Оргэнергострой АЭС «Белене» Основные подходы к организации строительства 11 В настоящее время сооружаемые и планируемые к строительству российские энергоблоки нового поколения, получившие название проекты АЭС 2006, представляют собой эволюционно переработанные энергоблоки II-го поколения с реактором В-320. Основным мотивом модернизации старого проекта явилась необходимость его адаптации к возросшим требованиям безопасности. В результате, увеличение новых технологических систем безопасности привело к усложнению проекта и увеличению доли оборудования, непосредственно не участвующего в выработке электроэнергии. Существенно усложнилась и строительная часть здания, в связи с появлением новых конструктивных элементов и объемов для размещения оборудования. Переработке подверглись конструктивные решения стен и перекрытий в связи с отказом от сварки арматурных стыков и применения стальных облицовок. Технология сооружения зданий также подверглась принципиальному изменению в связи с отказом от многолетнего опыта строительства АЭС укрупненными блоками и переходом на армирование отдельными стержнями. В табл. 1 приведены основные объемы по Российским проектам. 2 Таблица 1 Российские проекты с ВВЭР Наименование показателя Поколение АЭС Бетон на сооружение пускового комплекса одного 3 энергоблока АЭС, тыс. м Вес металла на сооружение пускового комплекса одного энергоблока АЭМ, тыс. т ЗАЭС В-320 НВАЭС-2 ЛАЭС-2 АЭС «Белене» II III+ III+ III+ 330 418,8 514 532 83 103,2 76,1 110,6 96,5 121,1 138,6 132,8 27,9 24,9 35,8 7,8 2,8 6,8 факт прогноз прогноз прогноз 48 60 57 58 3500 2700 3500 3200 Бетон основных зданий «ядерного острова», тыс. М3 Арматура основных зданий «ядерного острова», тыс. т м/к основных зданий «ядерного острова, тыс. т Продолжительность строительно-монтажных работ за период строительства энергоблока, мес. Пиковая численность строительных рабочих на основных зданиях энергоблока, чел. 39 3 Рис.1 Сопоставление объемно-планировочных решений реакторных зданий на примере АЭС с РУ В-320 и В-466Б 4 Всё вышесказанное не может не отражаться на трудозатратах и сроках реализации проекта. Из российских и зарубежных источников известно, что увеличение сроков строительства АЭС приводит к существенному удорожанию проекта. Это связано с несколькими причинами: • дополнительное время строительства обуславливает необходимость содержания значительного промышленного и человеческого потенциала; • мировая тенденция инфляционного удорожания строительных материалов для атомной отрасли наиболее значима. В докладе Cambridge Energy Research Associates Inc., указано, что материалы для строительства АЭС с 2000 г. к началу 2008 года выросли на 173% (для примера, для ветровой энергетики этот рост составил 108%, для газовой отрасли - 92%); • увеличение длительности строительства влечет за собой дополнительные затраты на обслуживание обязательств по банковским кредитам. В настоящее время величина банковской ставки по кредитам на строительство АЭС составляет около 10% годовых. 5 Совокупность всех этих тенденций дает следующие результаты: • по данным компании Areva (Франция), стоимость строящегося энергоблока Flamanville-З (Франция) увеличивается с 3,3 до 4 млрд. евро при наметившемся отставании на 9 месяцев в сроках строительства. Для энергоблока Olkiluoto-З (Финляндия) 3-х летняя задержка в сроках строительства АЭС привела к увеличению стоимости с 3,2 млрд. до 5 млрд. евро. Для АЭС Lungmen (Тайвань) увеличение срока строительства на 4 года уже привело к росту стоимости затрат на строительство на 1,5 млрд. USD. Пример с достройкой 3-его блока Калининской АЭС свидетельствует, что за 3 года стоимость его строительства выросла более чем вдвое (с 16,8 до 35,9 млрд. рублей) На этих примерах видно, что каждый дополнительный месяц строительства приводит к дополнительным затратам в диапазоне от 14 до 78 млн. евро. Усреднив эти данные можно смело сказать, что каждый дополнительный год строительства добавляет примерно 10% капитальных вложений на строительство АЭС. Таким образом, одним из наиболее важных показателей для проекта АЭС является продолжительность строительства, основой период времени в котором занимают строительно-монтажные работы (СМР). 