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

обеспечивают отсечение емкости от реактора с целью исключения попадания азота в первый контур при ее опорожнении.

Система гидроемкостей второй ступени ГЕ-2 предназначена для пассивной подачи раствора борной кислоты с концентрацией 16 г/кг в АЗ реактора с целью отвода остаточных тепловыделений в условиях полной потери источников электроснабжения переменного тока, включая дизель-генераторы, и течах первого контура РУ в течение максимально возможного периода времени [35].

Система состоит из четырех групп гидроаккумулирующих емкостей (по две емкости объемом 120 м3 в каждой) с раствором борной кислоты, находящихся под атмосферным давлением. Емкости представляют собой вертикальные цилиндрические сосуды, размещенные на площадке обслуживания центрального зала, что обеспечивает требуемый гидростатический напор по отношению к реактору. Общий запас воды в системе ГЕ-2 960 м3, что обеспечивает подачу требуемого объема охлаждающей жидкости в АЗ (720 м3) при отказе одной группы емкостей. В соответствии с выполненными расчетами, данного запаса воды достаточно для съема остаточных тепловыделений в течение 24 ч при учете работы системы пассивного отвода тепла

(СПОТ) [36].

В верхней части гидроемкости второй ступени через специальные двухходовые обратные клапаны подключены к «холодным» ниткам главных циркуляционных трубопроводов в зоне непосредственной их близости к коллекторам ПГ. При возникновении аварийной ситуации с потерей теплоносителя первого контура и падении давления в ГЦК до 1,5 МПа клапаны открываются и после опорожнения парового трубопровода в верхнюю часть гидроемкостей начинает поступать насыщенный пар под давлением, соответствующим давлению в реакторной установке. Клапан представляет собой обратный клапан с пружиной, в котором среда с давлением первого контура обеспечивает закрытое состояние до тех пор, пока усилие пружины не преодолевает это давление. При давлении ниже 1,5 МПа пружина открывает клапан и обеспечивает проход среды первого контура в верхнюю часть гидроемкостей. Для приведения клапана в исходное состояние, а также для обеспечения закрытого состояния при штатном расхолаживании, клапан снабжен электрическим приводом.

42

Трубопровод, связывающий гидроемкости с первым контуром РУ, подключен к холодной ветке ГЦК в точке, расположенной выше высотной отметки подсоединения горячей ветки к реактору. Такая отметка выбрана для того, чтобы поступление пара в систему ГЕ-2, а следовательно, и начало истечения началось не позже момента, когда уровень воды в реакторе снизится до уровня присоединения горячей ветки ГЦК. Это с достаточным запасом гарантирует надежное охлаждение АЗ реактора.

По линии слива гидроемкости второй ступени подключены к трубопроводам Ду 300 подсоединения к реактору гидроемкостей первой ступени в неотключаемой от первого контура части. На трубопроводах слива установлены запорные задвижки, необходимые для отключения гидроемкостей от первого контура при необходимости ремонта, и обратные клапаны (с байпасной системой контроля их плотности), предназначенные для исключения роста давления в гидроемкостях в состоянии ожидания и автоматического пассивного открытия линии слива в аварийной ситуации после снижения давления ниже 1,5 МПа.

Гидроемкости второй ступени имеют устройство защиты от превышения давления: по два предохранительных клапана на каждую группу гидроемкостей, имеют связи с системами газовых сдувок, организованных протечек, заполнения и дренирования гидроемкостей.

В системе реализовано четырехступенчатое профилирование расходной характеристики, которое обеспечивается использованием коллектора, позволяющего осуществлять пассивное изменение расхода, основанное на идее последовательного прекращения истечения по сливной линии, оказавшейся выше уровня воды в баке. Пока уровень находится выше верхнего патрубка коллектора, расход воды максимальный и складывается из расходов всех линий. В процессе опорожнения гидроемкости, после прохождения уровнем отметки самой верхней линии, происходит переход на вторую ступень расхода. Таким образом, линии слива последовательно оказываются выше уровня жидкости.

