Защитные стены и перекрытия

 

Стены и перекрытия многих зданий атомной отрасли совмещают функции экранов радиационной защиты. Однако обычно их толщина определяется, прежде всего, требованиями достаточной защиты от излучения. В связи с этим несущая способность по крайней мере защитных стен обычно используется лишь частично (конструкции эксплуатируются не догруженными по нагрузкам). Тем не менее, к конструкциям и материалам таких экранов радиационной защиты предъявляются требования как к несущим конструкциям по классу бетона, армированию, трещиностойкости.

Характерными особенностями защитных конструкций стен и перекрытий, по сравнению с обычными незащитными, например железобетонными, применяемыми в промышленном и гражданском строительстве, являются [11, 12]:

• массивность: толщина стен, перекрытий, других элементов, как правило, не менее 400 мм, а в отдельных случаях более 1200 мм;

• высокая степень армирования (до 300—400 кг/м³ бетона) несущих стен и перекрытий, в связи с особыми видами воздействий и их сочетаниями, среди которых температура, давление, ударные, сейсмика и др.;

• наличие на лицевых поверхностях стен и перекрытий ряда помещений (в основном в помещениях гермозоны реакторного отделения атомных станций) стальной герметичной облицовки, к которой предъявляются жесткие требования по герметичности и коррозионной стойкости, что приводит к высоким трудозатратам по организации стыков на монтаже;

• большая насыщенность технологическими проходками и закладными
элементами;

• высокие требования к качеству поверхности бетона, которая подлежит многослойному покрытию эмалями;

• повышенные требования к качеству арматурных и опалубочных работ, а также работ по укладке и уплотнению бетонной смеси;

• использование специальных бетонов, а иногда и методов их укладки.

 

Защитные оболочки

 

В виде защитной оболочки обычно выполняется часть здания ядерных установок (атомных станций, исследовательских ядерных реакторов) где расположен ядерный реактор, трубопроводы систем охлаждения, теплообменники и другие элементы оборудования, содержащие радиоактивные вещества. Конструкция защитной оболочки является не только экраном радиационной защиты, снижающим мощность дозы до допустимой на ее поверхности, но и ограждающей конструкцией, воспринимающей все внешеие и внутренние нагрузки, а также обеспечивает локализацию в ее объеме всех радиоактивных веществ при всех режимах эксплуатации АС: нормальном, ремонтном и аварийном.

 

Рис. 5.6. Вертикальный разрез железобетонной двухслойной защитной оболочки современных атомных станций с ВВЭР -1000 [3, 4].

1. 1 – реактор в шахте; 2 – парогенераторы; 3 – ГЦН; 4 – вентиляционные камеры; 5 - ловушка расплава активной зоны реактора; 6 – перегрузочная машина; 7 – шлюз для прохода в оболочку; 8 – наружная железобетонная оболочка; 9 – внутренняя железобетонная предварительно напряженная оболочка; 10 – мостовой, полноповоротный кран.
5.11. Корпуса реакторов из предварительно напряженного железобетона.

 

Корпуса реакторов из предварительно напряженного железобетона выполняют сразу две функции: служат корпусом реактора и одновременно экраном радиационной защиты. Большие габариты, сложные формы, наличие теплоизоляции, толстостенность, воздействие внутреннего давления, высоких значений плотности потоков радиации и температур, вызывающих появление растягивающих усилий все это усложняет работу конструкции и предъявляет к ней более высокие требования.

Их появление было связано с большими габаритами корпусов ядерных реакторов с газовым теплоносителем, строящихся во Франции, Англии и США. Так как выполнять крупногабаритные корпуса для таких реакторов из стали не только экономически не целесообразно, но и технически сложно, такие корпуса стали выполнять из железобетона, совместив в них функцию и корпуса и биологической защиты.

За рубежом построено уже несколько десятков АЭС с такими реакторами. В СССР и России такие корпуса пока только проектировали для реакторов типа ВГ-400 и ВК-500. Примеры таких корпусов приведены на рис. 10.4 и 10.5.

 

Рис. 5.7. Корпус из предварительно напряженного железобетона ядерного реактора атомной электростанции Фултон (США) [9].

 

Рис. 5.8. Корпус из предварительно напряженного железобетона ядерного реактора атомной электростанции в г. Уилф (Англия) [10].

1 – тросы, 2 –парогенераторы; 3 – тепловая защита, 4 – активная зона; 5 – загрузочные трубы; 6 – помещения с оборудованием; 7 – ребра; 8 – газодувки.