2.9. Развитие проектов АЭС

В проектах АЭС, сооружаемых за рубежом, всегда использовались основное оборудование и проектные решения, существенно влияющие на безопасность, уже проверенные на отечественных АЭС. Поэтому первые проекты АЭС «Норд» (в ГДР) и «Козлодуй» (в НРБ) имели много общего. Однако учет конкретных условий размещения, использование вспомогательного оборудования страны заказчика или третьих стран, а также все возрастающий объем работ, выполнявшихся организациями заказчика для своих АЭС, привели к тому, что для каждой АЭС проект становился индивидуальным, кроме реакторной установки.

Институтами «Теплоэлектропроект» («Атомтеплоэлектропроект») и «Атомэнергопроект» и его отделениями до 1990 г. были выполнены и приняты заказчиками к реализации проекты 38 энергоблоков АЭС мощностью по 440 и 1000 МВт для ГДР, НРБ, ЧССР, ВНР, Финляндии, Кубы. Кроме того, выполнялись проектно-изыскательские работы по планируемым АЭС для Кореи, Бангладеш, Сирии, Ливии, Ирака, СФРЮ, которые по разным причинам и главным образом в связи с политическими изменениями в мире в конце 80-х – начале 90-х годов были прекращены на разных стадиях проектирования.

Проектирование первого в СССР опытно-промышленного атомного энергоблока мощностью 210 МВт для Нововоронежской АЭС началось в 1965 г. Эту дату можно считать началом проектирования в СССР промышленных АЭС с водоводяными энергетическими реакторами (ВВЭР). С этого времени Нововоронежская АЭС становится экспериментальной площадкой, действующей лабораторией для проектирования, строительства, эксплуатации новых АЭС и решения проблем консервации и снятия с эксплуатации отработавших энергоблоков АЭС с ВВЭР различной мощности.

Атомная энергетика находилась в это время на начальном этапе. Не было ни отечественного, ни зарубежного опыта, не было специальной нормативной базы, соответствующей стоящим задачам. Поэтому технические и архитектурно-компоновочные решения блоков 1 и 2 Нововоронежской АЭС разрабатывались на базе опыта и нормативов, имевшихся в то время для тепловых электростанций и промышленных объектов ядерной отрасли.

Во время пуска блока 1 и строительства блока 2 Нововоронежской АЭС по решению правительства начались разработки проектной документации для строительства энергоблоков 3 и 4 с реакторными установками ВВЭР-440. Проекты этих блоков должны были стать серийными как для строительства на других площадках Советского Союза, так и за его пределами (НРБ, ЧССР и ГДР). Архитектурно-художественное «лицо» АЭС определялось в то время требованиями технологического процесса, применением сборных строительных конструкций и сроками строительства. По мере получения опыта строительства и эксплуатации АЭС архитектура и компоновка стали определяться технологией и требованиями безопасности АЭС, что нашло отражение в проекте АЭС с ВВЭР-440 (В-213).

Особо следует отметить проекты, выполненные:

• для АЭС «Ловииза» в Финляндии («ледовый» конденсатор – контаймент, сочетание советской и западной технологий, в том числе по системам управления и контроля);

• АЭС «Пакш» в ВНР (первый серийный проект АЭС с ВВЭР-440 типа В-213 с барботером-конденсатором и оборудованием АЭС, поставленным из разных стран-членов СЭВ в соответствии с Соглашением о кооперации и специализации оборудования от 1979 г.);

• АЭС «Хурагуа» на Кубе (с железобетонным контайментом, учетом влажного тропического климата, частоты электросети 60 Гц, воздействия урагана, цунами, сейсмичностью площадки выше 8 баллов), а также специфические проекты, которые разрабатывались, но не были завершены для АЭС в Ливии, Сирии, Ираке и ряде других стран.

