Phức hợp bên trong lò phản ứng hạt nhân VVER
- Oct 10, 2016
- 5 min read
## Trả lời câu hỏi bài viết trước: "Vỏ lò phản ứng hạt nhân VVER-1000"
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 ?
Đơn giản vì khi khoan lỗ trên vành/miệng lò phản ứng đã làm giảm độ chịu lực đi một phần, phải bổ sung thêm độ chịu lực bằng cách tăng độ dày của thành lên.
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 ?
Trước đây việc vận chuyển vỏ lò phản ứng hạt nhân chủ yếu bằng đường sắt và không có vỏ ngoài bảo vệ như hiện nay, thường xuyên phải qua những khu vực/không gian hẹp, việc bố trí 4 ống đối xứng góc 90⁰ làm ảnh ảnh hưởng đến việc vận chuyển. Tất cả các thiết kế vòng tuần hoàn 1, toàn nhà chứa, hệ thống ống dẫn, hệ thống bù trừ áp suất...đều theo góc 55⁰ này.
Không yêu cầu tính chịu lực cao như vỏ lò, nhưng các bộ phận bên trong lại yêu cầu được gia công chính xác và sự tính toán nhất định. Đối với các dạng lò phản ứng khác nhau, của những quốc gia khác nhau thì lại có những cấu tạo bên trong khác nhau.
"Phức hợp" bên trong lò phản ứng VVER gồm có:
Giếng lò
Bao lõi
Khối ống bảo vệ
Chức năng chung của những bộ phận này:
Nhóm và cố định các bó nhiên liệu trong vùng hoạt, giữ các bó nhiên liệu không bị "trồi lên".
Phân phối, định hình dòng chảy chất tải nhiệt, đảm bảo sự làm lạnh các thanh nhiên liệu và tải nhiệt ra khỏi vùng hoạt.
Phân bố hệ thống các thanh điều khiển, bảo vệ các thanh điều khiển này khỏi sự tác động của dòng chất tải nhiệt, đảm bảo sự hoạt động của các thanh điều khiển.
Bảo vệ các bó nhiên liệu và hệ thống các thanh bảo vệ trong vùng hoạt trong trường hợp xảy ra sự cố
Phân bố các kênh có thiết bị cảm biến, đo đạc các thông số trong lò phản ứng.
Làm yếu dòng neutron nhanh tác động lên thành lò, và giảm thất thoát neutron.
Các thiết bị bên trong được xếp vào nhóm thiết bị vận hành (ngoài ra còn có nhóm khắc phục sự cố). Về tính toán có những yêu cầu sau:
Đảm bảo tính chịu lực và độ bền với những tác động cơ học và thủy động lực học (bao gồm cả những sự rung động), khi hoạt động bình thường và cả khi xảy ra sự cố.
Đảm bảo quá trình làm lạnh các bó nhiên liệu và hoạt động của các thanh điều khiển trong mọi trường hợp.
Khả năng tháo rời những bộ phận này để sửa chữa và khắc phục sự cố ở vòng tuần hoàn 1.
Trong mọi trường hợp những bộ phận này phải giữ được hình dáng, kết cấu, và giữ được vị trí tương quan với nhau.
Môi trường hoạt động:
Những bộ phận bên trong lò phản ứng làm việc trong môi trường chất tải nhiệt ở áp suất và nhiệt độ cao, chịu tác động trực tiếp của dòng neutron:
Nhiệt độ làm việc (theo tính toán) - 350⁰C
Áp suất làm việc - 17,6 MPa (173,6 atm)
Thời gian sử dụng - 30 năm
Giới hạn chịu đựng dòng neutron nhanh (năng lượng lớn hơn 0,5 MeV):
Đối với giếng lò: 4,5x10²² neutron/cm²
Bao lõi: 6,0x10²¹ neutron/cm²
Khối ống bảo vệ: 6,5x10¹⁹ neutron/cm²
Phương án thiết kế
Từ những yêu cầu vận hành trên các bộ phận bên trong lò phản ứng được thiết kế:
Độ cong đáy elip của giếng lò cong hơn so với đáy của vỏ lò, đáy của giếng lò có các chốt đỡ ⇒ đảm bảo khoảng trống giữa giếng lò và vỏ lò trong mọi trường hợp để chất tải nhiệt có thể lưu thông, làm lạnh các thanh nhiên liệu.
Tấm phía dưới của khối bảo vệ ống có ngàm và mấu cố định ⇒ đảm bảo tính định hướng (không xoay) và cố định (không bị trồi lên do lực đẩy của chất tải nhiệt).
Phân phối đều tải trọng của các bó nhiên liệu lên đáy elip trong quá trình vận hành và khi xảy ra sự cố.
Trên thành giếng lò phải có các lỗ ứng với các ống DU-300 ⇒ không cản trở dòng chảy nước làm lạnh khẩn cấp bị động đi vào không gian bên trong lò.
Độ dày của bao lõi phải đủ để làm yếu đi dòng neutron tác động lên thành lò. Bao lõi có các kênh lưu thông chất tải nhiệt để làm lạnh một cách hiệu quả.
Bao lõi phải được cố định và giếng lò, thông qua đó đảm bảo sự cố định, phân bố các bó nhiên liệu.
Khối bảo vệ ống và những yêu cầu đặc biệt
Riêng khối ống bảo vệ, được xem là khó gia công và chế tạo nhất, nơi chứa các thanh điều khiển, khống chế phản ứng phân hạch, ngoài ra còn phải đảm bảo các chức năng:
Giữ cố định các đầu của bó nhiên liệu, giới hạn phần phía trên của vùng hoạt, chống sự trồi lên của các bó nhiên liệu (tạo một lực nén nhất định) trong mọi chế độ làm việc.
Tính toán đến sự giản nở vì nhiệt theo chiều dọc lẫn chiều ngang của các bó nhiên liệu, phù hợp với sự giản nở của giếng lò và nắp lò.
Phương án thiết kế của khối bảo ống bảo vệ:
Các lỗ cố định bó nhiên liệu ở mặt đáy khối ống bảo vệ phải có ngàm, mấu đảm bảo tính định hướng của các bó nhiên liệu, để đảm bảo sự trùng khớp, đồng bộ của các kênh thanh điều khiển.
Hệ thống ống trên thành khối bảo vệ đảm bảo sự lưu thông của chất tải nhiệt khi vận hành, và của chất làm lạnh khẩn cấp khi xảy ra sự cố. Đảm bảo sự phân phối đều chất tải nhiệt ra 4 nhánh vòng tuần hoàn 1.
Đảm bảo hoạt động của các thanh điều khiển trong môi trường làm việc luôn chịu tác động của dòng chảy chất tải nhiệt và sự thay đổi các thông số kỹ thuật trong lò phản ứng.
Chi tiết cấu tạo cũng như chức năng của từng bộ phận sẽ có ở những bài viết sau.
## Câu hỏi kì này:
1/ Cùng chịu áp suất và nhiệt độ cao (thông số của vòng tuần hoàn 1), vì sao độ dày của các bộ phận bên trong lại không được lớn như vỏ lò phản ứng?
Comments