Кладка отражателя

Основное назначение отражателя - уменьшение утечки нейтронов из активной зоны и ее критических размеров. Одновременно он служит местом размещения вертикальных экспериментальных каналов, различных облучательных устройств и органов автоматического регулирования и элементом организации гидравлических трактов их охлаждения. Отражатель относится к элементам нормальной эксплуатации, классификационное обозначение - 3Н, категория сейсмостойкости – I.

Основными принципами, заложенными в конструкцию отражателя, являются исключение возможностей непредусмотренного перемещения его компонентов и случайного изменения его конфигурации при рабочих режимах и в аварийных ситуациях (п.3.2.4 ПБЯ-03-75 и п.4.2.1.3 ОПБ ИР-94). Основной критерий работоспособности - сохранение целостности элементов отражателя при нормальной эксплуатации на протяжении установленных сроков службы.

Кладка бериллиевого отражателя выполнена из 44 блоков различной конфигурации, образующих вместе в поперечном сечении цилиндр диаметром около 1200 мм с внутренней полостью квадратного сечения размером 422,5´422,5мм для активной зоны. Высота отражателя по Be - 500 мм. Все блоки съемные, устанавливаются с зазором между собой 1,5 мм. Ширина щелей для прохода охлаждающего теплоносителя в слоеных блоках отражателя тоже принята равной 1,5 мм. Каждый блок состоит из ножки, бериллиевых пластин и верхних металлических пластин (головки), жестко соединенных между собой. В блоках отражателя имеются отверстия для установки 30 вертикальных каналов и облучательных устройств и 2-х РО АР. Каналы устанавливаются непосредственно в отверстия отражателя, а для РО СУЗ (АР, КО) и в часть канальных ячеек и ячеек типа Д устанавливаются специальные направляющие или чехловые трубы, закрепленные в опоре центральной зоны. Бoльшая часть кладки зафиксирована сверху решеткой центральной зоны, имеющей квадратный в плане проем размером 630´630мм над активной зоной. Блоки этой части отражателя в основном набираются из пластин толщиной 50 мм, их извлечение из реактора требует демонтажа части внутрикорпусных устройств, поэтому они не заменяются, пока не отработает свой ресурс центральная зона (13 лет). Блоки внутреннего ряда выполнены заменяемыми (со съемом крышки реактора во время его остановки). Они трехслойные, из пластин толщиной 50,30 и 20 мм соответственно. Фиксация заменяемых блоков осуществляется верхними фланцами специальных чехловых направляющих труб, закрепляемых нижними концевыми замками в опоре центральной зоны. Пластины толщиной 20 мм сменяемых блоков, подвергающиеся воздействию реакторного излучения максимальной интенсивности, в свою очередь, могут отделяться от них расфиксацией специальных замков и меняться в два раза чаще.

Каждый заменяемый блок и заменяемые пластины дополнительно стянуты по высоте нержавеющей лентой толщиной 1 мм для предохранения от выпадения отдельных частей бериллия в случае его растрескивания. Такие растрескивания могут происходить, если блок будет работать сверх установленного ресурса.

В качестве материала отражателя применен спеченный технический металлический бериллий ДГП-56 по ТУ 95.492-78, хорошо зарекомендовавший себя при эксплуатации в реакторе СМ-2 с 1965 г. В зависимости от технологии изготовления срок его службы в реакторе ограничивается флюенсами (3¸6)×10²² см^-2 [5.8]. Концевые элементы блоков отражателя изготовлены из нержавеющей стали 12Х18Н10Т.

В процессе эксплуатации отражателя ведется постоянный контроль перепада давления на отражателе (отсутствие изменений в конфигурации отражателя, в наличии и штатном положении всех его компонент). Визуальный верхний осмотр активной зоны и отражателя производится с помощью перископов через каждые 12¸15 суток во время остановок реактора на перегрузку, а визуальный осмотр заменяемых бериллиевых блоков и проверка их крепления - ежегодно во время ППР.

Контроль за состоянием материала отражателя проектом не предусмотрен и нормативными документами не регламентируется. Однако ведется постоянный учет времени работы блоков внутреннего ряда и производится их замена по графику в соответствии с «Регламентом работы бериллиевых блоков» [5.11].

Бериллиевые блоки механических нагрузок не имеют. Температурные напряжения, возникающие в результате поглощения реакторного излучения, снимаются свободным расширением. Температурный режим поддерживается циркулирующим теплоносителем. Тепловые и прочностные расчеты бериллиевых блоков приведены в расчетно-пояснительной записке [5.6], где показано, что максимальные температуры на омываемых поверхностях пластин наблюдаются в пределах 90¸95 °С, внутри пластин - 145¸175 °С. Максимальные термические напряжения в бериллии изменяются в пределах от 50 до 67 МПа, что при допустимом напряжении для горячепрессованного бериллия 178,5 МПа обеспечивает достаточный (2,5¸3,5) запас прочности пластин. Таким образом, механическая устойчивость отражателя, гарантируемая имеющимися запасами прочности, создает условия для выполнения требований п. 3.2.4. ПБЯ-03-75.

За все время эксплуатации реактора отказов в работе отражателя не было, если не был превышен предел по флюенсу быстрых нейтронов. В отдельных случаях превышения флюенса (в начальный период эксплуатации) при освидетельствовании блоков бериллия, прилегающих к активной зоне, наблюдали трещины на их поверхности. Подобные факты имели место до введения «Регламента» [5.11]. Однако и при повреждении бериллия в результате охрупчивания с появлением трещин все части блока оставались на своих местах, так как конструкция блоков и их взаимное расположение исключают возможность выпадения отдельных частей при растрескивании пластин.

Имея ввиду высокие значения запаса прочности наиболее напряженных фрагментов блоков, можно считать конструкцию отражателя надежной, а коэффициент безотказной работы при выполнении требований нормативного документа [5.11] принять равным 1.

Опыт эксплуатации подтверждает высокую надежность отражателя и его соответствие принятым критериям и принципам безопасности.