Водно-химический режим АЭС с реакторами ВВЭР-1000 и РБМК-1000 Рощектаев Б.М

К нормируемым показателям теплоносителя относятся: удельная электрическая проводимость, рН и хлориды (как самые опасные коррозионные агенты), содержание продуктов коррозии конструкционных материалов в воде, наведенная радиоактивность.

Устанавливаются также диагностические показатели,

превышение которых сигнализирует о нарушении нормальной эксплуатации.

Отклонение реальных значений ВХР от нормируемых требует срочного выявления причин этого и принятия мер для их устранения. При невозможности поддержания заданных норм снижают мощность, либо останавливают реактор.

Диагностические показатели не оказывают решающего влияния на надежность работы блока, но их проверка необходима как для контроля работы отдельных систем очистки, так и для оценки оптимального ВХР.

Нормируемые и диагностические показатели качества воды КМПЦ, а именно конденсата после конденсатоочистки, питательной воды, воды контуров СУЗ, воды заполнения и подпиточной воды контуров, в энергетическом режиме работы энергоблока представлены в табл. 3.1, 3.2.

Таблица 3.1

Значения показателей качества воды КМПЦ и конденсата после очистки в энергетическом режиме работы энергоблоков

(СТП ЭО 0005-01)

51

Продолжение таблицы 3.1

* Ленинградская АЭС.

Таблица 3.2

Значения показателей качества питательной воды, воды контура СУЗ и воды заполнения и подпиточной воды контуров в

энергетическом режиме работы энергоблоков (СТП ЭО 0005-01)

52

Продолжение таблицы 3.1

3.3.Допустимые отклонения нормируемых показателей качества воды КМПЦ

Для воды контура МПЦ в зависимости от величины отклонений контролируемых показателей качества устанавливаются эксплуатационные ограничения в период работы энергоблока в энергетическом режиме. Отклонения нормируемых показателей качества воды КМПЦ подразделяются на уровни, определяющие действия эксплуатационного персонала. Для каждого уровня установлены как предельные значения качества теплоносителя, так и максимально допустимое время работы энергоблока.

Уровни отклонений нормируемых показателей качества воды КМПЦ представлены в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Уровни отклонений нормируемых показателей качества воды КМПЦ

53

3.4. Действия персонала в случае отклонения нормируемых показателей качества воды КМПЦ

от значений, указанных в таблице 3.3

1 уровень отклонений. При отклонении одного или нескольких нормируемых показателей качества воды КМПЦ в пределах 1 уровня допустимое время работы реактора на уровне мощности более 50 % от Nном не должно превышать 7 суток. При невозможности в течение 7 суток выявить причины отклонений нормируемых показателей и устранить их реактор глушится и переводится в «холодное» состояние. Последующий подъем мощности реактора допускается после устранения причин отклонения. Это относится также ко 2-му и 3-му уровням отклонений.

2 уровень отклонений. При отклонении одного или нескольких нормируемых показателей качества воды КМПЦ, а также воды контура СУЗ в пределах 2 уровня, не более чем через 4 часа персонал обязан снизить мощность реактора до значения не более 50 % от Nном. Допустимое время работы реактора на данном уровне мощности не должно превышать 24 часов. При невозможности в течение 24 часов выявить причины и устранить отклонения нормируемых показателей реактор глушится и переводится в «холодное» состояние.

3 уровень отклонений. При отклонении одного или нескольких нормируемых показателей качества воды КМПЦ, а также воды контура СУЗ в пределах 3 уровня, не более чем через 4 часа реактор глушится и переводится в «холодное» состояние.

3.5.Конденсатоочистка

Впроцессе работы энергоблока конденсат турбин загрязняется продуктами коррозии пароводяного тракта, которые выносятся насыщенным паром из барабан-сепараторов, а также различными солями вследствие присоса охлаждающей воды. На качество конденсата турбин также влияет качество потоков вод, поступающих в конденсатор. Чтобы не допустить поступления в питательную воду различных примесей, в том числе и при

аварийном разрыве трубок конденсаторов, предусмотрена конденсатоочистка с производительностью 2700 м3/ч.

