Combustion Engineering - исчезнувшая компания

Владимир Рычин, AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 08.11.2022

Недавние новости о судебном разбирательстве между "Westinghouse" и KHNP позволяют вспомнить о компании "Combustion Engineering" (CE). Именно её проекты блоков с PWR достались по наследству компании "Westinghouse", а также легли в основу южнокорейских проектов легководников, что и стало причиной судебного спора.

История компании

Компания CE была основана в 1912 году и вскоре ворвалась в число лидеров в области технологий производства пара и энергии в США. Она специализировалась на производстве котлов разного типа, а также оборудования для измельчения угля.

В атомную отрасль CE пришла тем же путём, что и многие американские фирмы - через военные контракты. По заказу военно-морского флота компания спроектировала и построила реактор "S1C Prototype" ("C" как раз и означает "Combustion Engineering"), использовавшийся для подготовки операторов судовых установок. Реактор проработал с 1959 по 1993 год.

В гражданском секторе компания появилась позже, в 1964 году, после приобретения "General Nuclear Engineering Company" - компании, созданной Уолтером Зинном, соратником Энрико Ферми. Доктор Зинн получил не только денежную компенсацию, но и посты в руководстве CE, где оставался до своего 80-летия.

"General Nuclear" уделяла основное внимание легководным реакторам, но их кипящему направлению, в особенности проектам с перегретым паром. А вот "Combustion" считала более интересным направление PWR, реакторов с водой под давлением.

Первый коммерческий проект PWR, разработанный в CE, предназначался для АЭС "Maine Yankee" (в коммерческой эксплуатации с 1972 по 1997 год). Мощность блока была 900 МВт(э) брутто, реакторная установка трёхпетлевая, запорная арматура первого контура была во многом позаимствована из проектов судовых реакторов.

В дальнейшем конструктора и проектанты CE отошли от трёхпетлевой компоновки в пользу двухпетлевой (два парогенератора и четыре ГЦН), и такой подход остался фирменным знаком "Combustion" до её кончины.

Была разработана линейка реакторных проектов мощностью от 500 до 1400 МВт(э). Их поставили, в общей сложности, на 15 блоках в США. Лучшим из реализованных в железе проектов CE считается "System 80", его законтрактовали для 17 блоков, из которых построены были только три блока на АЭС "Palo Verde". Тем не менее, "System 80" стал одной из первых попыток создать стандартизованный проект PWR.

По мере снижения интереса в США к атомной энергетике положение CE становилось всё более неустойчивым. Люди, крепко державшие компанию в руках на протяжении десятилетий, старели, а их преемники не видели у мирного атома больших перспектив.

Некоторых успехов компания добилась в Азии. В 1987 году CE победила в открытом конкурсе и продала в Южную Корею проект "System 80" уменьшенной до 1000 МВт(э) мощности - он стал одним из прародителей современных южнокорейских проектов, включая APR-1400.

В 1985 году компания предприняла разработку проекта "System 80+" мощностью 1350 МВт(э) и привлекла к ней "Duke Engineering & Services, Inc." и "Stone & Webster Engineering", чтобы получить на выходе проект не только реакторной установки, но и блока в целом.

"System 80+" участвовал в конкурсе по выбору технологии для АЭС "Lungmen" (четвёртая АЭС на Тайване) и проиграл водяному кипящему проекту ABWR - впрочем, эта станция так н не была построена.

В Соединённых Штатах проект "System 80+" был сертифицирован комиссией по ядерному регулированию (NRC), но произошло это после того, как компания "Combustion Engineering" была продана и прекратила независимое существование. В 1999 году компанию CE купили европейцы из "Asea Brown Boveri" (ABB), а в 2000 году все её бывшие атомные активы перешли в руки "Westinghouse".

System 80

Благодаря заводскому прошлому, компания CE придерживалась подхода по сохранению двухпетлевой компоновки при увеличении мощности блока. Расширялась активная зона, применялись более мощные насосы и парогенераторы с большей паропроизводительностью, но базовая конфигурация из двух петель оставалась неизменной.

Среди других отличительных решений проектов от CE можно выделить своеобразную конструкцию ТВС, большие парогенераторы с U-образными трубками, систему непрерывного контроля параметров активной зоны и решения по цифровым системам АСУ ТП блока.

На рисунке ниже показана схема реакторной установки "System 80". Видны два больших парогенератора, четыре ГЦН и компенсатор давления. От днища корпуса реактора отходят патрубки каналов СВРК, позволяющие извлекать детекторы до начала перегрузки топлива (такое решение позволило сократить время перегрузки за счёт более быстрого снятия крышки реактора).

