Ленинградская атомная электростанция. Просто о сложном… Часть 01.

Мог ли я когда-нибудь предположить, что мне удастся посетить действующую атомную электростанцию? Наверное, нет… Ибо, ввиду специфичности АЭС, намного проще посетить несколько десятков промышленных предприятий различного масштаба, а также любые другие типы электростанций… Рассказывать про систему безопасности атомной станции я не буду, да и не имею права… Скажу лишь, что она меня сильно впечатлила. Попасть постороннему человеку на действующую АЭС нереально. Таких мер безопасности вблизи станции и на ней самой я не видел ни в аэропортах, ни на границе, ни где-либо еще. У нас ушло около часа времени только на прохождение всяких детекторов, сканеров, проверку документов и т.д. Это еще при том, что наше посещение станции было заранее согласовано на всех уровнях, расписано по буквам в толстенном документе, и каждый из нас прошел дополнительную проверку ФСО.



Уже на подходах к зданию Ленинградской АЭС нас жестко предупредили по поводу фото- и видеосъемки. Любой подозрительный предмет в руках сразу же привлекал внимание охраны. На территорию станции нельзя зайти даже с обычной батарейкой, не говоря уже про мобильные телефоны, Мр3-плееры, диктофоны, камеры и т.д.

Тут, правда, стоит сказать, что такие меры присутствуют ни на каждой АЭС. Они определяются собственной СБ каждой электростанции и могут разниться. Поэтому в Интернете можно без проблем найти детальные репортажи блогеров или журналистов с отдельных российских АЭС. Нам же, к сожалению, съемку на ЛАЭС-1 запретили, сказав, что мы получим в распоряжение фотографии, сделанные штатным фотографом АЭС. Как и следовало ожидать, уровень фотографа был никакой, чтобы что-либо сфотографировать, фотографа приходилось буквально уламывать, а кроме того, на середине экскурсии, у камеры неожиданно (!) закончился заряд аккумулятора (села батарейка, Карл!!!)… Поэтому прошу меня извинить за скромное количество фотоснимков и их качество… Старался вытянуть в фотошопе, как мог…

02. Ленинградская АЭС-1.



Не смотря на уровень "секретности", мне не совсем понятно поведение СБ ЛАЭС, учитывая, что все всё давно уже видели. Все интересующие снимки есть, как в Интернете, так и в многочисленных информационных изданиях Росэнергоатома… скрывать нечего… Конечно, я могу предположить, что недобросовестный блогер может тайно сфотографировать какую-нибудь "секретную кнопку" или показать АЭС с нелицеприятной стороны, если такая имеется… Но, никто не был бы против, если та же СБ проверила на выходе отснятый материал… Просто это никому не нужно и никто не хочет себя лишний раз утруждать. Это и печально… Справедливости ради, скажу, что, по словам административного персонала станции, они были бы только рады, если бы мы все отфотографировали и сделали красочные репортажи, но камнем преткновения является все та же СБ…

На этом я закончу высказывать свое недовольство и приступаю к непосредственному рассказу о Ленинградской АЭС. Атомная станция – это крайне сложный объект, как и вся атомная энергетика… Рассказывать про это можно часами, а текстового материала хватит не на одну дипломную работу… Копировать сухой "заумный" материал с Викепедии, чем грешат некоторые ленивые блогеры – не мой профиль. Поэтому я постараюсь рассказать читателю о станции максимально простым и доступным языком.

03.



Итак, что собой представляет Ленинградская АЭС и вообще атомная станция? Как и любая другая электростанция (ГЭС, ТЭС, ветряная и т.д.), она предназначена для выработки электрической энергии, посредством вращения вала генератора. Сердцем АЭС, в отличие от других типов электростанций, является ядерный реактор, тесно взаимодействующий с остальными системами и оборудованием.

Для начала немного истории. 1948 год. Знаменитый советский физик Иван Васильевич Курчатов предлагает использовать ядерную энергию в мирных целях для получения электроэнергии. Спустя два года, в мае 1950 г., близ посёлка Обнинское Калужской области начались работы по строительству первой в мире АЭС, которая была запущена 27 июня 1954 года. Мощность Обнинской АЭС составила 5 МВт. Успешно проработав почти 48 лет, ОАЭС была выведена из эксплуатации 29 апреля 2002 года.

Строительство же Ленинградской АЭС было начато в июле 1967 года, а в 22 декабря 1973 года состоялся энергетический пуск первого энергоблока с канальным уран-графитовым реактором большой мощности РБМК-1000.

