Главная  Взрывная дейтериевая энергетика 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 [ 42 ] 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

Первоначально в качестве основного рассматривался подземный вариант цилиндрического КВС25, выполненный из железобетона с толщиной стенки примерно 25 м с внутренней стальной облицовкой толщиной 100...200 мм. По мере изготовления корпуса (в карьере) предполагалось засыпать его грунтом. Засыпку завершить курганом , возвышающимся над дневной поверхностью. При заглублении крышки корпуса наН~ 150 м она была бы нагружена давлением

Р = gH = 40 атм.

(5.16)

После взрыва напряжение сжатия в бетоне уменьшится, но не сменится на длительное время напряжением растяжения, которое для бетона нежелательно. В центральной части вертикальная составляющая давления будет

7вертО=р1т).?7/о 70атм.

(5.17)

На сжатие корпуса в горизонтальном направлении, однако, работает не все гидростатическое давление, а только 30...50% от него [63]. Это объясняется тем, что между частицами грунта существует трение, уменьшающее горизонтальную составляющую давления при смещении корпуса внутрь. Поэтому для того, чтобы выдержать внешнее давление при таком заглублении, отношение толщины железобетонной стенки к диаметру цилиндра принимается в практике шахтостроения примерно 0,1. В КВС это отношение составляет примерно 0,2. Таким образом, КВС с толщиной железобетонной стенки 25 м заведомо выдержит внешнее давление, которое по мере заглубления будет меняться от -15 до -40 атм.

Отметим также следующее обстоятельство. При возникновении давления внутри КВС корпус будет стремиться переместиться наружу. В результате при перемещении корпуса наружу давление может превысить гидростатическое (pgH ) давление грунта, если корпус окажется слишком податлив. Таким образом, заглубленный в грунт КВС работает в более выгодных условиях по сравнению с погруженным в жидкость: внешнее давление грунта окажется меньше гидростатического, а в случае резкого повышения внутреннего давления грунт, компенсируя его в большей степени, чем жидкость, может предотвратить разрушение корпуса.

Но насыпной грунт, в отличие от жидкости, не очень хорошо реагирует на кратковремёрное нагружение: вначале, до давления в 1...2 атм, он сопротивляется движению внешней границы корпуса, а затем продавливается. Нарастающее сопротивление от насыпного грунта начнется только после того, как будет выбрана значительная часть свободного объема. То есть импульсным нагрузкам может хорошо сопротивляться уплотненный грунт.

Но уплотненный грунт может отойти на некоторое расстояние при расширении наружной поверхности вертикальной стенки цилиндрического КВС и не вернуться в исходное положение после снятия давления внутри КВС (рис. 5.17, а). Более вероятно возвращение в исходное положение при движении конической

поверхности (рис 5. грунта к поверхносп Конечно, в ЭТ01 от поверхности даж1 поверхности есть и вающие напряжения же изменяется и гид]


Рис. 5.17. Уплотн (цилик

/ - прилегани! 2 - момен

Эти соображеш сравнению с цилин, место в этих рассуж дем несколько замеч;

Зачастую счита КВС в скале. Прочю ции. Вначале такой: со временем появилс

Технологически поддержания свода i

Экологические:

всеобщее уже< вавшее за Чернобыл тектонических неод



юдземныи вариант ци-щиной стенки пример-,200 мм. По мере изго-эунтом. Засыпку завер-гтью. При заглублении нем

(5.16)

ится, но не сменится эетона нежелательно, [ения будет

(5.17)

шако, работает не все [63]. Это объясняется 1еньшающее горизон-внутрь. Поэтому для лублении, отношение инимается в практике гавляет примерно 0,2. 25 м заведомо выдер-,дет меняться от -15

поверхности (рис 5.17, б). Сила тяжести в этом случае помогает возвращению грунта к поверхности корпуса.

Конечно, в этом случае тоже нет гарантии, что где-то грунт не отстанет от поверхности даже при отсутствии слипания частиц грунта. Но у конической поверхности есть и другие преимущества. При коническом сечении растягивающие напряжения в камере под давлением уменьшаются с высотой. Точно так же изменяется и гидростатическое давление грунта. .