6 Для реализации проекта строительства АЭС, продолжительность строительномонтажных работ (от укладки первого бетона до завершения монтажа конструкций оболочки) должна составлять не более 36-38 месяцев при пусковой численности строительного персонала на площадке 3500 человек. Возможно ли это. Конечно – да. Как известно, лучшие показатели темпов строительства АЭС в СССР были достигнуты на сооружении 4-ого энергоблока Запорожской АЭС (табл.2), где минимальная продолжительность строительных работ на реакторном здании составила 36 месяцев при общей продолжительности работ от первого бетона до энергопуска - 46 месяцев. Сооружение реакторного здания Запорожской АЭС осуществлялось предварительно укрупненными блоками весом от 40 до 200 т, для изготовления и укрупнения которых была создана мощная строительная база. 7 Таблица 2 Временные показатели сооружения отдельных элементов реакторного здания на строительстве 4-ого блока Запорожской АЭС Время сооружения, мес. Наименование фрагмента реакторного здания № п.п. Нормативное время строительства Фактическое время строительства 1 Фундаментная плита 12 14 2 Стены и перекрытия цокольной части 15 10 3 Опорная плита на отм.+13,20 5 3 4 Внутренние стены и перекрытия гермозоны 10 9 5 Цилиндрическая часть защитной оболочки до отм.+55,61 12 5 6 Карнизная часть и купол защитной оболочки 4 3 7 Обстройка 15 13 Общая продолжительность строительных работ 48 36 Время строительства от первого бетона до энергопуска 58 46 Примечание: Красным цветом выделены работы, лежащие на «критическом пути» строительства. 8 В настоящем докладе рассмотрим меры, обеспечивающие достижение поставленных целей. На рис.2 представлен комплексный подход к организации процесса скоростного строительства АЭС. Реакторное здание является наиболее сложным и ответственным объектом АЭС. Возведение Р.О. находится на «критическом пути» графика строительства и определяет продолжительность строительства атомной станции. 9 Рис.2 Комплексный подход к организации процесса скоростного строительства АЭС Подготовительный период 1,5 – 2 года Заблаговременный подбор Заблаговременный подбор состава бетона и материалов состава бетона и материалов для него для него Разработка проекта АЭС и сооружение строительной базы Размещение на Размещение заказов заказов на изготовление и изготовление и поставку оборудования поставку оборудования Основный период строительства энергоблока АЭС 4 – 5 лет Контроль графика работ, работ, сроков и качества поставок Своевременная поставка и Своевременная поставка и установка основных установка основных монтажных кранов кранов монтажных Изготовление Изготовление строительных строительных фрагментов фрагментов Предварительное Предварительное укрупнение фрагментов труб труб укрупнение фрагментов и технологического и технологического оборудования оборудования вв блоки блоки Включение вв состав состав Включение строительных монтажных строительных монтажных фрагментов части части фрагментов технологического технологического оборудования оборудования Монтаж укрупненных Монтаж укрупненных строительных фрагментов и и строительных фрагментов их бетонирование их бетонирование Монтаж Монтаж технологического технологического оборудования по по оборудования технологии “ open top” top” технологии “open top” Контроль качества качества Контроль производства работ на все все ее ее производства работ на этапах этапах Совмещение по по Совмещение времени строительных времени строительных и технологических технологических и рабочих операций рабочих операций Предварительное Предварительное изготовление и изготовление и складирование части складирование части строительных конструкций строительных конструкций Привлечение рабочих Привлечение рабочих кадров и создание для кадров и создание для них жилой них жилой инфраструктуры инфраструктуры 10 Поставленные цели обеспечиваются решением следующих задач. 1. Применением технологий крупноблочного и совмещенного монтажа, что достигается: • разработкой технологи производства строительных и тепломонтажных работ как составной части технической документации еще начальной стадии создания проекта и учетом требований технологии производства работ в архитектурно-строительной части проекта; • разбиением основных элементов зданий «ядерного» и «турбинного» острова на систему монтажных модулей, среди которых наиболее тяжелыми блоками гермозоны будут: комплексный блок шахты ловушки УЛРАЗ, шахты реактора весом (около 400 т), блок бассейна выдержки отработанного топлива (около 370 т) и блок шахты ВКУ (около 300 т). • монтажом