32. Безопасность аэс – в нормальных и аварийных режимах.

Обеспечение безопасности при работе ядерных энергоблоков – одна из важнейших задач. Системы очистки и удаления радиоактивных газовых выбросов исключают возможность загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха выше допустимых значений. Предусмотрена также очистка воздуха рабочих помещений при помощи мощных вентиляционных систем, оборудованных специальными фильтрами. Радиоактивно загрязненные воды АЭС проходят специальную очистку и могут повторно использоваться, т.е. они не сливаются в открытые водоисточники, а используются на АЭС. Биологическая защита – это сооружения и конструкции, предназначенные для защиты человека от ионизирующего излучения и, в случае ядерного реактора, мощного потока нейтронов. БЗ должна удовлетворять двум требованиям: эффективно замедлять нейтроны и эффективно поглощать гамма-излучение. Необходимо отметить также применение активных (то есть требующих вмешательства человека и наличия источника энергоснабжения) и пассивных (не требующих вмешательства оператора и источника энергии) систем безопасности. Кроме того, действует культура безопасности на всех этапах жизненного цикла: от выбора площадки - до вывода из эксплуатации. В реакторах ВВЭР применена композиция активной зоны, которая обеспечивает «самозащищенность» реактора или его «саморегулирование», сама физика ректора обеспечивает самозащищенность на основе естественных обратных связей («отрицательная реактивность»). В основном применяются двухконтурные схемы, в которых тепло может отводится прямо в воздух без участия каких-либо внешних источников водоснабжения. Система безопасности современных российских АЭС состоит из четырех барьеров на пути распространения ионизирующих излучений и радиоактивных веществ в окружающую среду. Первый – это топливная матрица, предотвращающая выход продуктов деления под оболочку тепловыделяющего элемента. Второй – сама оболочка тепловыделяющего элемента, не дающая продуктам деления попасть в теплоноситель главного циркуляционного контура. Третий - главный циркуляционный контур, препятствующий выходу продуктов деления под защитную герметичную оболочку. Четвертый – это система защитных герметичных оболочек (контайнмент), исключающая выход продуктов деления в окружающую среду.

33. Аэс: новые конструктивные решения, идеология пассивной безопасности.

1. Применение пассивных систем безопасности - не требуют источников энергии и не содержат вращающихся элементов. При полной потере внешнего энергоснабжения пассивные системы безопасности обеспечивают остановку реактора и отвод остаточного тепловыделения за счет естественных законов природы.

Состав пассивных систем безопасности:

-пассивная часть системы аварийного охлаждения зоны;

-система пассивного залива активной зоны;

-система подачи воды бассейна выдержки в первый контур;

-система пассивного отвода тепла от парогенераторов (обеспечивает отвод избыточного тепла в случае остановки реактора);

-система защиты первого контура от превышения давления;

-система защиты второго контура от превышения давления;

-быстродействующая редукционная установка;

-система аварийного газоудаления;

-система аварийного электропитания (аккумуляторы);

-система аварийного удаления водорода (с пассивнымирекомбинаторами, каталитическое окисление водорода с образованием воды);

-пассивная система фильтрации протечек из внутренней оболочки.

2. Принцип самозащищенности реакторной установки.- обеспечивается за счет подбора нейтронно-физических характеристик реактора, предусматривающих самостоятельное прекращение реакции деления в любой нештатной ситуации вне зависимости от действий оператора. (ВВЭР – самозащищенность на основе естественных обратных связей – «отрицательные коэффициенты реактивности»).

3. Барьеры безопасности. - Наличие не менее четырех независимых барьеров безопасности препятствует распространению радиации за пределы площадки станции.

Двойная защитная оболочка реактора – контайнмент – состоит из двух контуров – внутренней и наружной оболочки. Радиоактивные среды удерживаются внутри контайнмента. Внутри контайнмента находится бак с запасом борированной воды, которая может использоваться при возникновении нештатной ситуации для охлаждения реактора. Внешняя оболочка защищает реактор от внешних воздействий.

4. Многократное дублирование каналов безопасности. - Каждый из четырех каналов безопасности имеет собственный дизель-генератор. Конструкция и расположение дизель-генераторов предусматривают работу в условиях затопления или наводнения.

Ловушка расплава - представляет собой жаропрочный тигель весом 250 тонн для защиты шахты реактора в случае расплава активной зоны. Обеспечивает локализацию расплава и предотвращает выход радиоактивных элементов за пределы герметичной оболочки при любых сценариях.

5. Резервирование (2ух, 3хкратное) - применение дополнительных средств и (или) возможностей в целях сохранения работоспособного состояния системы при отказе одного или нескольких ее элементов.

6. Концепция безопасности, предусматривающая не только средства предотвращения аварий, но и средства управления последствиями запроектных аварий, обеспечивающие локализацию радиоактивных веществ в пределах гермооболочки.

В случае тяжелой аварии предусматривается наличие специальных устройств, которые даже в случае самой тяжелой аварии не позволяют радиоактивным веществам выходить за пределы защитной оболочки.

Трансформация идеологии безопасности.

Изменение принципов конструирования факторов:

- уход от форсированных параметров;

- снижение единичной мощности с 1000 до 100МВт значительно увеличивает надежность энергоблока (снижается аварийность в 1000р);

-оптимизация взаимодействия «топливо-теплоноситель-конструкция»

Система безопасности:

- безопасность физических процессов;

- детерминированное (заблаговременное) исключение возможности возникновения некоторых видов аварий;

- пассивное срабатывание систем защиты без использования исполнительных органов, без подвода энергии извне за счет сил гравитации, перепада давления, термического расширения

Перспективы развития реакторостроения:

- эволюционное направление развития – надежное прекращение цепной реакции за счет пассивных средств реакции

- совершенствование систем защиты, функциональное и пространственное разделение систем;

- независимость устройств безопасности от систем нормального функционирования;

- дублирование систем и органов безопасности;

- резервирование (2ух, 3хкратное)

Конструктивные дополнения:

- двойная защитная оболочка;

- бассейн – выгородка с водой для аварийного отвода тепла от корпуса;

- аварийное охлаждение активной зоны запасом воды в ней.

Революционные направления:

1. использование тяжелого металлического теплоносителя на основании свинца:

- отсутствие избыточного давления в первичном контуре;

- инертность и негорючесть теплоносителя;

- высокая температура кипения теплоносителя;

- минимальные потери теплоносителя;

- отсутствие испарений и химической взаимосвязи с водой и корпусом

2. жидкосолевые реакторы (один из видов ядерных реакторов деления, в которых основой охлаждающей жидкости является смесь расплавленных солей, которая может работать при высоких температурах (выше температура — лучше для термодинамической эффективности), оставаясь при этом при низком давлении. Это уменьшает механические напряжения и повышает безопасность.

3. газоохлаждаемые высокотемпературные реакторы

4. подземное размещение АЭС