Пусковые схемы энергоблоков, назначение основных элементов

В составе технологической схемы энергоблоков предусматриваются специальные устройства, оборудование, участки трубопроводов с запорной и/или регулирующей арматурой и другие элементы, которые не нужны и не используются при работе блока на энергетическом уровне мощности, но необходимых при его пуске и останове, а также при быстрых сбросах нагрузки. Эти элементы предназначены для обеспечения надежного функционирования блока и его оборудования в различных переходных режимах. Технологическая схема блока с учетом совокупности этих дополнительных устройств и элементов образует так называемую пусковую схему.

Пусковыми устройствами или элементами оснащены многие единицы оборудования или системы блока, но самое большое их количество приходится на контур рабочего тела.

Примерами пусковых элементов являются:

· пусковые (высокочувствительные) каналы нейтронного контроля реактора,

· пуско-резервные трансформаторы собственных нужд,

· воздушники и дренажи первого контура,

· устройства разгрузки от осевых усилий при пуске ГЦН,

· пуско-резервные питательные насосы,

· редукционные установки,

· различного рода байпасы и т.д.

Однако в пусковую схему обычно включают только дополнительные элементы и оборудование технологической схемы блока. За ее рамками остаются элементы схемы энергоснабжения, электронные устройства, пусковые каналы реактора и т.п.

Требования к пусковой схеме:

· обеспечение пуска блока из любого состояния без ущерба для надежности оборудования,

· обеспечение безопасности АЭС в переходных режимах, в частности, исключение выбросов радиоактивности и гарантии надежного отвода остаточного тепла от активной зоны к конечному поглотителю в любой момент времени,

· снижение потерь тепла и рабочего тела,

· сокращение длительности пуска,

· максимальное упрощение операций при пусках и других переходных режимах,

· обеспечение необходимого водно-химического режима.

Элементы пусковой схемы:

· паровой коллектор 0,8-1,3 МПа для подачи пара от постороннего источника (пусковая котельная, соседний блок) к потребителям пускаемого блока (деаэратор, пусковые эжекторы и т.д.) в тот период, когда блок еще не вырабатывает собственного пара;

· систему дренажей, обеспечивающих отвод влаги, образующейся за счет конденсации пара, из паропроводов, корпусов арматуры, цилиндров турбин и т.д. при прогреве соответствующих элементов паром;

· воздушники, обеспечивающие удаление воздуха из трубопроводов воды различного назначения при их заполнении; в некоторых случаях для этой цели используются эжекторы;

· расширительный бак – сборник всех дренажей;

· пусковые обводы главных паровых задвижек и регулирующих клапанов, позволяющие снизить перепад давления на этих элементах во время их открытия;

· пароприемные устройства конденсаторов турбин;

· технологические конденсаторы, использующиеся для приема пара в случаях, когда основные конденсаторы использовать для этой цели невозможно;

· пусковые байпасы различного назначения, например, пусковой байпас конденсаторов (см. ниже в гл.9), линия рециркуляции у деаэраторов для предпусковой деаэрации воды, байпасы регулирующих клапанов на линиях питательной воды и пара для регулирования расходов на малой мощности, когда основные клапана слишком «грубы», и т.д.;

· трубопроводы для сброса загрязненного примесями конденсата в сбросной циркуляционный водовод или специальные баки сбора грязного конденсата (не имеется в виду радиоактивность).

Одним из наиболее важных элементов пусковых схем блоков АЭС являются пускосбросные устройства (БРУ, БРОУ). В случае АЭС они предназначены не только для перепуска части пара помимо турбины в конденсатор в режимах пуска и останова, но играют важную роль в обеспечении радиационной безопасности и защиты окружающей среды при нарушениях нормальной эксплуатации.

В схемах АЭС с реакторами типа ВВЭР, например, обычно предусматриваются быстродействующие редукционные установки (БРУ) для сброса пара в основной конденсатор (БРУ-К), в технологический конденсатор (БРУ-ТК), в атмосферу (БРУ-А), а также для резервирования питания деаэратора (БРУ-Д), питательного турбонасоса (БРУ-ПТН) и коллектора собственных нужд (БРУ-СН). БРУ-К используется при нормальном пуске блока, нормальном останове, а также при аварийном останове с сохранением вакуума в конденсаторе. Каждая турбоустановка в блоке ВВЭР-440, например, оснащена двумя БРУ-К, рассчитанными каждая на пропуск 30% полного расхода пара. БРУ-А резервирует БРУ-К в случае аварийного останова блока, связанного с потерей напряжения собственных нужд или вакуума в основном конденсаторе. БРУ-Д и БРУ-СН обеспечивают снабжение потребителей пара от магистрали свежего пара при неработающей турбине.В энергоблоках с одноконтурными реакторами РБМК БРУ-К и основные конденсаторы рассчитаны соответственно на пропуск и прием 100% пара с тем, чтобы при сбросах нагрузки исключить выброс радиоактивного пара в атмосферу. С этой же целью функции БРУ-А в случае РБМК выполняют БРУ-Б и предохранительные клапаны, пар после которых поступает в бассейн-барботер.В схемах блоков БН используются не БРУ, а БРОУ поскольку перегретый пар, генерируемый парогенераторами этих блоков, нужно не только дросселировать, но и охлаждать.

Кинетика подкритического реактора (закономерности изменения нейтронного потока при выводе реактора из подкритического состояния). Меры безопасности, предписываемые нормативными документами.

Применительно к подкритическому реактору с распределенным источником нейтронов элементарное уравнение кинетики реактора имеет вид

где n – плотность нейтронов,

s – удельная мощность источника нейтронов (нейтр./см³·с),

l – время жизни поколения нейтронов (с).

В активной зоне подкритического реактора за счет реакции деления происходит размножение нейтронов источника. Предположим, что в реактор, имеет подкритичность δk_п=1–k_эф (k_эф<1), введен источник нейтронов интенсивностью I_ист (нейтр/с). n_ист = s l

При наличии деления плотность нейтронов (поток, мощность) возрастает.

Как следует из этого уравнения, после внесения в активную зону подкритического реактора источника нейтронов плотность потока увеличивается по экспоненциальному закону стремясь при τ→ ∞ к пределу

Величина М называется подкритическим коэффициентом умножения.

Оно показывает во сколько раз установившаяся в зоне плотность нейтронов в размножающей системе превышает начальную, создаваемую источником. Важно, что подкритический коэффициент умножения М зависит только от степени подкритичности реактора.