Материал: Морозов Скхемные решения и принтсипы работы пассивныкх систем 2015 (1)

прочная железобетонная плита – плита нижняя, имеющая воронкообразную форму и опирающаяся на ферму – консоль бетонной шахты. Защита от теплового излучения с зеркала расплава расположенных выше строительных конструкций и неохлаждаемой верхней части корпуса УЛР осуществляется до завершения поступления расплава специальными экранами из теплоизоляционного материала и последующей подачей воды на поверхность расплава.

Охлаждение корпуса УЛР происходит с помощью воды, поступающей самотеком из шахты ревизии ВКУ и топливного бассейна. Ее излишки сливаются за пределы бетонной шахты через каналы в верхней части теплообменника. Принципиальная схема подачи воды в УЛР показана на рис. 3.14 [205].

Рис. 3.14. Схема подачи воды в УЛР: 1 – теплообменник УЛР, 2 – кориум и жертвенный материал, 3 – шахта ревизии ВКУ, 4 – топливный

бассейн, 5-8 – вентили с электроприводом

151

Располагаемая в пределах контейнмента масса воды, которая может быть пассивным способом подана в устройство локализации, составляет примерно 1200 т, что обеспечивает большой запас и снижает требования к системе подачи воды в теплообменник и на поверхность расплава. Общая потребность воды для отвода остаточного тепловыделения от расплава в течение 24 ч полного обесточивания составляет 470 т.

Функционирование УЛР происходит следующим образом [205]. Во время нормальной эксплуатации, проектных и запроектных аварий без повреждения АЗ теплообменник и корзина с ЖМ дренированы, причем корзина герметично закрыта. Диагностическими признаками развития тяжелой аварии являются: увеличение температуры, регистрируемой термодатчиками над активной зоной до 400 °C, повышение уровня радиации и совокупное состояние оборудования и систем (отсутствие электропитания, положение арматуры и т.п.). После проведения диагностирования оперативный персонал производит заполнение теплообменника водой путем дистанционного открытия арматуры 5, установленной на трубопроводе, который соединяет теплообменник УЛР с шахтой ревизии ВКУ. Контроль заполнения и последующего поддержания необходимого уровня проводится по уровнемеру. Начиная с этого момента УЛР находится в режиме ожидания.

После поступления первой порции расплава АЗ из корпуса в УЛР, регистрируюмого термодатчиками, установленными в верхней части корзины, оператор открывает арматуру 6. Начинается пассивная подача охлаждающей воды в теплообменник. Поступающий из реактора в УЛР расплав кориума взаимодействует с жертвенным материалом, что оптимизирует условия теплоотвода, сглаживает неопределенности, обусловленные различием сценариев протекания тяжелой аварии, и обеспечивает инверсию металлической и оксидной компонент расплава.

После инверсии компонентов расплавленной АЗ открытием арматуры 7, установленной на линии из топливного бассейна, происходит подача воды на поверхность ванны расплава. Это экранирует корпус реактора и незащищенные стены бетонной шахты от лучистого теплового потока с зеркала расплава, отводит значительную часть остаточных энерговыделений, выделяемых в ванне расплава, а также ограничивает выход в контейнмент продуктов деления и

152

аэрозолей [206]. Для снижения вероятности паровых взрывов вода подается на расплав оксидов в виде стекающей по боковым стенкам пленки.

Параллельно с этим происходит пассивный теплообмен между расплавом АЗ и охлаждающей водой, при котором вода кипит в теплообменнике УЛР. Генерируемый пар отводится в пространство контейнмента через каналы, размещенные над корпусом УЛР. Рециркуляция воды из бассейна-приямка с ее одновременной очисткой и охлаждением происходит после восстановления питания. Также происходит пополнение запасов воды в шахте ревизии ВКУ и топливном бассейне.

После охлаждения расплава и последующей его кристаллизации происходит снижение температуры кориума. В соответствии с проведенными оценками, полная кристаллизация кориума осуществляется приблизительно через один год после его поступления в ловушку.