основного технологического оборудования (корпуса реактора, парогенераторов, «улиток» ГЦН и др.) с помощью строительного крана на стадии ведения строительных работ по методу «open top» (открытый верх), что, по мнению зарубежных специалистов, обеспечивает сокращение сроков строительства на 4-6 месяцев и максимальным совмещением строительных и монтажных работ. Так например. При разработке рабочих чертежей стен внутри герметического объема реакторного здания Нововоронежской АЭС применялась разбивка строительных конструкций на армоопалубочные монтажные блоки весом от 3 11 до 150 тонн. См. рис.3, 4, 5, 6. Рис.3 Закончен монтаж блока шахты ловушки. Нововоронежская АЭС 12 Рис.4 Монтажный блок внутренней защитной оболочки. Нововоронежская АЭС. 13 Рис. 5 Монтаж блока защитной оболочки. Нововоронежская АЭС 14 Рис.6. Компоновка объектов стройбазы для реализации технологии крупноблочного монтажа Реализация технологии «open top» в различны проектах АЭС Lungmen (Тайвань) проект Нitachi АЭС Tarapur (Индия) Канадский проект АЭС Sunmen (КНР) проект Westinghouse Строительство Балаковской АЭС 15 После анализа, заложенных в проекте АЭС-Белене объемно-планировочных решений, предлагается концепция разбиения реакторного здания на монтажные модули. Предложения по структуре разрезки гермозоны и внутренней защитной оболочки на монтажные элементы представлены на рис. 7. Разбивка осуществлялась исходя из условия использования в качестве основного подъемного механизма, гусеничного крана с грузоподъемностью порядка 200 т на вылете 50 м. Применение крупных блоков строительных конструкций и использование строительных кранов большой грузоподъемности позволяет значительно сократить крановое время на монтаже строительных конструкций. При строительстве зданий и сооружений АЭС «Белене возможно применение имеющихся на площадке строительных кранов г/п до 50 тонн, а также передвижных гусеничных кранов повышенной грузоподъемности. Опыт работы с последними на площадке строительства АЭС «Белене» имеется - разборка строительных конструкций здания реакторного отделения. На основе данных технического проекта разработан график строительства АЭС «Белене». Сравнение темпов сооружения фундаментной плиты для условий армирования штучными стержнями и и укрупненными блоками свидетельствует о возможности сокращения сроков возведения на 4 месяца при крупноблочном монтаже. См. Рис. 7, 8, 9. 16 Рис. 7. Примерные варианты выполнения стен и перекрытий реакторного здания (UJA) в виде укрупненных монтажных фрагментов 17 Рис. 8. Сравнение темпов сооружения фундаментной плиты для условий армирования штучными стержнями и укрупненными блоками свидетельствует о возможности сокращения сроков возведения на 4 месяца при крупноблочном монтаже 18 Рис.9. Схема механизации строительных работ Основная схема механизации на основе совместной работы двух башенных кранов Liebherr 3150 HC 60 Дополнительное привлечение большегрузного гусеничного крана на подъем оборудования методом «open top» и строительных модулей весом более 120 т 19 Наименование фрагмента реакторного здания Масса металла, т Вариант 1. Трудозатраты чел-час монтаж по первоначальн ому проекту Вариант 2. Трудозатраты чел-час при монтаже укрупненными блоками Заводское изготовление Стены и перекрытия гермозоны 3819 338351 294058 Внутренняя защитная оболочка 1038 141853 84701 Монтаж блоков в проектное положение Оформление стыков и участков штучного армирования 5267 23167 322492 28434 80549 Общие 8325 88874 173574 Представленные данные свидетельствуют, что при переходе на крупноблочный монтаж примерно половина трудозатрат на сооружение фрагментов здания переносится в заводские условия, в результате чего длительность работ на строительной площадке сокращается вдвое. 20 Другим важным направлением индустриализации работ при сооружении АЭС является применение несъемной стальной и фибробетонной опалубки для бетонирования стен и перекрытий. Применение этой технологии позволяет: • избавится от трудоемких работ по монтажу и демонтажу инвентарной опалубки в стесненных условиях гермозоны; • экономить значительные средства на приобретение и ремонт инвентарных щитов опалубки, поскольку сложная геометрия стен и проблемы с извлечением приводят к крайне низкой оборачиваемости фанеры (менее 8 раз); • обеспечивается хорошее качество поверхности стен, практически исключающая необходимость обработки поверхностей перед покраской. 