Схема системы продувки-подпитки. Работа системы в режиме поддержания ВХР первого контура

• Поддержание заданного водно-химического режима осуществляется подачей в первый контур специальными насосами-дозаторами химических реагентов (щелочь – КОН, аммиак – NH₃, гидразин – N₂H₄).

• В процессе нормальной эксплуатации, когда изменение концентрации борной кислоты не требуется, через деаэратор борного регулирования предусмотрена циркуляция дистиллята без добавки бора для поддержания деаэратора в разогретом состоянии.

• Во всех режимах работы системы подпитки-продувки первого контура давление в деаэраторах подпитки и борного регулирования поддерживается регуляторами на греющем паре.

Назначение системы аварийного охлаждения активной зоны (САОЗ) ВВЭР-1000. Состав САОЗ – пассивная часть.

Необходимость САОЗ:

• Один из основных принципов, на котором базируется безопасность работы реакторной установки, – это ограничение последствий возможных аварий.

• В соответствии с требованиями «Общих положений по обеспечению безопасности атомных станций при проектировании, сооружении и эксплуатации» (ОПБ) «в проекте АС должны быть предусмотрены технические средства и организационные меры, направленные на предотвращение проектных аварий и ограничение их последствий…».

Весьма опасными являются аварии с потерей теплоносителя первого контура, вызываемые повреждением трубопроводов и оборудования

• Для реакторов ВВЭР-1000 разрыв главного циркуляционного трубопровода Ду850 является одной из наиболее тяжелых аварий.

• При такой аварии утечка теплоносителя первого контура чрезвычайно велика, и по расчетным оценкам может составлять 150 т/с.

• К шестой секунде такого аварийного процесса давление в первом контуре падает ниже 2 МПа.

• Практически сразу срабатывает аварийная защита реактора, переводящая реактор в подкритическое состояние.

• Мощность реактора быстро снижается, но за счет остаточного тепловыделения и аккумулированного тепла выделение энергии продолжается.

• Все это обусловливает необходимость системы аварийного охлаждения активной зоны (САОЗ), способной отвести тепло при нарушении штатной циркуляции теплоносителя в контуре охлаждения реактора.

Назначение САОЗ заключается в следующем:

• аварийное охлаждение активной зоны и последующий отвод остаточных тепловыделений при авариях, связанных с разуплотнением первого контура,

• плановое расхолаживание во время останова реакторной установки (РУ) и отвод остаточного тепла активной зоны при проведении перегрузки,

• отвод остаточного тепла при проведении ремонтных работ на оборудовании РУ со снижением уровня теплоносителя в реакторе до оси патрубков «холодных» ниток петель без выгрузки зоны.

• Таким образом, САОЗ должна частично или полностью компенсировать утечку теплоносителя из активной зоны в начальный момент аварии, обеспечивать отвод остаточного тепловыделения в активной зоне после остановки реактора, иметь резервирование для повышения надежности, иметь надежное электропитание для приводов насосов.

САОЗ должна обеспечивать при разгерметизации первого контура (максимальный проектный предел повреждения твэлов):

• температуру оболочек твэлов не более 1200⁰С;

• локальную глубину окисления оболочек твэлов не более 18 % первоначальной толщины стенки;

• долю прореагировавшего циркония не более 1 % его массы и активной зоне.

• При этом должна быть обеспечена сохранность геометрии активной зоны в возможность выгрузки активной зоны после аварии с разгерметизацией первого контура.

Пассивная часть САОЗ:

• Следует отметить, что механизмы систем безопасности обладают определенной инерционностью.

• Например, система аварийного и планового расхолаживания сможет подавать воду в реактор только при достижении давления в первом контуре ниже 2 МПа и с задержкой около 35-40 секунд.

• Время запаздывания поступления воды в реактор от системы аварийного ввода бора может доходить до 80-90 секунд.

• К тому же надо еще учесть и время разворота дизель-генераторов в случае, если авария сопровождается потерей собственных нужд.

• Чтобы не допустить перерыва в охлаждении активной зоны, в составе САОЗ должна быть предусмотрена такая система безопасности, которая была бы способна вступить в работу в первые моменты аварийного процесса и функционировать до включения остальных систем безопасности.

• Такой системой в составе САОЗ является система гидроаккумуляторов, которая называется также пассивная часть САОЗ.

Назначение пассивной части САОЗ:

• Пассивная часть САОЗ предназначена для быстрой подачи раствора борной кислоты с концентрацией 16 г/кг в реактор для охлаждения активной зоны при авариях с потерей теплоносителя, когда давление в первом контуре падает ниже 6 МПа.

• В соответствии с классификацией оборудования реакторной установки по критериям безопасности пассивная часть САОЗ относится к защитным системам безопасности.

