Development and design of NPP fan cooling tower
https://doi.org/10.26583/gns-2025-02-04
EDN: GEXBOW
Abstract
One of the methods of improving the reliability of nuclear power facilities is to increase the efficiency of the loop cooling system for reactor-power equipment (RPE) of nuclear power plants (NPP). The most important element of the loop cooling system is the evaporative cooling tower (ECT). The effectiveness of its work very much depends on the climatic situation, when operating in the southern, tropical conditions of the Russian Federation and abroad, especially in conditions of global warming and the development of the atmospheric greenhouse effect. To compensate the climatic factor of standard convection cooling tower operation, it is possible to additionally introduce cooling powers in the form of small-sized, highly efficient fan cooling towers with forced cooling. Based on the existing design solutions, to ensure the stable operation of the RPE cooling system, it is necessary to install 10-15 fan cooling towers near one evaporative cooling tower. There is a need to develop separate foundations and carry out special earthworks for each fan cooling tower. In addition to the above, fan cooling tower is a system with the potential to modernize equipment (sprinklers, motors, impellers, water traps), which can lead to an increase in constant or dynamic (mainly vibrating loads from fan operation), reducing the bearing capacity of the foundation. In order to avoid a decrease in bearing capacity, as well as its overload, it is necessary to take measures to strengthen it in accordance with regulatory and technical requirements. As part of this work, the loads acting on the fan cooling tower foundation are collected, its design scheme is developed. Based on the literary review, two alternative options to strengthen the fan cooling tower foundation are proposed to ensure a promising upgrade of equipment with increased weight. Based on the analysis of the developed computational and analytical model, it is determined that the loads from the center of the foundation, due to the proposed options to strengthen the fan cooling foundation, are redistributed along the edges, reducing the maximum load by 5 times. It is shown that the second option of mesh reinforcement benefits economically compared to the first option (reinforcement with high-quality, rolling elements), reducing the cost of foundation development by 1.2 times.
About the Authors
S S. Sinyatnikova
Volgodonsk Engineering Technical Institute the branch of National Research Nuclear University «MEPhI»
Russian Federation
Russian Federation
5th year student, Construction Production Departament, Atomic Energy and Engineering Faculty
M. M. Baklanov
Volgodonsk Engineering Technical Institute the branch of National Research Nuclear University «MEPhI»
Russian Federation
Russian Federation
5th year student, Construction Production Departament, Atomic Energy and Engineering Faculty
S. M. Burdakov
Volgodonsk Engineering Technical Institute the branch of National Research Nuclear University «MEPhI»
Russian Federation
Russian Federation
Cand. Sci. (Eng.), Associate
Professor of Construction Production department
Yu. V. Zayarov
Volgodonsk Engineering Technical Institute the branch of National Research Nuclear University «MEPhI»
Russian Federation
Russian Federation
Cand. Sci. (Engin.), Associate Professor, Head of Construction Production department
References
1. Еперин А.П. О проблеме охлаждения технической воды атомных электрических станций. Биосфера. 2011;3(1):38–40. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=16519981 (дата обращения: 21.05.2025).
2. Пономаренко В.С., Арефьев Ю.И. Градирни промышленных и энергетических предприятий. Москва: Энергоатомиздат, 1998. 376 с. ISBN 5-283-00284-5. Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01000601029?ysclid=mbyx1tkdlw354768798 (дата обращения: 22.05.2025).
3. Гильман Я.Д. Усиление и восстановление зданий на лессовых просадочных грунтах. Москва: Стройиздат, 1989. 159 с. ISBN 5-274-00271-4. Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01001459733?ysclid=mbyx3bcp42570734281 (дата обращения: 21.05.2025).
4. Калинин А.А. Обследование, расчет и усиление зданий и сооружений. Москва: Издательство ассоциации строительных вузов, 2004. 60 с. ISBN 5-93093-113-5. Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01000958616?ysclid=mbyx5cwy70699753015 (дата обращения: 21.05.2025).
5. Сотников С.Н. Проектирование и возведение фундаментов вблизи существующих сооружений : опыт строительства в условиях Северо-Запада СССР. Под ред. канд. техн. наук С. Н. Сотникова. Москва: Стройиздат, 1986. 96 с. Режим доступа: https://djvu.online/file/QJwy7yYkzzFgH?ysclid=mbyu5wpmyj87026406 (дата обращения: 22.05.2025).
6. Швец В.Б. Усиление и реконструкция фундаментов. Москва: Стройиздат, 1985. 203 с. Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01001261292?ysclid=mbyx7qou6e873965572 (дата обращения: 21.05.2025).