54

Установка обеспечивает нейтральный безкоррекционный воднохимический режим блока РБМК и является средством поддержания норм качества конденсато-питательного тракта.

Кроме конденсата турбин на установку КО подаются потоки воды и конденсата, поступающие для очистки – это подпиточная вода баков ППР, конденсаты греющего пара ПНД, технологических конденсаторов, бойлеров промконтура теплосети, промконтура парогенераторов.

На механических фильтрах происходит очистка от нефтепродуктов, взвешенных веществ, мелкодисперсных продуктов коррозии и частично от катионов растворенных солей. Затем конденсат направляется на ФСД, где практически полностью поглощаются все ионы растворѐнных солей, содержащиеся в конденсате после механических фильтров. Далее очищенный конденсат поступает на фильтры-ловушки ионитов, исключающие попадание последних в конденсато-питательный тракт блока.

Принципиальная схема установки КО представлена на рис. 3.1.

Рис. 3.1 Принципиальная схема установки КО:

1 – механические фильтры, 2 – фильтры смешанного действия, 3 – фильтры-ловушки ионитов

На механических фильтрах (МФ), загруженных катионитом КУ-2-8 чс, происходит очистка конденсата от механических

55

примесей, масел и продуктов коррозии Fe2+, Cu2+, от солей жесткости Ca2+, Mg2+ и частично от растворѐнного натрия. В состав КО входят 6 МФ, работающих параллельно. Окончательная очистка от растворѐнных солей происходит в фильтрах смешанного действия, заполненных смесью катионита КУ-2-8 чс и анионита АВ-17-8 чс в соотношении 1:1. В состав КО входят 5 ФСД с ловушками ионитов. Конструкция механических фильтров, ФСД и ФЛИ аналогична фильтрам СВО-1, которые представлены в приложении.

Конденсат подаѐтся на конденсатоочистку с рабочим давлением 12÷16 кгс/см2 и температурой 30−50 ºС.

По мере накопления взвешенных продуктов коррозии, скапливающихся в верхнем слое МФ, растѐт перепад давления. Это приводит к снижению производительности фильтра. При достижении перепада давления до 2,5 кгс/см2 или снижении расхода до 350 м3/ч фильтра выводится на взрыхляющую промывку.

В процессе длительной очистки конденсата происходит истощение обменной емкости ионитов, снижение коэффициента очистки. В этом случае фильтры регенерируют. Регенерацию* проводят при удельной электропроводимости 0,3 мкСм/см, концентрации Na+ на выходе МФ равной 5 мкг/дм3. Регенерацию проводят 5% азотной кислотой. Для этого смолу выгружают сжатым воздухом или промывочной водой. Отрегенерированная и промытая смола подаѐтся в МФ.

При срабатывании обменной емкости смолы увеличивается в первую очередь концентрация Na+ и Cl-. Увеличивается и удельная электропроводимость. Для регенерации ионитов смолу перегружают в фильтр-регенератор. Если же смола выработала свой ресурс, а это означает, что через 1 м3 пропущено ~ 80000 м3 конденсата, то еѐ не регенерируют, а отправляют на захоронение. Регенерацию загрязнѐнных ионитов проводят 3−5 % раствором азотной кислоты в случае катионита и 3−5 % раствором щѐлочи в случае анионита. После регенерации катионит смешивают с анионитом и, после совместной отмывки, смесь загружают в ФСД. Фильтры-ловушки ионитов вводятся и выводятся из работы одновременно с ФСД. Одновременно с ФСД проводится и промывка ФЛИ.