04. Центральный вход.



На данный момент, ЛАЭС включает в себя четыре действующих энергоблока (1973 – 1-й, 1975 – 2-й, 1979 – 3-й, и 1981 – 4-й). Электрическая мощность одного энергоблока - 1000 МВт, тепловая - 3200 МВт. Срок службы каждого энергоблока, заложенный проектом, составляет 30 лет. Проведенная модернизация позволила продлить лицензию Ростехнадзора еще на 15 лет, в результате чего 1-й энергоблок будет остановлен в 2018 году, а последний 4-й – в 2025 г. На замену им придут мощности строящейся ЛАЭС-2.

05. Наша команда блогеров-атомщиков.



Ленинградская АЭС сегодня обеспечивает более 50% энергопотребления Санкт-Петербурга и Ленинградской области, являясь крупнейшим производителем электрической энергии на Северо-Западе России. Проектная выработка АЭС составляет 28 млрд. кВтч в год, а на собственные нужды станция потребляет около 8% от производимой электроэнергии.

Как же работает атомная электростанция? Говоря максимально простым языком, каждый энергоблок состоит из семи основных зон: реактор, парогенератор, турбина, конденсатор, генератор, трансформатор и охлаждающая система (градирня или водохранилище).

06. Схема энергоблока ЛАЭС с реактором типа РБМК.



Вода при помощи насосов, пройдя через охлаждающую систему и конденсатор пара, попадает в парогенератор, непосредственно связанный с реактором, где нагревается до высокой температуры и преобразуется в пар, который, в свою очередь, подается под давлением по трубам на лопасти турбин. Отдав свою энергию, отработанный горячий пар попадает обратно в конденсатор и в охлаждающую систему, создавая, таким образом, замкнутый цикл. Далее механическая энергия переходит в электрическую. Турбина крутит генератор, который и вырабатывает электричество, поступающее через высоковольтную трансформаторную подстанцию в электрическую систему (ЛЭП) с напряжением 330 и 750 кВ и дальше потребителю.

07. Схема работы атомной электростанции на двухконтурном водо-водяном энергетическом реакторе (ВВЭР).



В зависимости от типа реактора, теплота, выделяемая в реакторе, может передаваться турбине по одноконтурной или многоконтурной замкнутой схеме. Выше я описал двухконтурную схему с применением парогенератора. Касательно ЛАЭС – это станция одноконтурного типа, т.е. пар, подаваемый на турбину, образуется непосредственно из воды, охлаждающей реактор. Важное замечание: если отработанный в конденсаторах ЛАЭС пар охлаждается морской водой Финского залива, то в самом реакторе морская вода не используется!

Теперь пройдемся по основным системам и начнем, конечно же, с сердца АЭС – ядерного реактора. Как же он устроен и работает? Расскажу об этом подробнее.

08. Ядерный реактор РБМК-1000 Ленинградской атомной станции (ЛАЭС), Центральный зал.



В составе ЛАЭС-1 эксплуатируются канальные реакторы РБМК-1000 с графитовым замедлителем и водяным теплоносителем. Данный тип реактора представляет собой систему, в которой в качестве теплоносителя используется вода, в качестве топлива – двуокись урана, а в качестве замедлителя – графит.

Рассмотрим принцип действия атомного реактора.

При распаде урана U-235 (один из изотопов урана) происходит выделение тепла, сопровождаемое выбросом двух-трех нейтронов. Эти нейтроны сталкиваются с другими атомами урана U-235. При столкновении уран U-235 превращается в нестабильный изотоп U-236, который практически сразу же распадается на криптон Kr-92 и барий Ba-141, плюс эти самые 2–3 нейтрона. Распад сопровождается выделением энергии в виде гамма излучения и тепла.

09.



Этот процесс называется – цепная реакция. Если ей не управлять, количество распадов будет молниеносно увеличиваться, что приведет к ядерному взрыву. Однако на АЭС подобная реакция является управляемой.

Каждый реактор Ленинградской АЭС размещается в железобетонной шахте размером 21х21 метр. Внутри реакторного пространства расположена графитовая кладка цилиндрической формы, состоящая из 2488 отражающих графитовых колонн, в которые устанавливаются топливные каналы (ТК) и каналы комплексной системы контроля, управления и защиты (КСКУЗ).

10.