Какая система называется пассивной? Состав и назначение пассивной части САОЗ ВВЭР-1000.

Пассивная часть САОЗ:

• Следует отметить, что механизмы систем безопасности обладают определенной инерционностью.

Назначение пассивной части САОЗ:

Основными компонентами пассивной части САОЗ являются четыре гидроемкости (ГЕ), трубопроводы и арматура. Каждая ГЕ соединена непосредственно с реактором отдельным трубопроводом Ду300. Две ГЕ соединены с верхней камерой смешения, а две – с нижней камерой смешения реактора. При этом с точки зрения высотных отметок емкости, соединенные с верхней камерой реактора, расположены ниже (отметка 19,2 м), а соединенные с нижней камерой смешения – выше (отметка 24,6 м). Такая схема подключения ГЕ к корпусу реактора выполнена из условия сохранения равномерного темпа залива активной зоны с учетом гидравлического сопротивления опускного участка и активной зоны. При нормальной эксплуатации реакторной установки каждая гидроемкость «отсечена» от реактора двумя обратными клапанами Ду300. Когда давление в реакторе падает ниже давления в ГЕ (~ на 0,3 атм), обратные клапаны открываются и раствор борной кислоты из ГЕ поступает в реактор. Применение двух обратных клапанов исключает повреждение ГЕ при выходе из строя одного из них. Кроме обратных клапанов на каждом трубопроводе установлено по две запорные быстродействующие задвижки, которые отсекают ГЕ от реактора с целью исключения попадания азота в активную зону при опорожнении гидроемкости во время аварии. Бвстродействующие задвижки начинают автоматически закрываться при понижении уровня в ГЕ до 1200 мм. В процессе нормальной эксплуатации обе задвижки открыты. На трубопроводах Ду300 между быстродействующими задвижками имеется дренажная линия Ду20. Она служит для отвода возможных протечек через закрытые быстродействующие задвижки когда ГЕ САОЗ отключены от реактора. Для организации разогрева трубопроводов и проверки плотности обратных клапанов предусмотрены байпасные линии параллельно обратным клапанам. На каждой байпасной линии установлены по два запорных вентиля Ду15. На каждой ГЕ установлено по два предохранительных клапана

Линии связи: 1 - подача азота высокого давления, 2 - сдувка, 3 - от системы аварийного и планового расхолаживания, 4 - линия организованных протечек, 5 - отбор проб, 6 - линия заполнения гидроемкостей, 7 - от насоса гидроиспытаний.

Назначение системы аварийного охлаждения активной зоны (САОЗ) ВВЭР-1000. Состав САОЗ – активная часть.

Пассивная часть САОЗ включает в себя емкости аварийного запаса воды с подачей ее в реактор за счет давления газовых подушек; активная часть САОЗ имеет высоко- и низконапорные насосы аварийной подачи борного раствора в реактор.

ВВЭР-1000 имеется система аварийного и планового расхолаживания низкого давления (называемая также активной частью САОЗ). Её назначение заключается в следующем:

- аварийное охлаждение активной зоны и последующий отвод остаточных тепловыделений при авариях, связанных с разуплотнением первого контура,

- плановое расхолаживание во время останова реакторной установки (РУ) и отвод остаточного тепла активной зоны при проведении перегрузки,

- отвод остаточного тепла при проведении ремонтных работ на оборудовании РУ со снижением уровня теплоносителя в реакторе до оси патрубков «холодных» ниток петель без выгрузки зоны.

В основу проекта системы аварийного и планового расхолаживания активной зоны положены следующие основные критерии:

- обеспечить подачу в первый контур раствор борной кислоты с расходом 250-300м³/час при давлении в первом контуре 2 МПа (21 кгс/см²) и 700-750 м³/час при давлении в первом контуре 0,1 МПа (1 кгс/см²) с температурой ≥ 20⁰С,

- обеспечить подачу в первый контур раствора борной кислоты с концентрацией не менее 16 г/кг в начальный момент,

- обеспечить подачу раствора борной кислоты в аварийных ситуациях не позднее, чем через 40-45 секунд с момента достижения в первом контуре давления 2 МПа (21 кгс/см²),

- должна допускать возможность поканального опробования при работе блока на мощности и при этом не терять своих функциональных свойств,

- система должна работать как во время аварии, так и в послеаварийный период,

- система должна допускать возможность кратковременного вывода в ремонт ее элементов в составе одного канала при работе реактора на мощности.

Система САОЗ совмещает функции защитного устройства и устройства нормальной эксплуатации. Как защитная система безопасности она обеспечивает отвод тепла от активной зоны в аварийных режимах. Как система нормальной эксплуатации она обеспечивает отвод тепла от активной зоны в режимах планового и ремонтного расхолаживания.