21 22 Строительство двух блоков АЭС позволяет использовать элементы поточного строительства. В целях равномерного распределения объемов строительно-монтажных работ (с учетом создания необходимых заделов) по годам строительства, следует использовать внутриплощадочные специализированные потоки, увязав их по времени и исполнителям – специализированным подразделениям подрядных организаций, что обеспечивает, их равномерную загрузку. При строительстве АЭС «Белене» предусмотрены следующие передовые технологии: • использование при монтаже трубопроводов фабричных заготовок труб с коленными изгибами, что позволяет существенно сократить трудозатраты на сварке ответственных стыков в 6-8 раз; • исполнение технологического оборудования в виде законченных модулей, содержащих, помимо самого оборудования, фрагменты трубопроводной обвязки, задвижки, элементы технологического контроля и регулирования, а также др. элементы; сборку такого оборудования следует осуществлять на стальных рамах, придающих блоку жесткость и устойчивость на момент монтажа, а также обеспечивающих крепление оборудования к стенам и перекрытиям для последующей эксплуатации; 23 • использование автоматической и роботизированной сварки, а также методов технического контроля сварных соединений при монтаже тепломеханического оборудования, что сокращает трудозатраты и повышает качество работ; • снижение трудозатрат на стройплощадке за счет переноса значительной части операций по сборке строительных конструкций в стационарные цеховые условия и на укрупнительные площадки; • применение технологии без вибрационного бетонирования густоармированных конструкций сложной геометрии с применением гиперпластификаторов; • использование проникающей гидроизоляции вместо оклеечной; • организация работ по поточному строительству энергоблоков; • проектирование строительной базы и ее техническое оснащение с учетом требований технологии крупноблочного монтажа и поточного строительства энергоблоков; • организация работ на основе типовых ППР и технологических карт; • оснащение подрядных организаций типовой комплексной оснасткой; • Создание систем управления, обеспечивающих контроль за сроками и качеством поставок комплектующих на стройплощадку; • использование GMS навигации для контроля за ходом поставок ресурсов для нужд строительства; 24 • разработка типовых технологических карт на производство основных видов работ до начала основного периода строительства; • оснащение инвентарем, приспособлениями, оборудованием и обучение персонала подрядных организаций для работы в соответствии с установленной технологией производства работ; • организация проектных работ и управление ходом строительства на базе 3D и 6D – моделирования, что достигается: разработкой проекта с использованием 3-х мерных моделей, что существенно облегчает процесс и повышает качество проектирования. • информация о ходе проектирования должна аккумулироваться в единой базе данных и быть доступной для ознакомления всем участникам проекта; • отслеживание процесса строительства на основании 6D-моделирования, поскольку при использовании технологии крупноблочного монтажа и поточного строительства усиливается значимость отлаженного взаимодействия всех участников процесса и своевременного выполнения графика поставок материальных ресурсов. 25 Современная технология строительства должна найти свое отражение в вопросах компоновки стройбазы. На сегодня стройбаза закончена строительством, построены очистные сооружения, отремонтированы подземные коммуникации, введен в строй Бетонный завод, функционирует строительная лаборатория (сегодня проводится аккредитация лаборатории), выполнен проект по ремонту и модернизации стройбазы. И она готова к приему строительно-монтажных организаций. Проведено обследование и ведется рабочее проектирование объектов, которые интегрируются в проект достройки АЭС(это ХВО, ОВК, каналы). Готова рабочая проектная документация на первоочередные работы. Параллельно с рабочим проектом АЭС разрабатывается и технология ее возведения. Планируется выдача проекта технологии одновременно с рабочим проектом АЭС «Белене». 26 Таблица 3 27 Оргэнергострой Перечисленные мероприятия позволят сократить срок строительных работ на сооружение энергоблока и довести общий период строительства от первого бетона до пуска АЭС в эксплуатацию до 5-5,5 лет. 28