Вокруг кладки смонтирован кольцевой водяной бак биологической защиты и защитные верхняя и нижние конструкции. Для предотвращения окисления графита, через реакторное пространство циркулирует смесь гелия с азотом. Биологическая защита реактора обеспечивает нормальную радиационную обстановку для работы персонала во всех зонах реактора.

Топливо для реактора представляет собой крохотные урановые таблетки, упакованные в оболочку из сплава циркония и ниобия, образуя, так называемые ТВЭЛы – тепло-выделяющие элементы.

В свою очередь, ТВЭЛы, длиной 3,5 м по 18 штук собраны в тепловыделяющую кассету (ТВК). Две кассеты, расположенные одна над другой на одном центральном стержне, образуют тепловыделяющую сборку (ТВС).

11. Топливные сборки.



На атомную станцию ТВС поступают с завода-изготовителя железнодорожным транспортом в специальных герметичных контейнерах, предохраняющих топливо от повреждений. Данные урановые сборки абсолютно безопасны на этом этапе для персонала АЭС и окружающей среды.

Готовые топливные сборки помещают в топливные каналы реактора, а в каналы управления помещают регулирующие стержни (190-222 шт.) из поглощаемого нейтроны материала (в основном – бора), для контроля скорости цепной реакции. Когда эти стержни поднимают, они улавливают меньше нейтронов и реакция ускоряется. Если стержни опустить, то реакция опять замедлится. Дополнительные стержни аварийной защиты (33 штуки), способные поглотить больше количество свободных нейтронов, призваны заглушить реактор в случае нештатной ситуации.

12. Схема расположения стержней реактора.



Стержни управления отмечены на крышке реактора яркими цветами и отмечены цифрами глубин погружения в активную зону в сантиметрах, а стержни с топливными сборками имеют серый цвет.

Главным достоинством реакторов РБМК является возможность перегрузки ядерного топлива на работающем реакторе без снижения его мощности. Делается это при помощи специальной разгрузочно-загрузочной машины (РЗМ) и управляемой дистанционно. РЗМ осуществляет выгрузку отработавших топливных сборок и их перестановку в каналах реактора. Машина герметично стыкуется с верхней частью топливного канала, давление в ней уравнивается с давлением в канале, после чего отработавшая топливная сборка извлекается и на ее место устанавливается свежая.

13. Разгрузочно-загрузочная машина (РЗМ).



После того, как мы познакомились с сердцем электростанции – ядерным реактором, в завершение первой части рассказа о Ленинградской АЭС, мне хотелось бы еще рассказать пару слов о ее мозге – зале, где находится Блочный щит управления энергоблока (БЩУ).

14. Блочный щит управления (БЩУ) энергоблока №1 ЛАЭС.



В зале БЩУ находятся органы управления всеми системами и участками атомной электростанции. Комплексная система контроля, управления и защиты (КСКУЗ) обеспечивает пуск реактора, автоматическое поддержание мощности на заданном уровне, позволяет управлять энергораспределением по радиусу и высоте активной зоны, компенсирует выгорание топлива, обеспечивает защиту реактора в предаварийных ситуациях.

15.



Естественно, что системы управления дублированы и имеют несколько независимых источников питания, в случае возникновения нештатной ситуации. В зале обязательно имеется монитор, на котором, через систему телекамер, виден реакторный зал и крышка реактора в реальном времени. Сбор и обработка данных о технологических параметрах энергоблока с выдачей информации операторам выполняется информационно-измерительной системой СКАЛА – мощным вычислительным комплексом.

16.



Доступ в зал БЩУ запрещен в одетой на голове каске. Связано это с тем, что каска может случайно упасть на какую-нибудь "нехорошую" кнопку, со всеми вытекающими последствиями… В зале постоянно находятся: начальник смены энергоблока, ведущий инженер по управлению реактором, ведущий инженер по управлению турбинами и другие специалисты.

17. Я собственной персоной. ))



На этом я заканчиваю, а то, увлекшись, могу написать еще на несколько репортажей сразу. В следующей части я продолжу знакомство с ЛАЭС, расскажу про машинный зал и турбогенератор, про системы безопасности самой станции и работающего персонала, про отработавшее ядерное топливо и экологию, а также мы побываем на площадке строящейся ЛАЭС-2, где будут использованы реакторы нового поколения – ВВЭР-1200.

18. Наша команда: Максим dpmmax, я, Гена gmichailov, Андрей shakkar, Артём aoshpakov, Аслан aslan, Борис ochendaje и Игорь zavodfoto.



Блог-тур состоялся при поддержке: