Формы корпусов ядерных реакторов.

Аналитическое сравнение этих вариантов, проведенное объединенной группой английских и французских специалистов, привело к следующим выводам:

1) эффективность предварительного напряжения для цилиндрических конструкций сравнительно невелика, а изгибающие моменты и перерезывающие силы значительны;

2) напряжения внутренней облицовки цилиндрических корпусов резко возрастают в местах сопряжения стенок и торцевых крышек, в связи с чем трудно предугадать поведение конструкций корпусов в момент достижения предельного давления;

3) в корпусах сферической конструкции сдвигающие напряжения, как правило, минимальны, а в цилиндрических корпусах они могут быть очень большими. Чтобы обеспечить надежность цилиндрической конструкции, обходимо создавать достаточное для этой и предварительное напряжение или устанавливать дополнительную стержневую арматуру, сцепленную с бетоном. В сферических корпусах распределение напряжений и деформаций значительно равномернее, чем в цилиндрических;

4) в цилиндрическом корпусе гораздо труднее теоретически определить предельное состояние и разрушающее давление, чем в сферическом;

5) удельные расходы и толщины бетонов для сферической конструкции корпуса значительно меньше, чем для рассмотренных цилиндрических конструкций;

6) режим работы при эксплуатации и в условиях предельной нагрузки при всех рассмотренных формах по существу аналогичный, но при сферической форме можно увереннее предсказать возможные деформации и трещины.

На основании ограниченного опыта проектирования и строительства напряженных железобетонных корпусов нельзя давать окончательные рекомендации об их формах. Рассмотрим вопрос о формах торцевых поверхностей корпуса, так как торцевые конструкции при большом диаметре корпуса многими пронизывающими их отверстиями работают в трудных статических условиях.

Проведенные при проектировании французских и английских реакторов сравнения показывают, что применение даже толстой плоской плиты (обычно с вутами) требует меньшую общую высоту. Таким образом, следует считать, что применение во всех последних конструкциях плоских торцевых плит безусловно обоснованно.

Учитывая серьезные трудности в создании железобетонной напряженной верхней крышки вертикального железобетонного активного корпуса (особенно при его большом диаметре), пронизанной многими отверстиями для рабочих каналов, предлагались формы кольцевого реактора с корпусом в виде тора или гриба

Рис. Форма корпуса реактора в виде тора Рис.. Форма корпуса реактора в виде гриба

1 – активная зона; 2 – бетонный тор; 1 – активная зона; 2 - первичная защита;

3 – напрягаемые канаты; 4 – облицовка; 3 – облицовка; 4 – напрягаемые канаты:

5 – первичная защита. 5 – канал для напрягаемой арматуры.

Такая конструкция хотя и облегчает создание напряженной железобетонной верхней крышки и снимает ограничения в диаметре реактора, но вызывает увеличение объемов и сложности работ и стоимости корпуса. Самое главное, что такая схема сокращает эффективность активной зоны вследствие исключения центральных тепловыделяющих элементов, имеющих наибольшую тепловую мощность. Практическая применимость такой конструкции весьма сомнительна.