Необходимо подчеркнуть, что работа УЛР в основном базируется на пассивных принципах. Управление тяжелой аварией на стадии локализации расплава сводится, в основном, к воздействию на арматуру с электроприводом, обеспечивающую подачу воды, которая охлаждает корпус УЛР и зеркало расплава, поступая самотеком из шахты ревизии ВКУ и топливного бассейна. Электропитание клапанов осуществляется от специального (дополнительного) канала питания, предназначенного специально для управления тяжелыми авариями. От этого же канала происходит питание контрольноизмерительных приборов, установленных в УЛР.

Тяньваньская АЭС в Китае, на площадке которой в 2007 г. сооружены два энергоблока с реакторами ВВЭР-1000 (РУ В-428), стала первой АЭС, на которой была применена концепция УЛР тигельного типа. Затем аналогичная по принципу работы ловушка была сооружена на АЭС «Куданкулам» в Индии [156]. Использование УЛР третьего поколения предусмотрено в проекте АЭС-2006 с РУ ВВЭР-1200.

3.2.2.1 Реактор ВВЭР-1200 «АЭС-2006»

В Российской Федерации организациями Госкорпорации «Росатом» разработан проект атомной электростанции с водоводяным реактором – «АЭС-2006» с реактором ВВЭР-1200. «АЭС-

153

2006» – типовой проект российской атомной станции нового «Поколения III+» с улучшенными технико-экономическими показателями.

Сооружение атомных станций с реактором ВВЭР-1200 ведется одновременно на двух площадках. На второй очереди Нововоронежской АЭС сооружаются два энергоблока по проекту В-392М, разработанных ОАО «Атомэнергопроект» (г. Москва). На площадке второй очереди Ленинградской АЭС ведется строительство двух энергоблоков с реакторной установкой В-491, разработанных СПб АЭП (г. Санкт-Петербург). Основным отличием двух проектов является концепция систем безопасности. Для НВО АЭС-2 за счет работы пассивных систем переход аварии в тяжелую стадию происходит не менее чем через 24 ч после начала аварии. В проекте ЛАЭС-2 запроектная авария с потерей всех источников электроснабжения сразу переходит в стадию тяжелой аварии.

В обоих проектах «АЭС-2006» применяется унифицированное устройство локализации расплава третьего поколения, разработанное РНЦ «Курчатовский институт» [207]. Устройство локализации расплава «АЭС-2006» показано на рис. 3.15 [208].

Для повышения надежности УЛР в процессе локализации и охлаждения расплава активной зоны был применен ряд технических решений, отличающих данную ловушку от использованной в проекте АЭС «Куданкулам». Для УЛР проекта «АЭС-2006» применяется жертвенный двухкомпонентный материал, состоящий из пластин на основе оксида железа и алюминия (ПОЖА) и жертвенного керамического материала (ЖКМ).

Для УЛР «АЭС-2006» изменена схема подачи охлаждающей воды (рис. 3.14). Баки системы хранения борированной воды перенесены под защитную оболочку и их функции совмещены с функциями приямков [209]. Так как баки-приямки расположены на одном уровне с теплообменником УЛР, то между ними, при наличии гидравлической связи, возможна организация естественной циркуляции. Необходимым условием для этого является превышение уровня воды в баках-приямках над уровнем расплава в корзине УЛР. Для этого в ходе тяжелой аварии дополнительно к воде, изначально находящейся в объеме приямков, дополнительно поступает теплоноситель из разрыва ГЦТ и вода из гидроаккумуляторов. Та-

154

ким образом, максимальный суммарный объем воды в приямках и на полу гермооболочки составляет около 1500 м3. При такой схеме подвода воды отвод тепла от расплава может осуществляться бесконечно долго (при условии подпитки приямков образующимся конденсатом).

Для охлаждения поверхности расплава пассивным способом подается вода из шахты ревизии ВКУ. Имеющихся запасов воды в шахте достаточно для подачи ее на расплав в течение, как минимум, 72 ч.

Рис. 3.15. Устройство локализации расплава «АЭС-2006»: 1 – реактор, 2 – УЛР, 3 – топливный бассейн, 4 – шахта ревизии ВКУ, 5 – баки-

приямки, 6 – трубопроводы подачи воды в ферму-консоль и на поверхность кориума, 7 – трубопроводы подачи воды в теплообменник УЛР, 8 – КПВ, 9 – арматура, 10 – ферма-консоль

155