Ўзбекистон Республикаси Фуқаро муҳофазаси институти

Пути повышения стойкости здании и сооружений АЭС к землетрясениям 
 
Юсупов У.Т. (Ташкентский архитектурно строительный институт) 
Атомные электростанции использует  31 страна. Подавляющее 
большинство АЭС находится в странах Европы, Северной Америки, 
Дальневосточной Азии и на территории СНГ. Согласно докладу о состоянии 
индустрии ядерной энергетики, на 2016 год в отрасли наблюдается спад.
Основным препятствием крупномасштабного распространения АЭС 
является землетрясения. Пик производства ядерной энергии был зафиксирован 
в 2006 году (2660 ТВт
⋅
ч). Доля ядерной энергетики в глобальном производстве 
электричества снизилась с 17,6 % в 1996 году до 10,7 % в 2015 году.
158 реакторов были окончательно остановлены. Средний возраст закрытого 
реактора составляет 25 лет. Кроме того, строительство 6 реакторов формально 
продолжается более 15 лет. 

---

161 
За последние 10 лет в мире в эксплуатацию было введено
47 энергоблоков, почти все из них находятся либо в Азии (26 — в Китае),
либо в Восточной Европе. Две трети, строящихся на данный момент реакторов 
приходятся на Китай, Индию и Россию. КНР осуществляет самую масштабную 
программу строительства новых АЭС, ещё около полутора десятка стран мира 
строят АЭС или развивают проекты их строительства. 
В то же время в мире существуют противоположные тенденции стагнации 
и даже отказа от ядерной энергетики. Как некоторые лидеры атомной 
энергетики (США, Франция, Япония), так и некоторые другие страны закрыли 
ряд 
АЭС. Италия 
стала 
единственной 
страной, 
закрывшей
все имевшиеся АЭС и полностью отказавшейся от ядерной энергетики.
Прослеживается тенденция к старению ядерных реакторов. Средний 
возраст действующих реакторов составляет 29 лет. Самый старый 
действующий реактор находится в Швейцарии, работает в течение 50 лет. 
В настоящее время разрабатываются международные проекты ядерных 
реакторов нового поколения, например ГТ-МГР, которые обещают повысить 
безопасность и увеличить КПД АЭС. 
Срок эксплуатации АЭС ограничивается, в частности, изменением 
механических свойств, однородности материала и нарушением геометрической 
формы конструкционных элементов реактора под действием радиационного 
излучения. При строительстве первой АЭС в США специалисты считали, что 
вклад этого эффекта настолько велик, что не позволит эксплуатировать реактор 
более 100 дней, сейчас же срок эксплуатации реакторов АЭС оценивается в 
некоторых 
случаях 
до 
60 
лет,
а для АЭС Сарри в США в 2015 году запрошено разрешение на продление 
эксплуатации до 80 лет и планируется запросить такое же разрешение для АЭС 
Пич-Боттом. 
Основным лимитирующим параметром ресурса для корпусов реакторов 
ВВЭР оказывается сдвиг критической температуры вязко-хрупкого перехода 
основного металла и металла сварных швов, сильно ощущающиеся
во время землетрясений. Сдвиг температуры растёт с ростом флюенса быстрых 
нейтронов 
F
, 
хотя 
обычно 
менее 
быстро, 
чем 
флюенс 
(пропорционально 
F
0,33...1,0
). Восстановление облучённых корпусов реакторов
и продление срока эксплуатации в некоторых случаях возможно при 
специальном отжиге корпуса, однако этот метод применим не для всех 
материалов корпусов и швов. Второй серьёзной материаловедческой проблемой 
реакторов является радиационное охрупчиваниевнутрикорпусных устройств, 
деформация которых из-за радиационного распухания стали и роста 
термоупругих напряжений ведёт к тому, что последующие большие изменения 
температурных напряжений совместно с высоким уровнем статических 
напряжений могут привести к усталостным разрушениям. 
Одним из решением этой проблемы является создание жаростойкого 
бетона, повышающий стойкость здании и сооружений к воздействиям 
землетрясении. 

---

162 
Нами на протяжении ряда лет проводятся научные исследования
по разработке новых жаростойких бетонов. Как известно, состав жаростойкого 
бетона входит и портландцемент, усиленный активной минеральной добавкой. 
Это могут быть шамот, пемза, зола, гранулированный шлак. Сам по себе 
шлакопортландцемент уже содержит в составе шлаковую добавку,
что позволяет материалу выдерживать до 700 градусов. Но если нужен состав, 
способный работать в условиях кислотной коррозии (например, футеровка 
постоянно взаимодействует с дымом), то от портландцемента отказываются
и изготавливают бетон на жидком стекле, способный функционировать при 
1000 градусов. 
Нами в качестве такой модифицирующей добавки предлагается 
использовать механохимический активированный модификатор, полученный 
на основе СВЧ-модифицированного отхода ПО «Махам-Аммофос» - 
фосфогипса и золы Ново-Ангренской ТЭС, т.к. зола Ново-Ангренской ТЭС 
содержит около 47,2-49,4% кремния. Полученный модификатор представляет 
собой мелкодисперный порошок с целым рядом ценных свойств, 
определяющих область его применения: высокая степень дисперсности; 
высокая химическая стойкость в разных средах; термостойкость, хорошо 
развитая 
активная 
удельная 
поверхность; 
экологическая 
чистота
и безопасность применения. 
Нами 
были 
проведены 
экспериментальные 
исследования 
по 
использованию смеси СВЧ-модифицированного фосфогипса и золы в качестве 
модификатора для повышения жаропрочности и огнестойкости бетонных 
смесей. 
Изучение 
свойств 
механохимически 
модифицированной 
смеси
фосфогипса и золы, а также процессов термодеструкции показало, что при 
СВЧ-обработке фосфогипса увеличивается ее удельная поверхность (табл.1).
В соответствии с размерами адсорбционной площадки можно сделать 
вывод, что в результате адсорбции активных группировок на поверхности 
модификатора 
образуется 
монослой, 
повышающий 
термостойкость 
группировок и молекул, ряд очень небольшой и обусловлен лишь 
диссоциацией (при определенных значениях рН среды) функциональных групп 
– SiOН–АlОН образующихся на гранях кристаллов.
Таблица 1