Атомні електростанції (АЕС) — це об’єкти стратегічної важливості, де найменша помилка може спричинити катастрофічні наслідки. Саме тому все обладнання, у тому числі трубопровідна арматура, на АЕС має відповідати найсуворішим вимогам надійності, герметичності та стійкості до агресивних середовищ, високих температур та радіації. Арматура на атомних станціях не просто керує потоками теплоносіїв, вона бере участь у підтримці стабільності ядерної реакції та захисту від аварій.
У цій статті ми докладно розглянемо, яка арматура використовується на АЕС, які вимоги до неї пред’являються, які особливості її конструкції, приклади використання та поради щодо вибору та експлуатації.
1. Роль трубопровідної арматури на АЕС
На атомній станції трубопровідна арматура виконує ключові функції:
- Управління потоками теплоносія – вода, пара, борна кислота та ін;
- Ізоляція контурів – швидке перекриття потоку у разі аварії;
- Регулювання тиску та температури в активній та допоміжній зонах;
- Контроль хімічного складу циркулюючого середовища;
- Забезпечення безпеки при нормальній та позаштатній роботі реактора.
Арматура встановлюється у різних системах: від першого контуру до систем охолодження та очищення, і кожна зона висуває свої вимоги.
2. Особливості умов експлуатації
Робочі середовища та умови на АЕС унікальні:
- Температура до +300–350 °C;
- Тиск до 15-25 МПа;
- Середовища : високотемпературна пара, борована вода, дистилят, водень, гелій;
- Підвищена радіація у деяких зонах;
- Жорсткі вимоги до герметичності (нульовий витік);
- Сейсмічна стійкість арматури;
- Робота в автоматизованих та дистанційно керованих системах .
3. Класифікація та типи арматури на АЕС
3.1. Запірна арматура
Призначена для повного перекриття потоку середовища.
Типи:
- Засувки клинові та паралельні – часто використовуються на трубопроводах великого діаметру;
- Кульові крани високого тиску – у системах із швидким відключенням;
- Затвори з металевим ущільненням забезпечують герметичність при високій температурі.
Приклад:
Засувка DN400 із приводом на трубопроводі першого контуру між парогенератором та реактором.
3.2. Регулююча арматура
Використовується для точного керування витратою, тиском та температурою теплоносія.
Види:
- Сідельні регулюючі клапани – з пневматичним або електроприводом;
- Мембранні регулюючі пристрої – для хімічних та радіоактивних середовищ;
- Позиційні клапани з дистанційним керуванням .
Застосування:
Системи хіміко-дозування, охолодження, подача води в парогенератори.
3.3. Зворотні клапани
Функція – запобігання зворотному потоку середовища.
Типи:
- Поворотні та дискові ;
- Пружинні – для малих діаметрів;
- З подвійною пластиною – компактні та стійкі до ударів.
Область застосування:
Системи насосів, аварійного підживлення, конденсатовідведення.
3.4. Запобіжна арматура
Призначення – захист обладнання та трубопроводів від надлишкового тиску.
Види:
- Пружинні клапани скидання ;
- Імпульсні системи з управлінням ;
- Комбіновані клапани із вбудованими датчиками .
Приклад:
На контурі парогенератора встановлений запобіжний клапан, що спрацьовує при перевищенні 16 МПа тиску.
3.5. Спеціальна арматура
- Сепаратори та фільтри – для очищення від домішок;
- Продувні крани – для видалення шламу та забруднень;
- Клапани безпеки з двома незалежними замикаючими елементами .