В 1970 г. начались проектные работы по первому энергоблоку ВВЭР-1000 (энергоблок 5 на НВАЭС). Было определено, что по выполняемому проекту должно быть построено несколько энергоблоков («малая серия»), а с учетом опыта их эксплуатации планировалось создать энергоблок для широкого серийного строительства, в том числе за рубежом.

Энергоблок АЭС с ВВЭР-1000 («малая серия») уже не похож на своих предшественников. При его проектировании было принято много новых технических решений, направленных на повышение безопасности АЭС. Одним из основных решений была защитная оболочка реакторного отделения, предназначенная для локализации радиоактивных продуктов деления при аварии с потерей теплоносителя первого контура.

Переход к строительству энергоблоков ВВЭР-1000 потребовал организации крупномасштабных научно-исследовательских работ по созданию принципиально новых конструктивно-технологических решений основных зданий и сооружений комплекса АЭС. Такие исследования были развернуты ведущими проектно-исследовательскими институтами Минэнерго СССР: Оргэнергостроем, Гидропроектом, ВНИИГ. В первую очередь разрабатывались решения наиболее ответственных и специфичных объектов АЭС – реакторного отделения и спецкорпуса.

При разработке конструкции защитной оболочки учитывалась необходимость перехода к серийному возведению таких оболочек индустриальными методами строительства. Сооружение таких оболочек на АЭС качественно улучшило и придало дополнительную пластику в решении архитектурного облика АЭС. Увеличение единичной мощности и применение улучшенных, оригинальных компоновочных и технических решений в проекте АЭС с ВВЭР-1000 по сравнению с блоками АЭС с ВВЭР-440 позволили обеспечить (в удельном исчислении): уменьшение объемов зданий производственного назначения на 30 %; снижение трудозатрат на возведение основных сооружений на 10–13 %; сокращение расходов нержавеющей стали при изготовлении строительных конструкций на 30 %, а также бетона и железобетона на 8 %.

Для головных энергоблоков с реакторами ВВЭР-1000 институтом «Оргэнергострой» была разработана защитная оболочка реакторного отделения с геликоидальным расположением напрягаемых арматурных канатов, на которую выдано авторское свидетельство об изобретении. Расчетное усилие предварительного напряжения каждого арматурного элемента составляет 10 тыс. кН. Эта оболочка была использована и для унифицированных энергоблоков с реакторами ВВЭР-1000, примененных в проектах энергоблоков 5 и 6 АЭС «Козлодуй» (НРБ) и АЭС «Темелин» (ЧССР).

Для обоснования расчетной базы были проведены крупномасштабные исследования по определению коэффициентов трения арматурных элементов разных типов в условиях, предельно приближенных к натурным, при различных типах канало-образователей и разных смазках. По их результатам впервые в международной практике строительства АЭС были приняты полиэтиленовые каналообразователи, что позволило не только заменить дорогостоящие стальные трубы, но и существенно упростить производство строительных работ.

Была разработана оригинальная конструкция арматурных элементов непрерывной навивки из 450 параллельных высокопрочных проволок, созданы новые конструкции мощных анкерных устройств, разработаны и поставлены на производство гидравлические четырехцилиндровые домкраты, развивающее усилие 10 тыс. кН. Созданы специальные технологические линии для централизованного изготовления арматурных элементов.

Указанные разработки успешно применены на АЭС «Козлодуй» и «Темелин», где арматурные элементы были изготовлены соответственно болгарскими и чешскими организациями. В Чехии было организовано (по проекту института «Оргэнергострой») собственное производство высокопрочных коушей и анкерных устройств.

Совместно с Академией строительства ГДР были проведены многочисленные исследования по созданию так называемых «стальных ячеек» для сложных высоконагруженных конструкций герметичной зоны. Результаты этих исследований были реализованы в проектных решениях как отечественных АЭС, так и для АЭС «Козлодуй», «Стендаль» и «Темелин». Большой вклад в разработку технологии «стальных ячеек» внес Комбинат легких конструкций (ГДР).

