АЭС с реакторами на быстрых нейтронах

Кроме выработки электрической энергии, на АЭС с реакторами на быстрых нейтронах осуществляется расширенное воспроизводство ядерного топлива. В качестве теплоносителя в реакторах-размножителях применяют жидкий натрий из-за его хороших физических свойств и относительно небольшой стоимости.

Применение жидкометаллического теплоносителя в реакторах позволяет получать пар высоких параметров и использовать серийные турбоагрегаты. Так, для реактора БН-600 на Белоярской АЭС используют турбины мощностью по 200 МВт и начальными параметрами пара: давлением — 13 МПа и температурой — 500 °C. В ближайшее время будут введены реакторы БН-800.

Трехконтурная технологическая схема реактора БН-600 приведена на рис. 4. В первом и втором контурах используют жидкий натрий, в третьем — воду и пар. Первый контур на рисунке обозначен толстой линией, второй — пунктирной, а третий — тонкой. Компоновка первого контура может быть петлевой или интегральной. При интегральной схеме активная зона 2, насосы 1, промежуточные теплообменники 4 и биологическая защита находятся в корпусе реактора 3. Жидкий натрий первого контура циркулирует по трем параллельным петлям.

Главные циркуляционные насосы первого контура являются центробежными погружного типа с двухпоточным всасыванием, второгос односторонним. Привод ГЦН осуществляется асинхронными двигателями (для первого контура привод вынесен за пределы реактора). Для плавного регулирования мощности реактора и поддержания неизменного подогрева теплоносителя асинхронные двигатели ГЦН работают по схеме асинхронно-вентильного каскада. Для повышения устойчивой работы ГЦН первого и второго контуров при снижении напряжения они снабжены маховиками.

Активная зона реактора по торцам и периметру окружена экранами — зоной воспроизводства, состоящей из сборок, заполненных диоксидом обедненного урана. Биологическая защита включает стальные экраны с графитовым наполнителем.

Паронегераторы, в которых образуется перегретый пар (третий контур), выполнены прямоточными и имеют малый запас воды. Поэтому при потере питания в системе СН станции для обеспечения режима расхолаживания к надежности электроснабжения аварийных ПЭН (АПЭН) и времени их пуска предъявляют повышенные требования, а АПЭН питают от специальных для каждого насоса дизель-генераторов с малым временем пуска. Следующие этапы технологического процесса производства электроэнергии не отличаются от обычных технологических процессов на КЭС. Использование натрия в первом и втором контурах приводит к созданию соответствующих вспомогательных систем. При пуске АЭС из холодного состояния требуется предварительный электроразогрев «всего оборудования и трубопроводов. Электронагреватели суммарной мощностью 25 МВт устанавливают в местах, где возможен переход металла в твердую фазу при охлаждении. Исходя из повышенных требований к надежности электроснабжения нагреватели^{мощностью} 3 МВт подключают к схеме надежного питания.

Для увеличения коррозионной стойкости конструкционных материалов натриевых контуров используют фильтр-ловушки, работа которых основана на охлаждении жидкометаллического теплоносителя, до температуры, меньшей температуры насыщения оксидов, растворенных в натрии. Натрий в ловушке охлаждается воздухом или, азотом, прокачиваемым по замкнутому контуру вентилятором. При отключенных ГЦН циркуляция натрия через фильтры осуществляется электромагнитными насосами. Перед заполнением первого и второго контуров натрием для исключения взаимодействия его с кислородом воздуха реактор заполняют газом (аргоном) и разогревают сжатием аргона в нагнетателях и прокачкой его по замкнутым контурам. Эту же систему используют в качестве резервной при расхолаживании реактора, поэтому нагнетатели имеют привод от автономного источника, а теплообменники — надежное снабжение технической водой.