Глава 2 Тепловая схема ввэр-440

Принципиальная тепловая схема является основой для теплового расчета АЭС, для решения разных задач, например, выдачи турбостроительному заводу технического задания на проектирование новой машины, установки мощности и параметров основных агрегатов, установления тепловой экономичности АЭС в условиях иного в сравнении с заводским расчетом вакуума в конденсаторе и многое др. Составленная для каждого из этих вариантов принципиальная схема подвержена предварительному расчету, на основе которого можно уточнить основные характеристики оборудования: наиболее экономичное распределение регенеративного подогрева по ступеням, число ступеней подогрева, давление в деаэраторе и др. Из перечисленных выше задач следует, что в основном расчет тепловой схемы и различные ее варианты относятся скорее только к турбинной установке.

На рис. 1 приведена принципиальная тепловая схема АЭС с ВВЭР-440. На этой АЭС устанавливаются две турбины К-220-44, но так как тепловая схема принципиальная, то на рис. 1 показана только одна турбина, хотя турбина имеет два двухпоточных ЦНД, на рисунке показан только один поток одного ЦНД.

Между ЦСД и ЦНД установлен сепаратор и двухступенчатый промперегреватель. У каждой турбины их по две, но на рис. 1 показан один, так как схема принципиальная; вторая ступень перегревателя питается свежим паром.

Рис. 1. Принципиальная тепловая схема паротурбинной части двухконтурной АЭС с ВВЭР-440:

1 — блок стопорно-регулирующих клапанов; 2 — уплотнение штоков клапанов турбины; 3 — уплотнение вала турбины; 4 — ЦСД турбины; 5 — сепаратор-промперегреватель; 6 — ЦНД турбины; 7 — подогреватели сетевой воды; 8 — насос теплосети; 9 — конденсатор турбины; 10 — конденсатный насос первой ступени; 11 — основной эжектор; 12 — эжектор уплотнений; 13 — конденсатоочистка; 14 — конденсатный насос второй ступени; 15 — ПНД; 16 — дренажный насос; 17 — охладитель дренажа; 18 — деаэратор; 19 — питательный насос с электроприводом; 20 — ПВД; 21 — регулятор давления; 22 — коллектор пара собственных нужд; 23 — БРУ-СН; 24 — БРУ-К.

     Первый контур - радиоактивный. Он состоит из реактора типа ВВЭР и циркуляционной петли охлаждения. Каждая петля содержит главный циркуляционный насос (ГЦН), парогенератор и две главные запорные задвижки (ГЗЗ). К одной из циркуляционных петель первого контура подсоединен компенсатор давления, благодаря которому в контуре поддерживается заданное давление воды, являющейся в реакторе одновременно и теплоносителем и замедлителем нейтронов. На энергоблоках с ректором ВВЭР-440 имеется по 6 циркуляционных петель, а на энергоблоке с реактором ВВЭР-1000 - 4 циркуляционные петли.      Второй контур - нерадиоактивный. Он включает в себя паровые турбины, паропроводы, сепараторы-пароперегреватели, парогенераторы, питательные насосы и трубопроводы, деаэраторы и регенеративные подогреватели. Парогенератор является общим оборудованием для первого и второго контуров. В нем тепловая энергия, выработанная в реакторе, от первого контура через теплообменные трубки передается второму контуру. Насыщенный пар, вырабатываемый в парогенераторе, по паропроводу передаётся на турбину, которая приводит во вращение генератор, вырабатывающий электрический ток.      В системе охлаждения конденсаторов турбин на АЭС используются башенные градирни и водохранилище-охладитель.

Реактор ВВЭР является реактором корпусного типа с водой под давлением, которая выполняет функцию теплоносителя и замедлителя.      Корпус реактора представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд высокого давления с крышкой, который имеет разъем с уплотнением и патрубки для входа и выхода теплоносителя. Внутри корпуса закрепляется шахта, являющаяся опорой для активной зоны и части внутрикорпусных устройств и служащая для организации внутренних потоков теплоносителя.      Активная зона реакторов собрана из шестигранных тепловыделяющих сборок (ТВС), содержащих в себе тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ) стержневого типа с сердечником из диоксида урана в виде таблеток, которые находятся в оболочке из циркониевого сплава. В тепловыделяющих сборках ТВЭЛы размещены по треугольной решетке и заключены в чехол из циркониевого сплава. В свою очередь, ТВС также собраны в треугольную решетку с шагом 147 мм (ВВЭР-440) и 241 мм (ВВЭР-1000). Нижние цилиндрические части ТВС входят в отверстия опорной плиты, верхние вдистанционирующую прижимную. Сверху на активную зону устанавливается блок зашитых труб, дистанционирующий кассеты в плане и предотвращающий всплытие и вибрацию. На фланец корпуса устанавливается верхний блок с приводами СУЗ, обеспечивающий уплотнение главного разъема. Регулирование реактора осуществляется перемещаемыми регулирующими органами, и как правило, жидким поглотителем.      Теплоноситель проходит в реактор через входные патрубки корпуса, идёт вниз по кольцевому зазору между шахтой и корпусом, потом через отверстия в опорной конструкции шахты поднимается вверх по тепловыделяющим сборкам. Нагретый теплоноситель выходит из головок ТВС в межтрубное пространство блока защитных труб и через перфорированную обечайку блока и шахты отводится выходными патрубками из реактора.      В качестве ядерного топлива используется спеченный диоксид урана с начальным обогащением ураном-235 в стационарном режиме в диапазоне от 2.4 до 4.4 % (масс).      Реактор ВВЭР обладает очень важным свойством саморегулирования: при повышении температуры теплоносителя или мощности реактора происходит самопроизвольное снижение интенсивности цепной реакции в активной зоне, и в конечной итоге снижение мощности реактора.

Рисунок 2.

1 - парогенератор; 2 - главный циркуляционный насос (ГЦН); 3 - компенсатор объема; 4 — гидроаккумулятор системы аварийного охлаждения; 5 - реактор; 6 - установка спецводоочистки; 7 - насос нормальней подпитки и борного регулирования; 8 — теплообменник и насос охлаждения бассейна выдержки тепловыделяющих элементов (твэлов); 9 - баки аварийного запаса борного раствора системы САОЗ нормальной и повышенной концентрации; 10 - теплообменник расхолаживания реактора; 11 — спринклерные насосы; 12 — насосы аварийного расхолаживания низкого и высокого давления; 13, 15 - аварийный и рабочий насосы подкачки борного концентрата; 14 - бак борного концентрата; 16 - паровая турбина; 17 - сепаратор-пароперегреватель; 18 - быстродействующие редукционные установки (БРУ) сброса пара; 19 - генератор; 20 - маслоохладитель; 21, 22 - газоохладитель и его насос; 23 — насос технической воды; 24 - циркуляционный насос турбины; 25 — конденсатор; 26, 28 - конденсатные насосы первой и второй ступеней; 27- конденсатоочистка; 29 - подогреватель низкого давления; 30 - питательный турбонасос; 31 - пескорезервный питательный электронасос; 32 — насос расхолаживания; 33 — деаэратор; 34 - подогреватель высокого давления; 35 - бак запаса питательной воды; 36 - аварийный питательный насос; 37 - насосы слива теплоносителя I контура.