ОСОБЕННОСТИ РЕАКТОРНОЙ УСТАНОВКИ РИТМ-400

FEATURES OF THE RITM-400 NUCLEAR REACTOR

Nesterenko Dariа Aleksandrovna

Master's student, Department of Standardization, Metrology and Certification, Moscow Polytechnic University,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена реакторной установке РИТМ‑400 для атомного ледокола проекта 10510 «Лидер». Ключевое внимание уделено интегральной компоновке первого контура, при которой парогенераторы и циркуляционные насосы размещены внутри единого корпуса. В статье проанализированы основные преимущества такой компоновки: повышенная безопасность, компактность и технологичность монтажа. На основе требований к эксплуатации сформулированы повышенные стандарты качества изготовления установки, включая контроль материалов, сварных соединений и герметичность уплотнений. Показано, что соблюдение многоуровневой системы критериев качества является необходимым условием для достижения проектной надёжности и безопасности РИТМ‑400.

ABSTRACT

The article is devoted to the RITM‑400 reactor plant for the advanced Project 10510 "Leader" nuclear-powered icebreaker. Key attention is paid to the integrated layout of the primary circuit, in which steam generators and circulation pumps are housed within a single pressure vessel. The article analyzes the main advantages of such a layout: enhanced safety, compactness, and manufacturability of installation. Based on operational requirements, enhanced manufacturing quality standards for the plant are formulated, including control of materials, welded joints, and seal tightness. It is shown that compliance with a multi-level system of quality criteria is a necessary condition for achieving the design reliability and safety of the RITM‑400.

Ключевые слова: ядерный реактор; РИТМ-400; интегральная компоновка; качество.

Keywords: nuclear reactor; RITM-400; integrated layout; quality.

Реакторная установка РИТМ‑400 воплощает следующий этап развития судовых ядерных энергоустановок. Разработанная в АО «ОКБМ Африкантов», она представляет собой интегральный водо‑водяной реактор с тепловой мощностью 350 МВт — вдвое выше, чем у РИТМ‑200. [1]

Установка предназначена для уникального атомного ледокола проекта 10510 типа «Лидер», способного обеспечивать бесперебойную навигацию по Северному морскому пути в течение всего года. Ледокол оснащается двумя реакторами РИТМ-400, суммарной мощностью на валах 120 МВт, что позволяет судну преодолевать льды толщиной свыше 4 метров и прокладывать канал шириной около 50 метров [2]

Ключевой конструктивной особенностью РИТМ-400, унаследованной от установок РИТМ-200, является интегральная компоновка первого контура. В отличие от петлевых схем, всё основное оборудование размещено внутри единого герметичного корпуса. Внутри корпуса сосредоточены [3]:

1. активная зона с ядерным топливом;
2. шесть парогенератора, интегрированных непосредственно в корпус;
3. четыре главных циркуляционных насоса (ГЦН);
4. приводы компенсирующих групп и аварийной защиты;
5. блоки внутрикорпусных устройств.

Интегральная компоновка даёт ряд значительных преимуществ, которые представлены в таблице 1. [1, 3, 4]

Таблица 1.

Преимущества интегральной компоновки РИТМ-400

Проектирование реакторной установки РИТМ‑400 базируется на анализе многолетнего опыта эксплуатации атомного ледокольного флота и чётко определённом целевом назначении установки. Её основная задача — обеспечение длительной бесперебойной работы при эксплуатации, что обусловливает повышенные требования к качеству на всех стадиях жизненного цикла: от изготовления и монтажа до эксплуатации и вывода из работы.

Исходя из этого, можно выделить несколько эксплуатационных требований, которые определяют повышенные стандарты качества к изготовлению [1, 3, 4]:

1. устойчивость к манёвренным режимам эксплуатации, характерным для морских судов. Это означает, что реакторная установка обязана сохранять функциональность и безопасность при воздействии следующих факторов:

• качки;
• крена;
• вибраций различной интенсивности
• ударных нагрузок.

Для выполнения этого требования необходимо:

• провести углублённый прочностной расчёт всех конструктивных элементов с учётом нагрузок;
• разработать надёжную систему крепления оборудования;
• обеспечить безотказную работу систем управления и защиты в любом пространственном положении судна, включая критические углы наклона.

2. длительная автономная работа без необходимости технического обслуживания.

Данный пункт подразумевает продолжительный период непрерывной эксплуатации без остановок и увеличенный интервал между операциями по перезагрузке ядерного топлива. Выполнение данных требований возможно лишь при соблюдении строгих стандартов качества на всех этапах производства:

• использование материалов с подтверждёнными эксплуатационными характеристиками;
• контроль качества исходных заготовок;
• безупречное выполнение сварных соединений с минимизацией риска скрытых дефектов;
• предотвращение факторов, способных вызвать преждевременный износ оборудования.

3. повышенная надежность.

Она обеспечивается интегральной компоновкой и пассивными системами безопасности. Повышенная надежность минимизирует риск аварий с потерей теплоносителя. Для достижения проектного уровня безопасности критически важны следующие факторы:

• высокое качество изготовления корпуса реактора;
• точность монтажа внутрикорпусных устройств;
• абсолютная герметичность всех уплотнительных соединений

Таким образом, суммарное воздействие перечисленных эксплуатационных требований формирует многоуровневую систему жёстких критериев качества, регламентирующих каждый этап изготовления реактора РИТМ‑400 — от выбора материалов и проектирования до финальной сборки и испытаний. Безусловное соблюдение этих требований выступает необходимым условием для достижения заданных показателей надёжности и безопасности, критически важных при эксплуатации установки в условиях Арктики.

Список литературы:

1. Петрунин, В. В. Реакторные установки для атомных станций малой мощности / В. В. Петрунин // Вестник Российской академии наук. – 2021. – Т. 91, № 6. – С. 528-540. – DOI 10.31857/S0869587321050182. – EDN RVGFML.
2. Дюдяев, И. А. От «Ленина» до «Лидера»: инновационный путь атомного ледокола России / И. А. Дюдяев, В. В. Майорова, Ю. В. Браславский // Транспорт: проблемы, цели, перспективы (транспорт 2020) : МАТЕРИАЛЫ ВСЕРОССИЙСКОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ, Пермь, 15 февраля 2020 года / Под редакцией Е.В. Чабановой. – Пермь: Пермский филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта", 2020. – С. 167-171. – EDN AOFOZX.
3. Реакторные установки для атомных ледоколов. Опыт создания и современное состояние / Д. Л. Зверев, Ю. П. Фадеев, А. Н. Пахомов [и др.] // Атомная энергия. – 2020. – Т. 129, № 1. – С. 29-37. – EDN RSMWQG.
4. Атомные энергетические установки для перспективных ледоколов на базе унифицированного оборудования / В. М. Беляев, К. Б. Вешняков, В. Г. Жуковский [и др.] // Труды Центрального научно-исследовательского института им. академика А.Н. Крылова. – 2015. – № 89(373). – С. 7-20. – EDN YMRJSX.