Технология производства электроэнергии на атомных электростанциях с реакторами РБМК

Реактор РБМК – ядерный канальный водографитовый реактор на тепловых нейтронах. Канальный ядерный реактор – реактор, в активной зоне которого топливо и циркулирующий теплоноситель содержатся в отдельных герметичных технологических каналах, способных выдержать высокое давление теплоносителя. В отличие от ВВЭР, в реакторах РБМК давление держится не корпусом реактора, а независимо каждым каналом.

Основным теплоносителем в реакторе РБМК является вода, а замедлителем нейтронов – графитовая кладка реактора. Упрощенная технологическая схема производства электроэнергии с использованием реакторов РБМК показана на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Технологическая схема АЭС с реакторами РБМК

Технологические процессы производства электроэнергии на АЭС с реакторами ВВЭР и РБМК во многом похожи, поэтому далее рассмотрим лишь принципиальные отличительные особенности РБМК по сравнению с ВВЭР.

Реактор РБМК – одноконтурный, с кипением теплоносителя в каналах и прямой подачей насыщенного радиоактивного пара в турбины. Реактор РБМК требует меньшего обогащения топлива и обладает лучшими возможностями по наработке делящегося материала (плутония).

В отличие от реакторов ВВЭР, в активной зоне РБМК происходит кипение – из реактора поступает пароводяная смесь, которая, проходя через барабан-сепаратор, делится на воду, возвращающуюся на вход реактора, и пар, который идет непосредственно на турбину.

Таким образом, образуется контур многократной принудительной циркуляции. Основное движение воды в нем обеспечивается главными циркуляционными насосами. Вследствие отсутствия второго контура, у РБМК больше радиационные выбросы в атмосферу в течение эксплуатации, чем у ВВЭР.

В то время, как в реакторе ВВЭР коэффициент реактивности по пару, по температуре и плотности теплоносителя, отрицательный, аналогичные коэффициенты для реактора РБМК положительны. Другими словами, при вскипании воды или повышении ее температуры, приводящее к снижению ее плотности, уходит ее нейтронопоглощающее действие. В реакторе нарастает цепная реакция и он разгоняется, что, в свою очередь, приводит к дальнейшему повышению температуры воды и ее вскипанию.

Следовательно, при возникновении нештатных ситуаций работы реактора, сопровождающихся его разгоном, реактор ВВЭР заглохнет, а реактор РБМК продолжит разгон с нарастающей интенсивностью, что может привести к очень интенсивному тепловыделению, результатом которого будет расплавление активной зоны реактора. Данное последствие очень опасно, так как при контакте расплавленных циркониевых оболочек с водой происходит разложение ее на водород и кислород, образующих гремучий газ, при взрыве которого неизбежно разрушение активной зоны и выброс радиоактивных топлива и графита в окружающую среду. Поэтому в реакторе РБМК очень важна роль защитных систем, которые будут или предотвращать разгон реактора, или экстренно его охлаждать в случае разгона. Современные реакторы типа РБМК оборудованы достаточно эффективными подобными системами, практически сводящими на нет риск развития аварии.

Отличительной особенностью РБМК является возможность перезагрузки топливных кассет без остановки реактора при номинальной мощности. Это штатная операция и производится она практически ежедневно с помощью специальной разгрузочно-загрузочной машины. Поэтому РБМК имеет непрерывный эксплуатационный цикл.