7. Онуфриев Н.М. Усиление железобетонных конструкций промышленных зданий и сооружений. Москва: Стройиздат.1965. 342 с. Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01006450094?ysclid=mbyujk98vh121777741 (дата обращения: 23.05.2025).
8. Горохов Е.В., Брудка Я., Лубиньски М. и др. Долговечность стальных конструкций в условиях реконструкции Под ред. Е.В. Горохова. Москва : Стройиздат, 1994. 482с. ISBN 5-274-01406-2. Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01001730302?ysclid=mbyusm86e645440659 (дата обращения: 22.05.2025).
9. Кикин А.И., Васильев А.А., Кошутин Б.Н. [и др.] Повышение долговечности металлических конструкций промышленных зданий. Под ред. А. И. Кикина. 2-е изд., перераб. и доп. Москва : Стройиздат, 1984. 302 с. Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01001227371?ysclid=mbyuv1c0va60551956 (дата обращения: 23.05.2025).
10. Хромченко Ф.А. Надежность сварных соединений труб котлов и паропроводов. Москва: Энергоиздат, 1982. 120 с. Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01001115162?ysclid=mbyuzycpc4666683794 (дата обращения: 26.05.2025).
Review
Выбранная тема является актуальной, поскольку посвящена важной для атомной энергетики задаче повышения эффективности системы охлаждения энергоблоков АЭС. Модернизация системы охлаждения энергоблоков АЭС в данном случае проводится с проектированием и использованием современных модульных вентиляторных градирен в условиях глобального изменения климата. Данные исследования являются важным направлением для минимизации расходов на устройство вентиляторной градирни, адаптации вариантов оборудования к несущей способности ее фундамента при различных вариантах его усиления, которые могут быть применены различными компаниями, формирующими энергетическую инфраструктуру Российской Федерации.
Целью исследования является получение результатов разработки одного из вариантов усиления фундамента вентиляторной градирни АЭС в плане его усиления. В первом варианте для усиления фундамента используют траверсы в виде забетонированных двухконсольных балок, устанавливаемых по бокам. Второй вариант усиления, в котором металлические изделия и бетонная подушка заменены арматурной сеткой, соединяющие днище бассейна с усилением единой конструкцией. Указаны достоинства и недостатки вариантов усиления фундамента вентиляторной градирни.
В качестве методов применены классические общенаучные методы: теоретический анализ научных трудов, эмпирический, логический, метод классификации. Для исследования прочностных характеристик вариантов усиления фундамента была разработана расчетно-аналитическая модель, по которой удалось определить, что нагрузки с центра, благодаря предложенному усилению фундамента, перераспределились по краям. Необходимые расчеты с использованием разработанной расчетной схемы были проведены в ПК ЛИРА-САПР. Проведенный анализ, предложенных вариантов усиления фундамента не выявил существенных изменений нагружения, однако второй вариант усиления арматурной сеткой выигрывает экономически, по сравнению с первым вариантом, удешевляя проведение работ по устройству фундамента в 1,2 раза.
Проведенный анализ и выполненные расчеты позволили спроектировать вентиляторную градирню с усиленным фундаментом на слабых грунтах с возможностью замены оборудования.
Наиболее значимыми результатами в данной статье являются варианты усиления фундамента вентиляторной градирни для увеличения его несущей способности. Обеспечение повышенной несущей способности фундамента может быть обосновано возможным апгрейтом оборудования, для повышения охлаждающей эффективности вентиляторной градирни.
Авторами сделаны выводы, которые отражают наполнение проведенного исследования. Материалы проведенных исследований могут быть использованы для формирования вариантов усиления строительных конструкций фундаментов в плане обеспечения и увеличения их несущей способности на объектах, связанных с атомной энергетикой.
Статья написана на высоком научно-техническом уровне и опирается на детальный анализ предметной области и всестороннее рассмотрение вариантов усиления фундамента вентиляторной градирни. Задача исследования поставлена чётко. Терминология и ссылочный аппарат применены корректно. К статье существенных замечаний не имеется. Практическая ценность исследования для атомной энергетики показана достаточно.
Статья «Разработка и проектирование вентиляторной градирни АЭС» может быть принята к публикации в журнале «Глобальная ядерная безопасность».
Рецензент___________________ Пимшин Юрий Иванович
For citations:
Sinyatnikova S.S., Baklanov M.M., Burdakov S.M., Zayarov Yu.V. Development and design of NPP fan cooling tower. Nuclear Safety. 2025;15(2):36-45. (In Russ.) https://doi.org/10.26583/gns-2025-02-04. EDN: GEXBOW
Views:
50
Email this article 