4. Вимоги до конструкції та матеріалів
4.1. Матеріали корпусу та внутрішніх елементів.
| Компонент | Матеріали | Призначення |
| Корпус арматури | Сталь 20ХМ, 10Х9МФБР, 15Х5М, 12Х18Н10Т | Висока міцність, жаростійкість, стійкість до корозії |
| Сідло клапана | Нержавіюча сталь, хромовані сплави | Стійкість до зносу та кавітації |
| Ущільнення | Метал-метал, графіт, фторопласт | Високотемпературні та радіаційно-стійкі рішення |
4.2. Герметичність
- Не нижче класу A за ГОСТ 9544-2015 ;
- Система подвійних ущільнень у відповідальних вузлах;
- Використання діагностичних систем контролю витоків.
4.3. Надійність та резервування
- Обов’язкове дублювання арматури у критичних зонах;
- Можливість ручного керування при відмові автоматики;
- Розрахунок ресурсу – не менше 40 років роботи або 10 000 циклів.
5. Автоматизація та управління
На АЕС вся арматура підпорядковується автоматизованим системам управління реактором та енергоблоком .
Типи приводів:
- Електроприводи зі зворотним зв’язком ;
- Пневмоприводи з аварійним скиданням ;
- Гідроприводи з позиціонерами та датчиками положення .
Інтеграція:
- Система SCADA та ASU TP;
- Можливість дистанційного відключення арматури;
- Автоматична діагностика стану та звіти про знос.
6. Приклади застосування на АЕС
| Ділянка станції | Тип арматури | Призначення |
| Перший контур (реактор – парогенератор) | Засувка DN600 з електроприводом | Ізоляція активної зони |
| Контур охолодження активної зони | Регулюючий клапан DN150 | Управління температурою та потоком |
| Система хімводопідготовки | Мембранний клапан | Дозування реагентів, захист від витоків |
| Система аварійного охолодження | Зворотний клапан | Запобігання поверненню теплоносія |
| Продувка парогенераторів | Продувний кран з фланцем | Скидання опадів та очищення обладнання |
7. Поради щодо вибору та експлуатації
✅Вибір арматури:
- Розраховуйте на максимальні значення тиску та температури із запасом не менше 20%;
- Вибирайте тільки сертифіковану продукцію за ГОСТ, ОСТ, ТУ, АТОМБУДЕКСПОРТ;
- Перевіряйте радіаційну стійкість матеріалів , особливо у зоні 1-го контуру;
- Враховуйте умови дублювання та доступність для ревізії ;
- Вибирайте постачальників із досвідом постачання на АЕС .
🛠Експлуатація:
- Проводьте регулярні випробування на герметичність та спрацьовування;
- Контролюйте ресурс ущільнень та актуальність програмного забезпечення;
- Ведіть журнали технічного обслуговування із обов’язковою фіксацією всіх операцій;
- Беріть участь у міжвідомчих перевірках та переатестації обладнання.
8. Типові помилки та як їх уникнути
❌Встановлення арматури без сертифікату відповідності АЕС;
❌застосування спрощених конструкцій на активних ділянках;
❌відсутність резервного управління;
❌Несвоєчасна ревізія арматури першого контуру;
✅Рішення: чітке дотримання технічних регламентів, участь конструкторських бюро та контролюючих органів.
Трубопровідна арматура для атомних електростанцій — це компонент критичної ваги, від якого безпосередньо залежить безпека всієї станції та населення в радіусі сотень кілометрів. Вона має бути максимально надійною, герметичною, довговічною та стійкою до екстремальних умов.
Висновки:
- Арматура на АЕС повинна відповідати вимогам до міцності, радіаційної стійкості та герметичності;
- Найчастіше використовуються засувки, регулюючі та запобіжні клапани, пристрої безпеки;
- Вибір матеріалів критичний – застосовуються жароміцні та антикорозійні сталі, графіт, метал-метал ущільнення;
- Все обладнання має бути сертифіковано та випробувано на відповідність ядерним стандартам;
- Регулярне технічне обслуговування, автоматизація та дублювання – основа безпечної роботи.
Вибір якісної арматури – це запорука стабільної роботи атомної станції, захисту навколишнього середовища та енергетичної незалежності країни.