Схема реакторной установки "System 80".
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Корпус реактора "System 80" показан на рисунке ниже. В центральной части виден блок труб (calendar), за счёт которого поток теплоносителя совершает резкий поворот на 90° и идёт горизонтально на выходной патрубок.

Такое решение позволило упростить конструкцию СУЗ - теперь одним приводом можно было перемещать поглощающие стержни сразу в нескольких сборках, а это, в свою очередь, позволило увеличить количество поглощающих стержней в активной зоне.

На рисунке также видны патрубки системы DVI, то есть системы прямого впрыска в корпус реактора холодного водного раствора борной кислоты. Система предназначается для использования при авариях типа LOCA.

Всего патрубков системы DVI четыре. Выбранное их размещение (выше входного и выходного патрубков первого контура) также стало шагом вперёд по сравнению с ранними решениями по подключению аналогичных систем к холодным ниткам первого контура. Конструктора компании обосновали, что их схема позволяет подавать бо́льшие объёмы воды при проектных авариях.

Корпус реактора "System 80".
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Отличительная черта проектов ТВС от компании "Combusion Engineering" - пять больших направляющих каналов в каждой сборке - четыре под размещение стержней СУЗ и центральный канал для измерительной аппаратуры.

Диаметр поглощающих стержней в проектах от CE был выбран примерно в два раза большим, чем в проектах PWR от конкурентов (B&W и "Westinghouse"). Это позволило сделать их и более жёсткими, и содержащими больше поглотителя.

Оборотной стороной такого решения стало следующее - в пустых каналах образовывался достаточно большой запас воды, что улучшало замедление и увеличивало скорость деления в соседних с каналами твэлах. Поэтому в целях выравнивания энерговыделения по ТВС изменялось обогащение - в твэлах, соседних с каналами, обогащение было меньше, чем в остальных твэлах.

На рисунке ниже видно ещё одно конструкторское решение, предложенное CE - большая прижимная пружина в верхней части ТВС. Там же, в верхней части имелась большая стопорная гайка, открутив которую можно было легко удалить верхнюю часть сборки для замены одного или нескольких твэлов.

ТВС "System 80".
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Упрощённая схема потоков в парогенераторе "System 80" показана на рисунке ниже. В проекте ПГ есть несколько новшеств на тот временной период.

Для питательной воды был добавлен вертикальный экономайзерный участок (axial flow feedwater economizer), обеспечивавший её предварительный нагрев без потенциального вредного воздействия вибрации у аналогичных радиальных экономайзеров.

Была разработана новая конструкция опорных досок для теплообменных трубок - egg crate (см. рисунок ниже), позволяющая снизить трение трубок в местах опоры и, соответственно, уменьшить вероятность образования там коррозии.

В конструкции предусмотрены два выходных патрубка пара, а не один большой, причём на патрубках имелись ограничители потока в виде трубок Вентури.

Это новшество стало в какой-то мере вынужденным по требованиям нейтроники, так как без него большой объём рабочего тела второго контура в парогенераторах от CE при авариях с разрывом на паропроводе обуславливал в некоторых ситуациях слишком быстрое расхолаживание первого контура с последующей повторной критичностью.

Парогенератор "System 80".
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Egg-crate опорная доска

Системы безопасности в проекте "System 80" были во многом типичны для тогдашних PWR.

Новшества в системах безопасности появились только в "System 80+", однако этот проект разрабатывался в конце самостоятельной жизни компании "Combustion Engineering", и у него трудно выделить, какую долю в его решениях внесли конструктора именно из CE.

В порядке краткого заключения можно отметить, что проекты от CE выгодно отличались от проектов их американских конкурентов. По оценкам, проекты "Combustion Engineering" позволяли получать примерно на 10% выше мощность, чем у схожих проектов конкурентов.

Ключевые слова: История, США, Статьи, Владимир Рычин

---

Другие новости:

ТВЭЛ поставил имитаторы ТВС для Аккую-1

Поставка НЗТ для первого блока запланирована на 2023 год.

Westinghouse подал в суд на KHNP и KEPCO

Добивается запрета на строительство APR-1400 в Европе и Саудовской Аравии.

ВАО АЭС объявила имена обладателей награды Nuclear Excellence Awards этого года

Среди них - два представителя Росэнергоатома.

---

---

---

---

Поиск по сайту: