CC BY
140
ТРАНСПОРТИРОВКА И МОНТАЖ УКРУПНЕНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ АЭС
A.A. Холопов, К.А. Дудкевич, Б.К. Пергаменщик
МГСУ
Изложены результаты анализа современных транспортных средств и мощных кранов для перевозки и монтажа крупногабаритного тяжелого оборудования, строительных конструкций. Сделан вывод о возможности сооружения АЭС крупными блоками при минимальной инфраструктуре на площадке строительства, что позволит значительно сократить продолжительность возведения станции и общие затраты.
The article provides the technical assessment of transport vehicles and high-powered cranes, applied for transportation and assembly of large-sized, heavy equipment and structural units. It delivers conclusion about feasibility of NPP erection by means of large prefabricated units under minimal site infrastructure, which results in significantly reduced construction period and costs.
Повышение эффективности атомной энергетики, ее привлекательности для потенциальных инвесторов в значительной степени связывают с сокращением сроков строительства. Продолжительность возведения энергоблока мощностью 1000-1500 МВт достаточно велика, как правило, на новой площадке не менее 6-7 лет (на тепловых электростанциях она редко превышает 3-4 года), что оказывает большое влияние на общие издержки. Так для моноблочной АЭС с реактором PWR 1300 МВт в 1984г. в США прямые затраты составляли лишь треть общих, остальное - выплаты по займам, инфляционная составляющая и ряд других [1]. Снижение сроков строительства приводит не только к уменьшению выплат на заемный капитал, сокращению условно-постоянной части расходов, но и к более раннему получению прибыли от коммерческой эксплуатации. Один из путей сокращения продолжительности строительства связан с доставкой и установкой в проектное положение укрупненных блоков оборудования и строительных конструкций.
Для перевозки крупногабаритных грузов широко применяются железнодорожный и автомобильный транспорт, но в ряде случаев и водный. Преимущество последнего в практически полном отсутствии ограничений размеров и массы перевозимого элемента. Следует отметить, что значительный объем крупногабаритного тяжелого оборудования, который приходится транспортировать с завода- изготовителя на АЭС, обусловил в свое время привязку площадок строительства станций к крупным водным артериям (Волгодонская, Запорожская, Балаковская АЭС и др.).
Транспортные ограничения - одна из причин создания крупных строительно-монтажных баз рядом с площадкой строительства АЭС, где в числе прочего осуществляется предмонтажное доукрупнение (или сборка блоков из штучных элементов) строительных конструкций и оборудования.
Именно выбор типа транспорта часто определяет предельные габариты и массу груза (само понятие «негабаритный груз» для разных видов транспорта понимается по-разному), а также стоимость перевозки. Каждый способ предполагает ряд нюансов и ограничений, связанных как с техническими особенностями подвижного состава, так и со спецификой транспортных сетей. Последние десятилетия произошли достаточно революционные изменения в способах и возможностях автотранспортировки грузов.
Перевозки крупногабаритных и тяжеловесных грузов обычно разделяют на унимодальные и мультимодальные. Первый тип предполагает использование для выполнения проекта лишь одного вида транспорта, например автомобильного. Такой тип доставки нашел применение при транспортировке реактора на Ростовскую АЭС (рис.1). Второй - комбинацию двух или более видов. Главной особенностью унимодальных перевозок считается отсутствие необходимости дорогостоящей перевалки с одного вида транспорта на другой, требующей привлечения спецтехники, в том числе кранов.
\
Рис. 1
Больше всего для унимодальных перевозок подходит автотранспорт, основное преимущество которого - возможность доставки грузов «от двери до двери», т. е. непосредственно от отправителя к получателю. Дальность автомобильных перевозок может достигать нескольких тысяч километров (например, из европейской части страны в Сибирь). Надо отметить, что современные нормативные требования накладывают серьезные ограничения на массу и габариты грузов, перевозимых автопоездами. Они связаны, прежде всего, с разрешенными нагрузками на инженерные сооружения по маршруту (мосты, подземные переходы, коммуникации, теплотрассы и т. п.). Однако специфика автотранспорта позволяет применить целый арсенал технических средств, чтобы обойти ограничения, и решать весьма широкий круг задач по транспортировке грузов практически на любые расстояния.
В мультимодальных перевозках одну из ключевых ролей так же играет автотранспорт. Именно с помощью спецавтотехники (тягачи таких производителей, как Mercedes-Benz, MAN, Volvo, с раздвижными или наращивающимися низкорамными прицепами или полуприцепами Goldhofer, Noteboom и т. п.) осуществляется подвоз или вывоз грузов на железнодорожные станции, а также в речные и морские порты [2].
При неблагоприятном дорожном покрытии используют полноприводные тягачи («Русич», «Ураган») на колесном или гусеничном ходу. Повышение грузоподъемности можно достигнуть путем сцепления нескольких однотипных тягачей друг с другом.
Однако для особотяжелых грузов (таких например, как реактор и страховочный корпус) этого оказывается недостаточно, и для таких случаев возможно использование самоприводного модульного транспортера. Это оборудование успешно применялось при строительстве Тайваньской АЭС с кипящим реактором высотой 7 и диаметром 12 м (рис. 2). Данный вид транспорта представляет собой несколько объединенных платформ с единой системой управления с помощью ЭВМ, благодаря чему достигается единая работа всех колес и выравнивание самой платформы даже при неровной поверхности дороги. Примеры состава транспортных средств показаны на рис.3. Грузоподъемность такого транспортера может достигать нескольких десятков тысяч тонн, что позволяет перевести практически любые конструкции и оборудование в сборе. Максимальная скорость устройства около 80 км/час, хотя в реальных операциях они едут едва ли не «пешком». Недостатком таких систем является высокий расход топлива и стоимость, но с ростом их востребовательности они отходят на второй план [3].
Рис. 2
ИНННИН
ян 1111 IIII
i»»
Т- состав
Mili AHI
нн lili
HII IIRI
нн »III
нн HII
HII
HII 1111 lili
ми
Y- состав Рис. 3
»»»» »S» »»*» »V
V - состав
Для специфических задач возможна и другая специальная техника. Так при перемещении укрупненных металлоконструкций реактора РБМК-1000 на Курской АЭС применялся шагающий транспортер грузоподъемностью 700 т (рис. 4) [4]. Буксировка купола защитной оболочки на АЭС в США осуществлялась с использованием воздушной подушки [5].
Рис. 4
На Балаковской АЭС для сборки и транспортировки, крупных армометаллических блоков специальных защитных конструкций нашла применение плазовая технология (рис. 5). Блоки массой до 340 т при размерах в плане до 40x60 м собирались на жестких металлических платформах-плазах, которые затем подвозились в зону монтажа на расстояние несколько сот метров по рельсовым путям с помощью тележек от кранов БК-1000.
Рис. 5
Пример транспортировки сверх габаритных грузов (платформы для добычи газа) представлен на рис. 6.
Возведение АЭС крупными блоками не представляется возможным без монтажных кранов с высокими грузоподъемными характеристиками. Только благодаря совместной работе многоосного транспортного тягача с низкорамным прицепом (рис. 7) и мощного крана Демаг грузоподъемностью 600 тонн удалось в поставленные сроки выполнить транспортировку и монтаж 190 тонного страховочного корпуса реактора диаметром 14 метров для четвертого энергоблока Белоярской АЭС (рис. 8).
Рис. 8
На Балаковской АЭС в качестве основного крана использован отечественный козловой кран 2К-190 (рис. 9) грузоподъемностью 380 тонн. Пролет - 80 м, высота подъема - 70 м. Кран с двухконсольным мостом и рельсово-колесной ходовой частью перекрывает площадку шириной — 60 м, охватывая все реакторное отделение главного корпуса. Достаточно успешный опыт использования таких кранов имел место в мировой практике в 60-е годы прошлого века в Великобритании на АЭС «Хантертсон», «Бродуэлл».
Рис. 9
Широко используются при возведении АЭС башенные краны.
Наиболее мощным краном такого типа К-10000 «Кролл» (рис. 10) осуществлялся монтаж оборудования и конструкций на Запорожской АЭС. Этот кран имеет две горизонтальные стрелы, расположенные друг над другом. Длина основной стрелы 90 метров, грузоподъемность около 120 тонн. Общая высота крана - около 130 метров. При большой высоте и грузоподъемности кран является подвижным и обладает поворотной башней.
