Материал: Морозов Скхемные решения и принтсипы работы пассивныкх систем 2015 (1)
му течению и большим гидравлическим сопротивлениям. По основному пути вода поступает под углом 160º, что значительно уменьшает образование вихрей, обеспечивая более низкое сопротивление.
Пока уровень воды в гидроемкости большой, в камеру смешения поступают потоки воды как по основному, так и по регулирующим патрубкам, следовательно, расход воды из емкости максимальный. Когда же уровень в баке опускается ниже вертикальной трубы, то движение воды по ней прекращается, и общий расход системы определяется только расходом через регулирующие патрубки.
Двухступенчатая расходная характеристика гидроемкостей удовлетворяет требованиям, установленным корейской топливной компанией KNFC (Korean Nuclear Fuel Company):
величина максимального расхода на первой ступени – не менее
950 кг/с;
длительность данной ступени – не менее 30 с; минимальный расход на второй ступени – не менее 214,5 кг/с.
1.3.1.4 Реактор APWR (Япония)
В проекте японского реактора APWR (Advanced Pressurised Water Reactor) предусмотрено использование усовершенствованных гидроемкостей, разработанных компанией Mitsubishi Heavy Industries [25]. Они представляют собой традиционные гидроаккумуляторы с азотной подушкой, в которых реализовано двухступенчатое профилирование расхода (рис. 1.9).
31
2 
3 
1
Рис. 1.9. Система пассивного залива активной зоны реактора APWR: 1 – реактор, 2 – гидроаккумулятор, 3 – устройство для профилирования
расхода
Предусматривается использование четырех гидроемкостей, подключенных к трубопроводам холодных петель реактора. Объем каждого бака 115 м3. В случае аварии с разрывом трубопровода большого диаметра данные гидроемкости должны в течение 200 с выполнять функцию залива АЗ для недопущения ее расплава.
Профилирование расхода позволяет отказаться от использования насосов аварийного впрыска низкого давления в системе безопасности реактора. Соотношение расходов изливающейся воды на ступенях – 5:1. Для профилирования расхода используется специальное устройство, установленное в нижней части гидроемкости. Оно имеет два входных патрубка, один из которых установлен вертикально, а другой расположен горизонтально, очень близко ко дну емкости.
Пока уровень воды в гидроемкости высокий, в камеру устройства поступает расход по двум линиям: большой из вертикального участка и незначительный из горизонтальной трубы. После смешения потоков в вихревой камере они общим расходом направляются вверх через выходное отверстие. Когда же уровень воды в сосуде опустится достаточно низко, то расход по вертикальной линии пре-
32
кратится, и общий расход системы будет определяться только расходом по маленькой горизонтальной трубе. В этом случае поток жидкости выходит из камеры после своего завихрения, теряя часть кинетической энергии. Так как устройство для профилирования расхода расположено практически на дне гидроемкости, а выходной патрубок направлен вверх, то «мертвая» зона в баке практически отсутствует.
1.3.1.5 Реактор MS-600 (Япония)
В СПЗАЗ реактора MS-600 (рис. 1.10), также разработанного в Японии компанией Mitsubishi, используются аналогичные гидроаккумуляторы с профилированием расхода.
7 |
6
Pcont
5
4
2
3
1
Рис. 1.10. Система пассивного залива активной зоны реактора MS-600: 1 – реактор, 2 – гидроаккумулятор, 3 – гидроемкость с нагревом верхней части, 4 – нагреватель и изоляция, 5 – бак запаса воды, 6 – устройство для профилирования расхода, 7 – газосбросное устройство
33
Для предотвращения попадания азота в первый контур РУ в нижней части баков установлено газоотводное устройство. Выход азота осуществляется через газовый тракт при открытии блока клапанов, после того как уровень воды в баке опустится ниже определенной отметки [26].
Кроме того, в системе пассивного залива АЗ данного реактора применены усовершенствованные баки для впрыска раствора бор-
ной кислоты (Advanced Boron Injection Tank – ABIT).
Данная усовершенствованная система предназначена для залива АЗ раствором борной кислоты с использованием в качестве движущий силы перепада давлений между реактором и гидроемкостью. Раствор борной кислоты, находящийся в баке (объемом ~ 15,2 м3), разделен на две зоны: горячую (Т = 180 ºС) – в верхней части емкости, которая нагревается с помощью электронагревателей, и холодную (Т = 30 ºС) – внизу бака.
Во время работы реактора на мощности система находится в состоянии ожидания. Температура жидкости в горячей зоне с помощью нагревателей поддерживается вблизи температуры насыщения при проектном рабочем давлении. При снижении давления в первом контуре в результате аварии происходит вытеснение теплоносителя из гидроемкости благодаря вскипанию воды в верхней части гидроемкости.
По сравнению с традиционными гидроаккумуляторами, использующими при своей работе сжатые газы, использование потенциальной энергии горячей воды исключает попадание неконденсирующихся газов в первый контур при полном опорожнении емкости. Кроме того, размеры емкостей уменьшены, так как не требуется организация в них газового пространства [27].
1.3.1.6 Реактор KERENA (EC)
В состав систем безопасности кипящего реактора KERENA, разработанного фирмой AREVA, входит система пассивного залива АЗ (рис. 1.11), состоящая из четырех специальных бассейнов
(Core Flooding Pools) общем объемом ~ 3200 м3 [28].
34
Pcont
3
2
1 
Рис. 1.11. Система пассивного залива активной зоны реактора KERENA: 1 – реактор, 2 – пружинный обратный клапан, 3 – бак запаса воды
Бассейны находятся под давлением защитной оболочки и подают воду непосредственно в АЗ по сливным линиям, оборудованным специальными пружинными обратными клапанами. Эти клапаны открываются с помощью пружины при снижении разности давлений между реактором и защитной оболочкой до 0,25 МПа при большем давлении в реакторе. Первоначально поток пара из АЗ направляется в охлаждающей бассейн, снижая давление в реакторе. После выравнивания давлений направление движения среды в сливной линии меняется на противоположное, и вода под действием сил гравитации начинает поступать в АЗ.
1.3.1.7 Реактор EPR (EC)
Еще одной разработкой компании AREVA является реактор EPR мощностью 1600 МВт, который сооружается в настоящее время на нескольких площадках в Финляндии, Франции и Китае. Охлаждение активной зоны в случае аварии происходит с помощью четырехканальной системы залива активной зоны, в состав которой входят четыре гидроаккумулятора, содержащие вместе около
35