никновении давления гжу. В результате при ить гидростатическое юдатлив. Таким обра-

X условиях по сравне-нта окажется меньше янего давления грунт, ет предотвратить раз-

!нь хорошо реагирует ...2 атм, он сопротив-юдавливается. Нарас-,ко после того, как бу-есть импульсным на-

;стояние при расшире-ческого КВС и не вер-ри КВС (рис. 5.17, а). движении конической

Рис. 5.17. Уплотнение грунта вертикальной (а) и наклонной (б) поверхностями (цилиндрический и конический корпуса соответственно):

1 - прилегание грунта к корпусу при отсутствии давления во взрывной камере; 2 - момент высокого давления; 3 - положение после снятия давления

Эти соображения диктуют отдать предпочтение конической форме КВС по сравнению с цилиндрической. Бочкообразная форма занимает промежуточное место в этих рассуждениях. Вернемся к этому вопросу в гл. 6. Сейчас же приведем несколько замечаний о разных вариантах размещения корпуса КВС.

Зачастую считается, что подобные вопросы не возникают при сооружении КВС в скале. Прочность гранита позволяет не заботиться о прочности конструкции. Вначале такой вариант нам тоже представлялся наиболее простым. Однако со временем появилось несколько доводов против такого решения.

Технологический: не удалось придумать простой технологии для надежного поддержания свода в скале при его диаметре в сотню метров.

Экологические:

всеобщее ужесточение требований к радиационной обстановке, последовавшее за Чернобыльской аварией, привело к тщательному изучению возможных тектонических неоднородностей в местах ядерных взрывов. Доказать, что два



тектонических слоя никогда не поползут относительно друг друга на несколько сантиметров и не срежут тонкую герметизирующую оболочку, представлялось практически неразрешимой задачей. Если же котел находится в щебне или песке на расстоянии в десятки метров от горных пород, сдвиг пород даже при сильном землетрясении не сможет разрезать толстый корпус КВС;

при потере КВС герметичности в какой-то точке, находящейся вблизи природной щели, например, тектонического разлома, содержимое котла может устремиться в щель. Доказать, что эта щель не будет иметь выхода, например, в реку, трудно. При размещении же КВС в щебне или песке можно утверждать, что если даже котел по неизвестной причине лопнет, теплоемкость окружающего грунта обеспечит образование горячего (~80 °С) натриевого бетона . В течение многих лет эта масса будет оставаться горячей, испаряя воду, поступающую, например, от осадков, то есть препятствуя миграции осколков деления.

Часто к опасности для КВС причисляют большие подземные потоки воды. Можно приводить много возможных способов борьбы с этой опасностью, но убедить агрессивных скептиков не всегда удается. Поэтому мы все более склоняемся к варианту строительства КВС не в карьере (заглубленный вариант), а вблизи дневной поверхности в насыпном кургане (незаглубленный вариант). Возможен и промежуточный, полузаглубленный вариант.

Насыпной курган полностью исключает возможность проникновения грунтовых вод к корпусу КВС. Кроме того, он создает технологические преимущества при строительстве и эксплуатации КВС. Вместе с тем, количество грунта для

насыпного кургана может показаться слишком большим (50...70 млн м^), если реализовать естественный откос (30.. .45° к горизонту).

Приблизительно такие же количества грунта обычно перемещают при обустройстве ГЭС. В случае КВС эти объемы, вероятно, можно значительно уменьшить, если закрепить откосы бетонными плитами. В то же время любое количество грунта не идет ни в какое сравнение с горами, которые придется возвести при добыче угля для угольных электростанций сравнимой мощности.

У КВС нет дейс низму работы к ним триевым теплоноси-двигатели внутренн( ГЭС, угледобываюц один из первых крут ности к КВС и нефт(

В сознании бол с поражающими фак Но в КВС световое стенку внутри взрыв тическое давление на корпус.

Полная механи

величины равна Р^

Используя выр; квазистатическую э

где Q - полная эне Для КВС 10 эт£

секунд за цикл, coci

Ее удобно сран

передающего тепле

и давлении газа Р^

Механическая:

Эта энергия пс тельно небольшой ( живающимся . Газ смесь с энергосодер проводе



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 [ 42 ] 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

© ООО "Карат-Авто", 2001 – 2018
Разработчик – Евгений Андрианов