6.10. Система локализации аварий и спринклерная система.
При авариях с разрывом трубопроводов первого контура на атомной станции может происходить выброс радиоактивных веществ во внутреннее пространство технологических помещений. Для того, чтобы удержать среду с высоким давлением и температурой, которая выходит из места разрыва, используется защитная оболочка. Защитная герметичная оболочка (гермооболочка) энергоблока с реактором ВВЭР-1000 выполнена в виде цилиндра внутренним диаметром 45 метров, соединенного с плоским днищем и куполообразным верхом. Верхняя отметка гермооболочки – 66,55м. Сопряжение цилиндра с куполом выполнено в виде кольца. Цилиндр с днищем соединен жестко. С внутренней стороны зона соединения усилена утолщением. Радиус кривизны купола в 1,5 раза больше радиуса кривизны цилиндра, т.к.. при таком соотношении радиусов вертикальные усилия в цилиндрической части оболочки и усилия, возникающие при внутреннем давлении в куполе, могут быть восприняты предварительно напряженной арматурой одного сечения.
Толщина стен цилиндрической части гермооболочки равна 1,2 м, толщина стены купола 1,1 м. Для обеспечения герметичности внутренняя поверхность оболочки покрыта металлической облицовкой толщиной 8 мм, выполненной из углеродистой стали. В защитной оболочке размещены системы, оборудование и трубопроводы с высокопотенциальным радиоактивным теплоносителем первого контура:
реакторная установка, в состав которой входят реактор, парогенераторы, ГЦН, трубопроводы главного циркуляционного контура, компенсатор давления, гидроемкости САОЗ, трубопроводы связи,
система байпасной очистки теплоносителя первого контура,
система подпитки-продувки первого контура,
система организованных протечек первого контура,
бассейн выдержки для хранения отработанного топлива.
Схематично основные элементы гермооболочки показаны на рис. 6.13. Для размещения арматурных пучков –тросов в цилиндрической и купольной частях гермооболочки на этапе строительства устанавливаются специальные гибкие каналообразователи, изготовленные из полиэтиленовых труб диаметром 225 мм. Напрягаемая арматура из высопрочной проволоки в виде пучков диаметром 135-150 мм расположена в цилиндре по спирали, а в куполе – в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В цилиндрической части пучки арматуры идут навстречу друг другу, обеспечивая создание необходимого обжатия в двух направлениях. В цилиндрической части предусмотрено 96 пучков, в куполе – 36 пучков.
Объем гермооболочки ВВЭР-1000 равен 67000 м3. По проекту она рассчитана на внутреннее давление до 0,49 МПа (5 кгс/см2), образующееся при разрыве первого контура с полным выходом теплоносителя под гермооболочку. При этом в качестве допустимой величины утечки устанавливается 0,3% объема гермооболочки в сутки. Для того, чтобы при авариях с разрывом трубопроводов первого контура не происходила утечка радиоактивности в окружающую среду, все пересекающие стены гермооболочки коммуникации должны быть отсечены. Для этого стены и перктрытия герметичной оболочки в местах персечения с трубопроводами или электрическим кабелем оборудуются герметичными проходками, предотвращающими распространение радиоактивности за пределы герметичного объема.
При возникновении аварии с разрывом трубопроводов первого контура желательным является снижение давления в защитной оболочке для уменьщения утечки радиоактивных веществ в окружающую среду. В целях смягчения эффекта выделения большого количества пара при аварии с разрывом трубопроводов первого контура предусмотрена специальная система безопасности – спринклерная система.
Спринклерная система предназначена для:
понижения давления в гермооболочке при разгерметизации первого или второго контуров,
связывания радиоактивных изотопов,
аварийного заполнения бассейна выдержки в режимах, при которых нарушен доступ охлаждающей воды к нему.
Спринклерная система состоит из трех независимых идентичных каналов, каждый из которых способен выполнить функции, возлагаемые на всю систему в целом. Принципиальная схема одного канала представлена на рис. 6.14. В состав каждого канала входят: спринклерный насос, бак спринклерного раствора, водоструйный насос, распылитеоьные форсунки (20 штук на каждый канал), трубопроводы, арматура, КИП.
Рис. 6.13. Схема гермооболочки ВВЭР-1000.
1 – армокаркас, 2 – опалубка (необходима при возведении гермооболочки), 3 – каналообразователь цилиндрической части, 4 – каналообразователь купола.
Рис. 6.14. Принципиальная схема канала спринклерной системы.
1 – спринклерный насос, 2 – водоструйный насос, 3 – бак спринклерного раствора, 4 – насос аварийного и планового расхолаживания, 5 – насос перемешивания спринклерного раствора.