В соответствии с требованиями принципа единичного отказа и необнаруженного отказа система аварийного и планового расхолаживания выполнена трехканальной. Каждый из каналов может выполнить функцию всей системы. Все три канала подсоединены к баку аварийного запаса раствора борной кислоты. Принципиальная технологическая схема одного канала системы аварийного и планового расхолаживания показана на рис. 6.10. Один канал включает:

- насос аварийного и планового расхолаживания,

- теплообменник аварийного и планового расхолаживания,

- трубопровод Ду600, связывающий бак аварийного запаса раствора бора, теплообменник аварийного и планового расхолаживания и насос аварийного и планового расхолаживания,

- трубопровод Ду300, связывающий насос аварийного и планового расхолаживания с первым контуром,

- трубопровод Ду300 отбора воды из первого контура

- вспомогательные трубопроводы и арматуру.

Все три канала системы обеспечивают подачу борного раствора в реактор. Два канала подключены к трубопроводам связи «ГЕ САОЗ – реактор» в рассечку между обратными клапанами, а третий канал – к «горячей» и «холодной» ниткам петли №1. Установленные на напорной линии последовательно обратные клапаны и задвижки с дренажем обеспечивают отсечение части высокого давления от части низкого давления. Для защиты оборудования и всасывающих трубопроводов системы вне гермооболчки от превышения давления на линии планового расхолаживания в гермооболчке установлены предохранительные клапаны.

Насос аварийного и планового расхолаживания имеет две линии рециркуляции. Одна линия рециркуляции Ду150 с дроссельной шайбой и арматурой обеспечивает опробование насоса на бак аварийного запаса раствора бора с расходом до 250 м³/час. Другая линия рециркуляции Ду50 с дроссельной шайбой обеспечивает кратковременное опробование насоса, т.к. рассчитана на расход 15 м³/час, а насос при таком расходе работает вне зоны рабочей характеристики с повышенной вибрацией. На напоре насоса аварийного и планового расхолаживания установлена дроссельная шайба, обеспечивающая устойчивую работу насоса при полностью разуплотненном первом контуре.

Перед выводом реактора на МКУ должны быть работоспособны все три канала системы аварийного и планового расхолаживания. При работе реакторной установки на мощности допускается вывод в ремонт одного канала на срок не более трех суток не более трех суток с момента появления дефекта по разрешенной главным инженером станции заявке, при условии работоспособности двух других каналов.

При работе энергоблока на мощности система аварийного и планового расхолаживания находится в режиме ожидания (дежурства). При аварии основным видом управления является автоматическое управление по командам защит. Включение системы аварийного и планового расхолаживания автоматически происходит по следующим сигналам:

- обесточивание, т.е. снижение напряжения на секциях надежного питания 6 кВ до 0,25 номинального напряжения,

- разрывная защита первого контура Р_ГО > 1,3 кгс/см², когда давление в гермооболочке повышается до 1,3 кгс/см²,

- разрывная защита первого контура t_S10, когда разность температуры насыщения первого контура и температуры теплоносителя горячей нитки петли первого контура меньше 10⁰С,

- разрывная защита второго контура t_S 75, когда при уменьшении давления в паропроводе до 4,9 МПа (50 кгс/см²) и ниже разность температуры насыщения первого контура и температуры насыщения второго контура увеличивается до 75⁰С и более, и температура первого контура более 200⁰С.

При этом автоматически включается насос аварийного и планового расхолаживания, открывается соответствующая арматура, и если давление из-за течи первого контура упадет ниже 2,25 МПа (23 кгс/см²), то начнется циркуляция раствора борной кислоты по схеме:

течь первого контура гермооболочка бак-приямоктеплообменникнасос первый контур течь и т.д.

Кроме автоматического управления предусмотрено индивидуальное управление насосами и арматурой с БЩУ и РЩУ.

Плановое расхолаживание энергоблока проводится в два этапа. Сначала расхолаживание проводится сбросом пара из парогенератора в конденсатор турбины через БРУ-К. Затем расхолаживание продолжается через систему аварийного и планового расхолаживания при достижении температуры первого контура 150⁰С и давления ниже 1, 64 МПа (18 кгс/см²).

Перед включением системы аварийного и планового расхолаживания в работу ее необходимо прогреть так, чтобы разность температуры оборудования системы и первого контура не превышала 60⁰С. После разогрева системы расхолаживание первого контура происходит по следующей схеме:

Горячая нитка петли первого контура (петля 4) теплообменникаварийного и планового расхолаживания насос аварийного и плановогорасхолаживания холодная нитка петли первого контура.

