы управления и конструкцию перегрузочной машины (МП) был внесен ряд изменений, в результате которых требования стандартов по безопасности превышаются со значительным запасом. Высокие показатели безопасности были получены благодаря построению новой структуры системы управления с независимыми каналами управления, защит и блокировок, а так же разделению функций управления, диагностики и безопасности на аппаратном и программном уровнях.

Тенденция оснащения современных перегрузочных машин опциональным оборудованием, сокращающим общее время простоя реактора, выражается, в частности, в интеграции в их рабочие органы систем «сиппинг-контроля» герметичности оболочек топливных сборок. Такие системы устанавливаются на ПМ для водо-водяных реакторов (ВВЭР), а также на механизмах перегрузки реакторов на быстрых нейтронах, что позволяет проверять герметичность оболочки любой ТВС прямо в процессе перегрузки без лишних затрат времени.

Усложнение систем управления транспортно-технологического оборудования атомных станций обостряет требования к удобству их технического обслуживания. Последнее обеспечивается блочно-модульным построением систем управления, а также использованием в них только серийно выпускаемых и широко представленных на рынке качественных комплектующих от надежных производителей и поставщиков.

ОКБМ и ЗАО «Диаконт» реализовали два проекта, учитывающих перечисленные выше современные требования к эксплуатационно-техническим параметрам и процессу проектирования данного вида оборудования.

На блок №2 Волгодонской АЭС поставлена новая перегрузочная машина. Она успешно прошла приемо-сдаточные испытания на стенде ОКБМ и смонтирована на объекте эксплуатации. В сентябре-октябре 2009 года на Волгодонской АЭС завершены пусконаладочные работы и успешно проведены приемочные испытания.

Новая перегрузочная машина для Волгодонской АЭС

В рамках модернизации перегрузочной машины для блока №5 Нововоронежской АЭС в ОАО «ОКБМ Африкантов» изготовлены и прошли приемо-сдаточные испытания ее основные исполнительные механизмы – рабочая штанга, направляющая труба, захват кластера и захват ТВС. ЗАО «Диаконт» изготовило и провело предварительные испытания системы управления ПМ, электрооборудования ПМ и ТВ-штанги.

Необходимость повышения безопасности и КИУМ за счет введения автоматических режимов и сокращения общего времени перегрузки ядерного топлива требуют более детального рассмотрения затронутых в данной статье принципов проектирования, их внедрения при модернизации ПМ, а также при изготовлении нового оборудования для перегрузки топлива.

Авторы