Л
1
2
3
4
5
Напорные магистрали каналов заканчиваются независимыми кольцевыми коллекторами под куполом гермооболочки на высоте 62-64 м, на которых располагаются форсунки таким образом, чтобы обеспечить наиболее равномерное орошение всего объема гермооболочки. Напорный коллектор каждого канала снабжен двадцатью форсунками-распылителями, обеспечивающими равномерное распыление подаваемого раствора на значительную площадь. Перепад давления на форсунках составляет 0,98 МПа (1 кгс/см2). На напорной магистрали от спринклерных насосов к форсункам установлены параллельно две нормально закрытые задвижки с электроприводом. Они открываются на орошение гермообъема по сигналам повышения давления под гермооболчкой.
Предусматривается одновременная работа спринклерного насоса и насоса аварийного и планового расхолаживания, имеющих общий теплообменник и всасывающий трубопровод Ду600. Линия связи с бассейном выдержки выполнена для аварийной подпитки бассейна выдержки в случае возникновения течи из него. Автоматического включения спринклерной системы по сигналу снижения уровня в бассейне выдержки не предусмотрено. В этом случае включение спринклерного насоса и открытие соответствующей арматуры должны осуществляться оператором с БЩУ.
Основные технические характеристики спринклерной системы представлены в таблице 6.8.
Таблица 6.8. Основные технические характеристики спринклерной системы ВВЭР-1000.
Параметр |
Значение |
Напор спринклерного насоса, МПа (кгс/см2) |
1,37 (14) |
Расход спринклерного раствора, м3/час |
700 |
Температура перекачиваемой среды, 0С |
10 - 150 |
Объем бака спринклерного раствора, м3 |
6 |
Концентрация бора в спринклерном растворе, г/кг |
до 160 |
Концентрация ионов калия в спринклерном растворе, г/кг |
105 |
Концентрация гидразин-гидрата в спринклерном растворе, г/кг |
15 |
Номинальный уровень спринклерного раствора (от дна бака), м |
3,1 |
Расход рабочей жидкости в водоструйном насосе, м3/час |
50 |
Расход перкачиваемой жидкости в водоструйном насосе, м3/час |
10 |
Давление рабочей жидкости на входе в водоструйный насос, МПа (кгс/см2) |
0,68-1,18 (7-12) |
Давление перекачиваемой жидкости на выходе из насоса, МПа (кгс/см2) |
0,4-0,68 (4,1-7) |
Перед выводом реактора на МКУ должны быть работоспособны все три канала спринвлерной системы. При температуре теплоносителя первого контура свыше 1200С спринклерная система должна находиться в состоянии готовности к выполнению своих функций. При работе реакторной установки на мощности допускается вывод в ремонт одного канала на срок не более трех суток с момента появления дефекта по согласованной заявке и письменному разрешению главного инженера станции при условии подтверждения работоспособности двух других каналов. При неисправности двух и более каналов реакторная установка должна быть переведена в «холодное» состояние. Включение спринклерной системы происходит автоматически по сигналам защит САОЗ. При любом сигнале САОЗ происходит включение спринклерного насоса. Открытие же арматуры на орошение гермооболочки осуществляется только по сигналу повышения давления под оболочкой свыше 0, 127 МПа (1,3 кгс/см2). Эта блокировка на открытие арматуры выполнена независимой отдельно от защит САОЗ для исключения случайного орошения гермооболчки.
При подаче воды в гермооболочку борированная вода распыляется форсунками в помещения гермозоны, понижая в них давление и температуру за счет конденсации пара. Затем вода стекает в бак-приямок и, охлаждаясь в теплообменнике аварийного и планового расхолаживания, снова поступает на всас спринклерных насосов. Для связывания радиоактивных аэрозолей, выходящих под оболочку в случае значительного повреждения твэлов, предусматривается подача в спринклерную воду пентобората калия из баков спринклерного раствора с помощью водоструйного насоса. Схема водоструйного насоса представлена на рис. 6. 15.
Поскольку в баках спринклерного раствора содержится раствор с высоким содержанием бора и калия, то во избежание кристаллизации бора и стратификации раствора его необходимо периодически перемешивать. Для этих целей установлен специальный насос и смонтированы трубопроводы связи с каждым баком и с соответствующей арматурой. Выполнять операцию перемешивания спринклерного раствора в каком-либо баке необходимо после предварительной тщательной проверки закрытия всей арматуры на другие баки. При этом необходимо осуществлять периодический контроль за уровнями в баках во избежание перелива при неплотности арматуры. В случае отклонения уровня в баке спринклерного раствора от регламентной величины он должен быть выведен в ремонт на срок до трех суток. При невозможности его восстановления или при отклонении уровня в двух и долее каналах реакторная установка должна быть переведена в «холодное» состояние.