Величина расхода из гидроемкостей с необходимым запасом отслеживает закон спада мощности остаточных энерговыделений в АЗ. Расчетными исследованиями ОКБ ГП и АЭП было доказано, что ступенчатое изменение расхода (10 – 5 – 3,333 – 1,525 кг/с) из каждого канала системы ГЕ-2 обеспечит надежный теплоотвод от твэлов даже в случае запроектной аварии [37]. Несмотря на принципиальную

43

простоту гидравлической схемы системы ГЕ-2, возникающие при запуске процессы нестационарного взаимодействия пара и недогретой воды в системе «первый контур РУ– гидроемкости ГЕ-2» способны на начальном этапе работы оказать существенное негативное влияние на расходную характеристику системы. В связи с этим принятие окончательных проектных решений по системе залива потребовало проведения обосновывающих натурных экспериментов, основной целью которых являлась оптимизация конструкции гидроемкостей и схемы связи гидроемкостей с реакторной установкой. Экспериментальное обоснование работоспособности дополнительной системы пассивного залива активной зоны из гидроемкостей второй ступени было проведено в ГНЦ РФ-ФЭИ (г. Обнинск) [38].

Контрольные вопросы и задания

1.Перечислите основные компоненты системы САОЗ.

2.По каким признакам проводится классификация СПЗАЗ?

3.Эволюция требований к СПЗАЗ в проектах ВВЭР.

4.Отличия систем пассивного залива зоны реакторов PWR и

PHWR.

5.Система пассивного залива зоны в проектах реакторов

AP600/АР1000.

6.Как производится профилирование расходной характеристики в СПЗАЗ различных проектов АЭС (APR-1400, APWR, ВВЭР-1200)?

7.Сформулируйте основные отличия СПЗАЗ реакторов

CANDU-9 и AHWR.

8.Какие технические решения используются для предотвращения попадание азота в активную зону из гидроемкостей различных проектов АЭС?

9.Требования к пассивной системе залива активной зоны ВВЭР-640.

10.Особенности СПЗАЗ реактора ВВЭР-1200 (РУ В-392М).

44

ГЛАВА 2 СИСТЕМЫ ПАССИВНОГО ОТВОДА ТЕПЛА

Пассивные системы отвода остаточного тепловыделения используются в атомной энергетике уже более 50 лет. Возросший интерес к ним возник после аварии на АЭС «Фукусима» (Япония) в марте 2011 г., большинство энергоблоков которой не были оборудованы пассивными системами для длительного теплоотвода от активной зоны.

Системы пассивного отвода тепла использовались на кипящих реакторах первого поколения (BWR1-3), разработанных американской компанией General Electric в 1960–1970 гг. Несколько энергоблоков, построенных по этим проектам, работают и в настоящее время.

Кроме того, система безбатарейного расхолаживания (ББР), предназначенная для охлаждения активной зоны, используется в некоторых проектах транспортных реакторов, в частности на энергетических установках атомных ледоколов типа «Таймыр».

Вбольшинстве проектов строящихся в настоящее время атомных станций «Поколения III+» предусматривается использование систем пассивного охлаждения активной зоны. Если в существующих проектах реакторов пассивные системы выполняют только роль залива на начальной стадии аварии, а длительный отвод тепла предусматривается за счет активных систем, то в последних проектах АЭС ситуация меняется.

Вданной главе пособия описаны различные технологические схемы и приведена классификация систем пассивного отвода тепла (СПОТ), применяемых в различных типах действующих и разрабатываемых реакторных установок.

2.1 Классификация систем пассивного отвода тепла

Действующие и разрабатываемые системы пассивного отвода тепла можно классифицировать по их конструкции и характерным особенностям.

По варианту конечного стока тепла: воздух (обеспечивает практически неограниченный по времени теплоотвод от активной зоны, недостаток – большие размеры теплообменников-

45