Материал: Морозов Скхемные решения и принтсипы работы пассивныкх систем 2015 (1)
она должна была обеспечивать охлаждение АЗ в случае МПА с одновременным обесточиванием главных циркуляционных насосов (ГЦН). В состав САОЗ были включены как активные, так и пассивные элементы. Последние представлены гидроемкостями (ГЕ), находящимися под давлением азота и подсоединенными к первому контуру трубопроводами с обратными клапанами.
В состав системы пассивного залива реактора ВВЭР-440/213 входят четыре гидроаккумулятора, общий объем каждого составляет 70 м3, причем объем газовой подушки 30 м3 при давлении 6 МПа [4]. Две емкости подают воду в опускной участок реактора, а две – в напорную камеру. Трубопровод, соединяющий ГЕ с реактором, имеет диаметр 235 мм. Для недопущения попадания в первый контур РУ неконденсирующихся газов предусмотрено отсечение емкостей с помощью быстродействующих задвижек, которые срабатывают при понижении уровня в гидроаккумуляторах до 0,5 м [5]. Принципиальная схема системы пассивного залива АЗ реактора ВВЭР-440/213 изображена на рис. 1.1.
Параллельно с работами по созданию серийных блоков ВВЭР440/213 велась разработка проектов АЭС с реактором ВВЭР-1000. После энергоблоков «малой серии» (РУ В-187, В-338) в промышленную эксплуатацию были введены унифицированные блоки с серийной реакторной установкой В-320.
16
Рис. 1.1. Система пассивного залива активной зоны реактора ВВЭР 440/1000: 1 – реактор, 2 – гидроаккумулятор
Система пассивного залива АЗ этой РУ аналогична СПЗАЗ реактора ВВЭР-440/213 и состоит из четырех гидроаккумуляторов с трубопроводами и арматурой (рис. 1.1). Каждый гидроаккумулятор объемом 60 м3 содержит 50 м3 водного раствора борной кислоты с концентрацией 16 г/кг Н2О. В гидроаккумуляторе создается и поддерживается азотом давление6 МПа. На каждом трубопроводе от гидроаккумулятора к реактору диаметром 300 мм установлено четыре клапана: два обратных и два быстродействующих запорных. Первые обеспечивают подачу воды из ГЕ в реактор при снижении давления в нем ниже давления газа в гидроемкостях, а вторые отсекают гидроаккумулятор от реактора после слива воды для предотвращения попадания в него азота.
17
В системе пассивного залива АЗ из гидроемкостей применен принцип дублирования, т.е. гидроаккумуляторы, подключенные непосредственно к реактору, попарно подают воду в напорную и сборную камеры реактора. При такой схеме подсоединения вода, поступившая в опускной участок, сначала затапливает пространство под активной зоной, после чего начинает снизу поступать непосредственно в АЗ, охлаждая ее. Поступившая снизу вода играет основную роль в охлаждении активной зоны. Вода, поданная в напорную камеру, поступает в АЗ сверху, сразу попадая на разогретые сборки, а затем по периферийным, наименее горячим тепловыделяющим сборкам (ТВС) стекает в пространство под активной зоной. Особенностью залива АЗ при подаче воды сверху является сильная зависимость скорости движения фронта смачивания от теплового потока в ТВС. При определенных условиях движение воды вниз может замедлиться и даже полностью прекратиться из-за процесса «захлебывания» в восходящем потоке пара.
Давление, при котором начинается подача охлаждающей воды в реактор ( 6 МПа), выбрано исходя из соображений ее эффективного использования: более раннее срабатывание гидроаккумуляторов нецелесообразно, так как большое количество преждевременно подаваемой воды будет вынесено из реактора большим расходом пароводяной смеси (ПВС), вытекающей в разрыв. Однако слишком затягивать начало впрыска опасно, так как при этом возрастает время, в течение которого АЗ оголена и практически не имеет охлаждения. К моменту окончания работы гидроемкостей АЗ должна быть затоплена не менее чем на 2/3 от ее высоты [6].
Для выполнения функций охлаждения АЗ системой пассивного залива при разрыве главного циркуляционного трубопровода необходимо подать воду в реактор из трех гидроаккумуляторов, т.е. используется структурное резервирование каналов по схеме «3 из
4».
СПЗАЗ реактора ВВЭР-1000 (РУ В-446) на АЭС «Бушер» (Иран) имеет увеличенный запас теплоносителя благодаря использованию двух комплектов гидроемкостей.
В состав системы гидроемкостей АЭС «Бушер», кроме стандартных гидроаккумуляторов, входящих в реакторную установку ВВЭР-1000, входят восемь гидроемкостей второй
18
ступени, разработанных фирмой Siemens/KWU. Эти гидроемкости подключаются дистанционно оператором и используются для охлаждения активной зоны при преодолении запроектных аварий с течами первого контура. На трубопроводах, соединяющих гидроемкости второй ступени с первым контуром, установлена нормально закрытая запорная арматура и обратные клапаны. При возникновении запроектной аварии (ЗПА), при снижении давления
впервом контуре ниже 2,5 МПа, оператор имеет возможность дистанционного открытия запорной арматуры с целью подачи воды
впервый контур. В случае, если оператор откроет арматуру раньше, чем давление в первом контуре станет ниже 2,5 МПа, высокое давление будет удерживаться двумя последовательно установленными обратными клапанами. При этом дальнейшие действия оператора по подключению гидроемкостей не требуются, так как при уменьшении давления в первом контуре ниже 2,5 МПа обратные клапаны откроются и вода начнет поступать в первый контур.
Электроснабжение запорной арматуры на линиях, соединяющих гидроемкости второй ступени с первым контуром, осуществляется от аккумуляторных батарей. Управление работой гидроемкостей второй ступени АЭС «Бушер» и контроль системы осуществляется с блочного щита управления (БЩУ). Увеличенный запас теплоносителя в СПЗАЗ способствует повышению безопасности АЭС «Бушер».
1.2.2 Зарубежные АЭС
За рубежом, в первую очередь в США, системы аварийного охлаждения АЗ были применены на АЭС в середине 60-х гг. В частности, на энергоблоке Dresden 3 с кипящим реактором (Boiling
Water Reactor – BWR), сооруженном компанией General Electric в 1966 г., впервые была применена САОЗ, включавшая в себя насосы высокого и низкого давления, а также система автоматического снижения давления в контуре (Automatic Depressurization System – ADS), которая была предназначена для увеличения расхода охлаждающей воды от насосов низкого давления САОЗ в процессе аварии. В 1967 г. компания Westinghouse впервые применила в качестве средства для залива АЗ гидроаккумулирующие емкости, находящиеся под давлением азота [7].
19
1.2.2.1 Реакторы с водой под давлением (PWR)
В настоящее время система залива АЗ из гидроаккумуляторов используется на всех энергоблоках реакторов с водой под давлением (Pressurized Water Reactor – PWR). В конструкции реакторов PWR компании Westinghouse предусматривается подключение гидроемкостей к холодным веткам главного циркуляционного контура (ГЦК) (рис. 1.2). Количество гидроаккумуляторов зависит от количества циркуляционных петель реактора. В частности, на АЭС Seabrook с реактором PWR электрической мощностью 1150 МВт и 4-петлевой компоновкой применены четыре гидроаккумулятора, каждый из которых обеспечивает подачу в активную зону 24 м3 охлаждающей воды при падении давления в реакторе до 4,14 МПа [8].
Рис. 1.2. Система пассивного залива активной зоны реактора PWR фирмы Westinghouse: 1 – реактор, 2 – гидроаккумулятор
20