Особенности работы спецкорпусов АЭС, связанные с наличием системы боксов и коридоров, обусловили весьма большие объемы работ по возведению стеновых конструкций. Аналогичные проблемы возникали применительно к обстройке аппаратного отделения. Для снижения стоимости и трудоемкости арматурных и опалубочных работ при возведении этих стен институты «Оргэнергострой» и «Атомэнергопроект» предложили заменить монолитный железобетон на сборно-монолитные конструкции. Плоские армированные плиты заводского изготовления объединялись стальными фермами в объемные блоки. В зону стыка смежных блоков устанавливали объемные армокаркасы, после чего внутреннее пространство блоков заполняли монолитным бетоном. Такая технология позволила резко увеличить темпы возведения сооружений, повысить качество поверхности стен, радикально сократив объем отделочных работ.

Для обоснования расчетной схемы работоспособности конструкций из железобетонных ячеек были проведены исследования на моделях, фрагментах и натурных образцах железобетонных ячеек. Исследования подтвердили совместную работу сборной и монолитной частей конструкции. Сейсмостойкость зданий из ячеек изучалась на трехэтажном фрагменте спецкорпуса, изготовленном из натурных конструкций.

Технология изготовления и конструкции металлических связей объемных железобетонных ячеек совершенствовались на объектах строительства зарубежных АЭС с учетом разработок стран-партнеров. Ряд научных и проектно-исследовательских работ проводились странами СЭВ в рамках межгосударственной комплексной программы научно-технического прогресса. В числе таких работ можно отметить создание особо тяжелых бетонов для радиационной защиты с отказом от традиционного использования для этой цели чугунной дроби. Эта разработка была реализована на всех АЭС в СССР и странах СЭВ.

При строительстве зарубежных АЭС советские специалисты в содружестве с работниками национальных институтов изучали возможности наиболее эффективного использования местных строительных материалов и возможностей местных предприятий строительной индустрии. Полученный в этой области опыт нередко использовался в отечественной практике.

Отдельно следует отметить проблемы совершенствования общей организации строительства АЭС. Так, специалисты стран СЭВ приняли идеологию поточного строительства, разработанную в СССР и впервые реализованную для энергоблоков АЭС на строительстве Запорожской АЭС.

Опыт работ по проектированию и строительству объектов малой серии позволил перейти к проектированию и строительству серийных АЭС с ВВЭР-1000. Дальнейшее совершенствование объемно-планировочных решений АЭС с ВВЭР-1000 продолжилось созданием серии унифицированных моноблоков путем максимальной блокировки технологических и электротехнических систем с учетом оптимальных технологических связей, а также уменьшения габаритных размеров оборудования и широкого применения укрупненных индустриальных строительных изделий заводской готовности. В основу планировочного решения генерального плана серийных АЭС типа ВВЭР-1000 был положен принцип моноблока. Главные корпуса отдельно стоящих энергоблоков, состоящих из здания реакторного отделения и примыкающего к нему машинного отделения с пристройкой электротехнических устройств, расположены параллельно друг другу на расстоянии, соответствующем требованиям противопожарной безопасности, организации поточного строительства и монтажа, разводке транспортных и инженерных коммуникаций, а также с учетом планировки и архитектурного решения всего комплекса АЭС.

Территориальное разделение блоков создает реальные возможности более четкого выделения пускового комплекса, а также параллельного, независимого ведения работ на нескольких энергоблоках одновременно, что способствует сокращению сроков ввода мощностей и улучшает условия модернизации блоков. Отдельно стоящие блоки связаны один с другим и со спецкорпусом коммуникационными эстакадами и пешеходными переходами. По этому новому проекту построено 15 энергоблоков.

Однако и здесь не были исчерпаны все возможности совершенствования. Была поставлена цель дальнейшего увеличения безопасности с уменьшением затрат на новом поколении АЭС, которые реализованы в настоящее время на АЭС в Китае, Индии, Иране и предлагаются на тендерной основе другим потенциальным зарубежным заказчикам (АЭС-91 и АЭС-92, АЭС 2006).