Vỏ lò phản ứng hạt nhân VVER-1000
## Trả lời câu hỏi bài viết trước: "Khái quát cấu tạo lò phản ứng hạt nhân VVER-1000"
Là bộ phận "bền" nhất của nhà máy điện hạt nhân. Là kết quả của bài toán kinh tế kết hợp với sức bền vật liệu, là thành quả của ngành công nghiệp nặng và nhiều ngành khoa học khác.
Vỏ lò phản ứng hạt nhân (và nắp) là không gian chứa nhiều bộ phận bên trong: giếng lò, bao lõi, các bó nhiên liệu, khối ống bảo vệ, cũng như các thanh điều khiển, cảm biến và nhiều thiết bị khác.
Vỏ lò phản ứng hạt hạt nhân có độ bền cao và thỏa mãn những yêu cầu sau:
đảm bảo thời gian sử dụng 40 năm đối với VVER-1000 (60 năm đối với VVER-1200).
đảm bảo độ tin cậy và an toàn trong thời gian vận hành.
cho phép quan sát, kiểm tra tình trạng vỏ, cũng như những mối hàn bằng những phương pháp đánh giá không phá hủy.
không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của nhiệt độ, áp suất, tia phóng xạ và tác động cơ học.
đảm bảo hoạt động tốt trong quá trình vận hành, tính toán tất cả các nguy cơ có thể xảy ra. Độ bền đảm bảo ngay cả khi làm việc lẫn khi gặp sự cố.
Các thông số kỹ thuật của vỏ lò hạt nhân VVER-1000:
Áp suất (tính toán) có thể chịu đựng: 17,65 MPa (175 lần áp suất khí quyển)
Nhiệt độ làm việc: 350⁰C
Tốc độ nung nóng: 20⁰C/giờ
Tốc độ làm lạnh:
30⁰C/giờ trong điều kiện bình thường
70⁰C/giờ làm lạnh cưỡng bức
Giới hạn dòng neutron nhanh: 5,7x10¹⁹ neutron/cm²
Kích thước vỏ lò VVER-1000:
đường kính 4,5m ; cao gần 11m ; nặng 320 tấn ; độ dày thành lò 192,5mm
Các chi tiết cấu thành:
Không thể sản xuất lò một lần do kích thước rất lớn và độ bền cơ học cao của phôi thép, phải trải qua nhiều công đoạn, nhiều chi tiết được được sản xuất, gia công riêng biệt. Sau đó mới lắp ráp và hàn kết nối.
Cụ thể là 7 vành khác nhau với 6 mối hàn được đánh số như sau:
[1] Miệng lò:
Gồm có 54 chân ren liên kết với nắp lò, vành cố định, 2 rãnh chữ "v", vành đỡ giếng lò. Độ dày vành này lên đến 450mm.
[2] 2 vành ống:
Vành có nhiều chi tiết khó gia công, mỗi vành có:
4 ống ra/vào của chất tải nhiệt DU-850 có đường kính 850mm.
2 ống vào chất làm lạnh khẩn cấp DU-300.
Đặc biệt vành trên còn có thêm:
Vòng phân chia dùng để định hướng dòng chảy chất tải nhiệt (sang bài viết về giếng lò sẽ được tìm hiểu cụ thể hơn).
một ống DU-350 là đầu ra tín hiệu của cá thiết bị đo và cảm biến được đặt trong lò.
Các ống DU-850 lệch nhau một góc 55⁰ (cặp ống gần nhất)
[3] Vành đỡ | [4] Vành trung gian | [5] Vành phía dưới | [6] đáy elip
Vành trung gian không có thêm chi tiết phụ, đễ gia công nên thường cao hơn những vành khác. Vành phía dưới có thêm 8 mấu cố định giếng lò.
Đáy elip được xem là phần khó gia công nhất, có tính chịu lực cao, phân bố nhiệt đồng đều, giảm lực cản và tác động của chất tải nhiệt lên thành lò cũng như các mối hàn.
Bên trong vỏ lò phản ứng hạt nhân được phủ một lớp chống ăn mòn (chống gỉ) 8-10mm.
(lớp chống gỉ chưa được gia công bề mặt)
Lý do vì sao lại dùng đáy có dạng elip, và vỏ lò không được làm từ thép không gỉ xem bài phân tích: "tại đây"
## Mối hàn:
Là một trong những công nghệ quyết định độ tin cậy của vỏ lò phản ứng hạt nhân, ngày nay với công nghệ hàn tiên tiến, sử dụng công nghệ hàn "kín", gần giống với hàn TIG (hàn khí hiếm). Nhưng thay vì khí hiếm người ta dùng một chất đặc biệt (флюс | flut).
Những mối hàn sau khi được gia gia công bề mặt được luyện nhiệt để tăng tính đồng nhất, cơ học. Được kiểm tra chặt chẽ để đảm bảo chất lượng.
Chất hàn có thành phần giống với thành phần vỏ lò, theo đo đạt những mối hàn thậm chí có độ bền cao hơn cả độ bền vỏ lò. Nhưng "mối hàn tốt nhất là không có mối hàn nào cả". Công nghệ sản xuất hiện đại vẫn đang cố gắng giảm thiểu số lượng mối hàn.
## Video về công nghệ sản xuất lò phản ứng hạt nhân VVER-1200:
Phụ đề có một vài đoạn không trùng với tiếng anh, vì được dịch theo phiên bản tiếng Nga của video này. Mọi người xem 1080p để được trải nghiệm tốt nhất.
## Câu hỏi kì này:
1/ Độ dày của vỏ lò hạt nhân theo tính toán là 192,5 mm là đủ, vành miệng lò có độ dày lên đến 400mm, và 2 vành ống có độ dày gần 350mm...vì sao có sự khác biệt này ?
2/ Để đảm bảo tính đối xứng (4 nhánh của vòng tuần hoàn 1) những ống DU-850 chỉ lệch nhau một góc 55⁰ mà không phải là 90⁰ ?