Рис. 10
Широкое применение на АЭС в последние десятилетия находят краны стреловые на гусеничном ходу. Преимущество таких кранов - высокая маневренность, устойчивость, большая грузоподъемность, относительно простая перебазировка в пределах площадки со стоянки на стоянку. Такие краны, в частности СС4000 Демаг, использовались при сооружении Калининской АЭС (конец 70-х), АЭС «Козлодуй» в Болгарии (80-е), ряде других. Сегодня подобный кран этой марки (СС 6800 с максимальной грузоподъемностью 1200 т на вылете 11 м) работает на строительстве Нововоронежской АЭС-2 (рис. 11). Такие краны позволяют осуществить монтаж корпуса реактора, парогенераторов массой 300-400 т, купола защитной оболочки диаметром более 50 ми массой 300 т и др. Наиболее мощный кран этой серии СС 8800-1 TWIN (самый мощный в мире на данный момент) имеет грузоподъемность 3200 т. Этим краном была осуществлена установка на штатное место днища контайнмента реактора AP1000 на площадке Хайян (Haiyang) в Китае (рис. 12); диаметр днища около 40 метров, высота -11,6. Общая масса конструкции - 843 тонны.
Рис. 12
По аналогичной схеме производится монтаж наиболее тяжелых конструкций и оборудования, но уже с помощью крана марки Manitowoc 18000 грузоподъемностью порядка 760 тонн на Ленинградской АЭС-2 (рис. 13).
Использование таких видов техники позволяет существенно уменьшить временные рамки строительства, а, следовательно, общие издержки. Впечатляют заявления компании «Вестингауз», разработавшей и предложившей рынку проект АЭС с новым реактором АР 1000 (тип PWR) мощностью 1117 МВт, повышенной экономичности и безопасности. Срок строительства 5-6 лет с момента подписания контракта, из них собственно строительно-монтажные работы - 3-4 года, остальное время - пуско-наладочные работы и ввод в эксплуатацию [6,7].
Рис. 14
В свете изложенной информации не представляется фантастичной картина создания крупного атомэнергостроительного комбината, на котором в заводских условиях целиком будут собирать сверхкрупные блоки металлических конструкций и оборудования основного здания АЭС с последующей их транспортировкой на площадку строительства и установкой в проектное положение, где будет осуществляться только их бетонирование. Общая масса армометаллических конструкций (защитные стены и перекрытия; специальные элементы) в реакторном отделении АЭС с водо-водяным реактором мощностью 1000-1500 МВт составляет около 10000 т. Вполне достоверна схема возведения, когда монтажные блоки массой 200-500 т (таких блоков будет 2050) собираются на полигоне и транспортируются в зону монтажа, устанавливаются в проектное положение, выполняются опалубочные работы (установка несъемной опалубки возможна на полигоне), после чего обетонируются. При такой схеме можно ожидать снижения трудозатрат в несколько раз, а сроков строительства в 2-3 раза.
В последние десятилетия все больший интерес в развитых странах мира связан с дирижаблестроением, в частности для использования дирижаблей при транспортиров-
ке крупногабаритных тяжеловесных грузов, в том числе и строительных. При наполнении дирижабля гелием 1 кубический метр гелия обеспечивает подъемную силу, равную одному килограмму. Дирижабли, грузоподъемностью 1000 и более тонн не являются сегодня фантастикой. Появление таких дирижаблей способно произвести революцию в строительной технологии, в том числе при сооружении АЭС.
Литература.
1. Stevenson J. Nuclear Engineering International. v.29, № 357, 1984, p.30-33.
2. Амиров Т.К. «Перевозка крупногабаритных тяжеловесных грузов». — M.: Экспоресс-информация ЦБНТИ Минавтотранса РСФСР, вып.7, 1985.
3. Engineering News-Record, 1981, May 21, p. 35
4. Крнвенцов E.A. Перемещение укрупненных металлоконструкций реактора РБМК-1000 на Курской АЭС. Энергетическое строительство №2, 1984 г.
5. www.scheuerle.com
6. Толмачев Г.В. АЭС с реактором АР 1000 компании «Westingouse» обладающий повышенной экономичностью и безопасностью. Атомная техника за рубежом, 2006 г.
7. Топлов Ф.И. Обоснования выбора типа реактора с водным теплоносителем IV поколения АЭС. Атомная энергетика за рубежом, 2009 г.
Ключевые слова: современные транспортные средства, мощные краны для перевозки и монтажа крупногабаритного тяжелого оборудования, строительные конструкции, атомные электростанции
Key words: modern vehicles, powerful cranes for transportation and installation of the large-sized heavy equipment, building design, atomic power stations.
г. Москва, Россия, Ярославское ш., д. 26, Кафедра СТАЭ 8. 499 183 25 83 [email protected]
Статья представлена Редакционным советом «Вестник МГСУ»
