Слободчук В.И., Шелегов А.С., Лескин С.Т. Учебное пособие по курсу АЭС

6.8. Система аварийного и планового расхолаживания.

Как уже было отмечено, для обеспечения безопасной работы реакторной установки в составе атомной станции должны быть предусмотрены системы, направленные на предотвращение проектных аварий и ограничение их последствий. В соответствии с этим требованием в на АЭС с реактором ВВЭР1000 имеется система аварийного и планового расхолаживания низкого давления (называемая также активной частью САОЗ). Её назначение заключается в следующем:

-аварийное охлаждение активной зоны и последующий отвод остаточных тепловыделений при авариях, связанных с разуплотнением первого контура,

-плановое расхолаживание во время останова реакторной установки (РУ) и отвод остаточного тепла активной зоны при проведении перегрузки,

-отвод остаточного тепла при проведении ремонтных работ на оборудовании РУ со снижением уровня теплоносителя в реакторе до оси патрубков «холодных» ниток петель без выгрузки зоны.

В основу проекта системы аварийного и планового расхолаживания активной зоны положены следующие основные критерии:

-обеспечить подачу в первый контур раствор борной кислоты с расходом 250-300м3/час при давлении в первом контуре 2 МПа (21 кгс/см2) и 700750 м3/час при давлении в первом контуре 0,1 МПа (1 кгс/см2) с температурой ≥ 200С,

-обеспечить подачу в первый контур раствора борной кислоты с концентрацией не менее 16 г/кг в начальный момент,

-обеспечить подачу раствора борной кислоты в аварийных ситуациях не позднее, чем через 40-45 секунд с момента достижения в первом контуре давления 2 МПа (21 кгс/см2),

-должна допускать возможность поканального опробования при работе блока на мощности и при этом не терять своих функциональных свойств,

83

-система должна работать как во время аварии, так и в послеаварийный период,

-система должна допускать возможность кратковременного вывода в ремонт ее элементов в составе одного канала при работе реактора на

мощности.

Система САОЗ совмещает функции защитного устройства и устройства нормальной эксплуатации. Как защитная система безопасности она обеспечивает отвод тепла от активной зоны в аварийных режимах. Как система нормальной эксплуатации она обеспечивает отвод тепла от активной зоны в режимах планового и ремонтного расхолаживания.

В соответствии с требованиями принципа единичного отказа и необнаруженного отказа система аварийного и планового расхолаживания выполнена трехканальной. Каждый из каналов может выполнить функцию всей системы. Все три канала подсоединены к баку аварийного запаса раствора борной кислоты. Принципиальная технологическая схема одного канала системы аварийного и планового расхолаживания показана на рис. 6.11. Один канал включает:

-насос аварийного и планового расхолаживания,

-теплообменник аварийного и планового расхолаживания,

-трубопровод Ду600, связывающий бак аварийного запаса раствора бора, теплообменник аварийного и планового расхолаживания и насос

аварийного и планового расхолаживания, - трубопровод Ду300, связывающий насос аварийного и планового

расхолаживания с первым контуром,

-трубопровод Ду300 отбора воды из первого контура

-вспомогательные трубопроводы и арматуру.

Все три канала системы обеспечивают подачу борного раствора в реактор. Два канала подключены к трубопроводам связи «ГЕ САОЗ – реактор» в рассечку между обратными клапанами, а третий канал – к «горячей» и

84

«холодной» ниткам петли №1. Установленные на напорной линии последовательно обратные клапаны и задвижки с дренажем обеспечивают отсечение части высокого давления от части низкого давления. Для защиты оборудования и всасывающих трубопроводов системы вне гермооболчки от превышения давления на линии планового расхолаживания в гермооболчке установлены предохранительные клапаны.

Насос аварийного и планового расхолаживания имеет две линии рециркуляции. Одна линия рециркуляции Ду150 с дроссельной шайбой и арматурой обеспечивает опробование насоса на бак аварийного запаса раствора бора с расходом до 250 м3/час. Другая линия рециркуляции Ду50 с дроссельной шайбой обеспечивает кратковременное опробование насоса, т.к. рассчитана на расход 15 м3/час, а насос при таком расходе работает вне зоны рабочей характеристики с повышенной вибрацией. На напоре насоса аварийного и планового расхолаживания установлена дроссельная шайба, обеспечивающая устойчивую работу насоса при полностью разуплотненном первом контуре.

Основные технические характеристики оборудования системы аварийного и планового расхолаживания приведены в таблице 6.7.

Таблица 6.7. Основные технические характеристики оборудования системы аварийного и планового расхолаживания.

85

Перед выводом реактора на МКУ должны быть работоспособны все три канала системы аварийного и планового расхолаживания. При работе реакторной установки на мощности допускается вывод в ремонт одного канала на срок не более трех суток не более трех суток с момента появления дефекта по разрешенной главным инженером станции заявке, при условии работоспособности двух других каналов.