Для обеспечения заданной скорости расхолаживания первого контура на трубопроводе перед теплообменником САОЗ и на байпасе теплообменника установлены два регулирующих клапана 5 (рис. 6.10)

Есть еще схема ремонтного расхолаживания, когда теплоноситель забирается из холодной нитки петли первого контура и после охлаждения в теплообменнике возвращается в горячую нитку петли первого контура. Эта схема используется при проведении технического обслуживания реакторной установки во время холодного останова, т.е. когда температура первого контура ниже 70⁰С. В ряде случаев (ремонт выемной части ГЦН, коллекторов ПГ и т.д.) приходится дренировать горячие нитки главного циркуляционного контура. В этом случае для отвода остаточных тепловыделений и применяется схема ремонтного расхолаживания. Из опыта эксплуатации известно, что расход в системе САОЗ в таком режиме не превышает 470 т/час. Исходя из низкого расхода при работе активной части САОЗ в режиме обратной циркуляции стабильное поддержание температуры первого контура возможно только после 2-3 суток после останова реактора. Это связано с достаточно высоким уровнем энерговыделения в активной зоне реактора в первые трое суток

1 – насос аварийного и планового расхолаживания, 2 – теплообменник аварийного и планового расхолаживания, 3 – насос спринклерной системы, 4 – бак-приямок, 5 – регулирующие клапаны.

Линии связи: - линия рециркуляции от спринклерного насоса, - из горячей

нитки петли №4, - в реактор, - к системе аварийного ввода бора, - к спецводоочистке, - от спецводоочистки.

Какая система называется активной? Как учтен принцип единичного отказа при проектировании активной части САОЗ ВВЭР-1000?

ВВЭР-1000 имеется система аварийного и планового расхолаживания низкого давления (называемая также активной частью САОЗ).

Принцип единичного отказа реализуется в проекте АЭС путем выбора требуемой кратности резервирования систем, их физического разделения и применения разнотипного оборудования с тем, чтобы функции безопасности выполнялись при любых условиях

насос аварийного и планового расхолаживания,

теплообменник аварийного и планового расхолаживания,

трубопровод Ду600, связывающий бак аварийного запаса раствора бора, теплообменник аварийного и планового расхолаживания и насос аварийного и планового расхолаживания,

трубопровод Ду300, связывающий насос аварийного и планового расхолаживания с первым контуром,

трубопровод Ду300 отбора воды из первого контура

вспомогательные трубопроводы и арматуру.

Насос аварийного и планового расхолаживания имеет две линии рециркуляции. Одна линия рециркуляции Ду150 с дроссельной шайбой и арматурой обеспечивает опробование насоса на бак аварийного запаса раствора бора с расходом до 250 м3/час. Другая линия рециркуляции Ду50 с дроссельной шайбой обеспечивает кратковременное опробование насоса, т.к. рассчитана на расход 15 м3/час, а насос при таком расходе работает вне зоны рабочей характеристики с повышенной вибрацией. На напоре насоса аварийного и планового расхолаживания установлена дроссельная шайба, обеспечивающая устойчивую работу насоса при полностью разуплотненном первом контуре.

Какая система называется активной и какая пассивной? Почему активная часть САОЗ ВВЭР-1000 построена по трехканальному принципу?

Пассивная не требует подвода энергии из вне, активная требует

насос аварийного и планового расхолаживания,

теплообменник аварийного и планового расхолаживания,

трубопровод Ду300, связывающий насос аварийного и планового расхолаживания с первым контуром,

трубопровод Ду300 отбора воды из первого контура

вспомогательные трубопроводы и арматуру.

Насос аварийного и планового расхолаживания имеет две линии рециркуляции. Одна линия рециркуляции Ду150 с дроссельной шайбой и арматурой обеспечивает опробование насоса на бак аварийного запаса раствора бора с расходом до 250 м3/час. Другая линия рециркуляции Ду50 с дроссельной шайбой обеспечивает кратковременное опробование насоса, т.к. рассчитана на расход 15 м3/час, а насос при таком расходе работает вне зоны рабочей характеристики с повышенной вибрацией. На напоре насоса аварийного и планового расхолаживания установлена дроссельная шайба, обеспечивающая устойчивую работу насоса при полностью разуплотненном первом контуре.

Что называется каналом САОЗ? Из каких соображений выбрано три канала активной части САОЗ ВВЭР-1000?

насос аварийного и планового расхолаживания,

теплообменник аварийного и планового расхолаживания,

трубопровод Ду300, связывающий насос аварийного и планового расхолаживания с первым контуром,

трубопровод Ду300 отбора воды из первого контура

вспомогательные трубопроводы и арматуру.