Кожух активной зоны представляет собой цилиндр из нержавеющей стали, окружающий активную зону ядерного реактора , основная функция которого - направлять поток охлаждающей воды. [1] Активная зона ядерного реактора - это место, где происходят ядерные реакции . Поскольку реакции являются экзотермическими , необходима холодная вода, чтобы предотвратить расплавление активной зоны реактора. Кожух активной зоны помогает направлять эту холодную воду в активную зону реактора, обеспечивая устойчивость ядерных реакций.
Состав
Кожух активной зоны состоит из множества цилиндрических тепловых экранов, установленных друг на друга. Между каждым тепловым экраном расположена горизонтальная цилиндрическая пластина из нержавеющей стали, которая помогает удерживать тепловые экраны на месте. Затем пластины свариваются вместе с теплозащитными экранами, так что они образуют единую прочную структуру. Затем используются вертикальные стяжные болты для усиления каждой горизонтальной пластины с прилегающими к ней теплозащитными экранами, стабилизируя цилиндрический кожух сердечника. Тепловые экраны необходимы, потому что кожух активной зоны находится рядом с активной зоной ядерного реактора, где постоянно присутствует тепло. Тепловые экраны предотвращают повреждение кожуха сердечника теплом, поглощая или отражая тепло.
Стенки кожуха сердечника относительно тонкие, от трех до пяти сантиметров в толщину. [2] Это связано с тем, что кожух активной зоны не сконструирован таким образом, чтобы выдерживать высокое давление в течение длительных периодов времени, поэтому более толстые стенки не нужны для функционирования кожуха активной зоны.
Функция
Направление потока воды
Основная функция кожуха активной зоны - направлять поток воды внутри корпуса реактора. [2] Холодная вода закачивается в корпус реактора из внешнего источника воды. [3] Холодная вода стекает между стенкой корпуса высокого давления реактора и внешней стенкой кожуха активной зоны, где она встречается с тепловыделяющими сборками . Именно здесь холодная вода нагревается, и нагретая вода течет обратно в зазор между стенкой корпуса высокого давления реактора и внешней стенкой кожуха активной зоны. Это создает пар, так как вода нагревается, который затем используется для привода паровой турбины , которая приводит в действие генератор и вырабатывает электричество. Направляя холодную воду в корпус реактора и позволяя нагретой воде подниматься и испаряться, кожух активной зоны успешно охлаждает ядерные реакции.
Уровень воды
Чтобы активная зона реактора оставалась холодной, иногда требуется большее количество воды, что приводит к эффекту затопления в самом корпусе реактора. [2] Кожух активной зоны должен сохранять свою прочность при затоплении корпуса, чтобы активная зона реактора не расплавилась. Кожух активной зоны должен быть сконструирован таким образом, чтобы выдерживать давление дополнительной воды, поскольку в случае его разрушения тепловыделяющие сборки не смогут должным образом охладиться.
Обслуживание
В 1990 году в кожухах активной зоны было обнаружено коррозионное растрескивание под напряжением (SCC), что привело к повышению осведомленности об обслуживании кожуха активной зоны. [1] Регулярные проверки кожуха активной зоны стали обязательными на большинстве атомных электростанций по всему миру, потому что в случае разрушения кожуха активной зоны могло произойти ядерное расплавление . [4]
Кожухи сердечника трескаются, потому что тепло ядерных реакций в сочетании с постоянно текущей водой в конечном итоге изнашивает стальные пластины. [5] Одним из способов решения этой проблемы является усиление пластин кожуха сердечника. [2] Это делается с помощью анкерного болта , который используется для прикрепления дополнительных стальных пластин к поверхности кожуха сердечника, тем самым усиливая конструкцию. Это наиболее распространенный метод устранения трещин в кожухе активной зоны, поскольку он прост и относительно безопасен. Замена кожуха активной зоны также возможна, но не рекомендуется, поскольку треснувшие пластины необходимо удалять вручную, в результате чего рабочие становятся уязвимыми к радиации.
Во время ядерной катастрофы на АЭС « Фукусима-дайити» в их защитных кожухах были обнаружены трещины. [5] Однако в этом конкретном случае трещина кожуха активной зоны не была причиной ядерной катастрофы. Несколько других факторов, таких как землетрясение, цунами и отказы оборудования, нанесли наибольший ущерб атомной электростанции. Было высказано предположение, что, если кожух активной зоны разрушится из-за растрескивания, это может привести к катастрофическому ядерному расплавлению. [4]
Рекомендации
- ^ a b «Работа по замене кожуха сердечника» . Архивировано из оригинала на 2014-08-15 . Проверено 21 июля 2011 .
- ^ а б в г «Кожух активной зоны не выполняет барьерную функцию» .
- ^ «Как работает атомная энергетика» .
- ^ а б «Механизм кожуха активной зоны и его функции» . Архивировано из оригинала на 2013-11-13 . Проверено 13 ноября 2013 .
- ^ а б "Исследование поведения SCC роста кожуха активной зоны BWR" (PDF) .