При работе энергоблока на мощности система аварийного и планового расхолаживания находится в режиме ожидания (дежурства). При аварии основным видом управления является автоматическое управление по командам защит. Включение системы аварийного и планового расхолаживания автоматически происходит по следующим сигналам:

86

-обесточивание, т.е. снижение напряжения на секциях надежного питания 6 кВ до 0,25 номинального напряжения,

-разрывная защита первого контура РГО 1,3 кгс/см2, когда давление в гермооболочке повышается до 1,3 кгс/см2,

-разрывная защита первого контура tS10, когда разность температуры насыщения первого контура и температуры теплоносителя горячей нитки петли первого контура меньше 100С,

-разрывная защита второго контура tS 75, когда при уменьшении давления в паропроводе до 4,9 МПа (50 кгс/см2) и ниже разность температуры насыщения первого контура и температуры насыщения второго контура

увеличивается до 750С и более, и температура первого контура более

2000С.

При этом автоматически включается насос аварийного и планового расхолаживания, открывается соответствующая арматура, и если давление из-за течи первого контура упадет ниже 2,25 МПа (23 кгс/см2), то начнется циркуляция раствора борной кислоты по схеме:

течь первого контура гермооболочка бак-приямок

Кроме автоматического управления предусмотрено индивидуальное управление насосами и арматурой с БЩУ и РЩУ.

Плановое расхолаживание энергоблока проводится в два этапа. Сначала расхолаживание проводится сбросом пара из парогенератора в конденсатор турбины через БРУ-К. Затем расхолаживание продолжается через систему аварийного и планового расхолаживания при достижении температуры первого контура 1500С и давления ниже 1, 64 МПа (18 кгс/см2).

Перед включением системы аварийного и планового расхолаживания в работу ее необходимо прогреть так, чтобы разность температуры оборудования

87

системы и первого контура не превышала 600С. После разогрева системы расхолаживание первого контура происходит по следующей схеме:

Горячая нитка петли первого контура (петля 4) теплообменник

планового расхолаживания холодная нитка петли первого контура.

Для обеспечения заданной скорости расхолаживания первого контура на трубопроводе перед теплообменником САОЗ и на байпасе теплообменника установлены два регулирующих клапана 5 (рис. 6.11)

Есть еще схема ремонтного расхолаживания, когда теплоноситель забирается из холодной нитки петли первого контура и после охлаждения в теплообменнике возвращается в горячую нитку петли первого контура. Эта схема используется при проведении технического обслуживания реакторной установки во время холодного останова, т.е. когда температура первого контура ниже 700С. В ряде случаев (ремонт выемной части ГЦН, коллекторов ПГ и т.д.) приходится дренировать горячие нитки главного циркуляционного контура. В этом случае для отвода остаточных тепловыделений и применяется схема ремонтного расхолаживания. Из опыта эксплуатации известно, что расход в системе САОЗ в таком режиме не превышает 470 т/час. Исходя из низкого расхода при работе активной части САОЗ в режиме обратной циркуляции стабильное поддержание температуры первого контура возможно только после 2-3 суток после останова реактора. Это связано с достаточно высоким уровнем энерговыделения в активной зоне реактора в первые трое суток.

88

борированной водой из гидроемкостей САОЗ, а затем системой аварийного и планового расхолаживания. В случае же малой течи давление в первом контуре может оставаться высоким довольно долго, и для восполнения потери теплоносителя требуется установка насосов высокого давления. Также опасными являются аварии с разрывом трубопроводов второго контура, которые приводят к резкому падению давления во втором контуре, интенсификации отвода тепла от теплоносителя и захолаживанию первого контура. При отрицательном температурном коэффициенте реактивности это может привести к разгону реактора. Для поддержания реакторной установки в безопасном подкритическом состоянии в данном случае необходимо вводить в

первый контур раствор борной кислоты, что опять же требует установки высоконапорных насосов с малым временем запаздывания поступления борированной воды в первый контур.

Для этих целей и служит система аварийного ввода бора. Она предназначена для подачи высококонцентрированного раствора бора в первый контур при авариях, связанных с выделением положительной реактивности в активной зоне реактора с сохранением высокого давления в первом контуре, а также в режимах, связанных с разуплотнением первого контура.

Система аварийного ввода бора состоит из трех идентичных каналов. Каждый канал состоит из двух групп: системы аварийного ввода бора высокого давления и системы аварийного впрыска бора высокого давления. Каждый канал системы в состоянии выполнить функцию всей системы. Система аварийного ввода бора относится к защитным системам безопасности и имеет первую категорию сейсмостойкости.

В основу проекта группы аварийного ввода бора высокого давления положены следующие критерии и требования:

-обеспечить подачу в первый контур раствора борной кислоты с начальной концентрацией 40 г/кг с расходом не менее 130 м3/час при давлении в первом контуре 1,5 – 8,8 МПа (15 – 90 кгс/см2), а при давлении в первом контуре 9, 8 МПа (100 кгс/см2) – не менее 100 м3/час,

90