56

Конденсатоочистка обеспечивает снижение удельной активности конденсата не менее чем на 2 порядка. При нормальной эксплуатации установки нагрузка отдельных МФ и ФСД не превышает 600 м3/ч. Параметры эксплуатации оборудования конденсатоочистки указаны в табл. 3.4.

Таблица 3.4

Параметры эксплуатации оборудования конденсатоочистки

* При регенерации катионита из МФ путѐм пропускания разбавленного раствора азотной кислоты (5 %) требуется ~ 20 м3.

При регенерации катионита из фильтра смешанного действия путѐм

пропускания разбавленного раствора азотной кислоты (5 %) требуется ~ 16 м3.

При регенерации анионита фильтра смешанного действия путѐм пропускания разбавленного раствора NaOH (4 %) требуется ~ 16 м3.

В общей сложности, при одной регенерации установки КО требуется

1800 кг 100 % HNO3 и 720 кг NaOH.

3.6. Спецводоочистка реактора РБМК-1000

Спецводоочистка реактора РБМК-1000 производится на пятнадцати установках, которые обеспечивают поддержание рабочей среды в пределах нормируемых показателей. Особое место им отводится в условиях повышения радиационного фона и радиоактивных загрязнений оборудования, производственных и хозяйственных помещений АЭС, которые прямым образом понижают облучаемость обслуживающего персонала.

Повышенные дозозатраты персонала АЭС с РБМК-1000 связаны с конструктивными особенностями этого реактора, обусловленными его большой мощностью и значительными габаритами активной зоны реактора (диаметр – 13,5 м, высота – 7 м), осуществлением перегрузки

57

тепловыделяющих сборок без останова и снижения мощности реактора, а также использованием тепловыделяющих элементов стержневого типа, непосредственно омываемых потоком теплоносителя.

Повышенные дозозатраты персонала определяются радионуклидами коррозионного происхождения, которые в виде отложений и осадков из грубодисперсных взвесей скапливаются в застойных зонах, зазорах и тупиковых линиях, образуя локальные скопления радиоактивного шлама – «горячие пятна» – на оборудовании контура. Поддержание примесей воды КМПЦ на очень низком уровне является одной из важных задач на пути совершенствования технологии теплоносителя, обеспечивающих радиационную безопасность персонала. Именно этой цели служат спецводоочистки.

3.7. Назначение установки СВО-1

Установка СВО-1 предназначена для:

поддержания заданного водно-химического режима реакторного контура многократной принудительной циркуляции (КМПЦ);

вывода из контура осколочных нелетучих радиоизотопов;

снижения наведѐнной активности;

снижения уровня радиоактивного загрязнения парового

иконденсато-питательного тракта (КПТ).

С ее помощью очищают продувочную воду реактора, которая с напора главного циркуляционного насоса (ГЦН) после охладителя поступает на установку с температурой не более 50 ºС, после чего возвращается в контур, смешиваясь с питательной водой. Такая очистка называется внутриконтурной или байпасной. Она работает в условиях повышенного радиационного фона и при высоком давлении – 89,0 кгс/см2. Очистка воды производится на последовательно включенных фильтрах: механическом, загруженном катионитом КУ-2-8 чс, служащим для удаления взвешенных частиц, и двух параллельно работающих фильтрах смешанного действия ФСД, загруженных катионитом КУ-2-8 чс и анионитом АВ-17-8 чс в соотношении 1:2.

Расход реакторной воды устанавливается из необходимости поддержания минимальных отложения на ТВЭЛах и требуемой

58

чистоты пара. Расчѐт производится на основе балансовых соотношений по примесям, либо по продуктам коррозии. Многолетняя практика эксплуатации реакторов РБМК показывает, что основными продуктами коррозии нержавеющей аустенитной стали являются окислы железа, поэтому нормирование ограничивают ими и расчѐт ведут по балансовым соотношениям для сталей:

концентрация окислов железа в воде реактора, в пересчѐте на Fe2+; C2 – концентрация окислов железа после ионообменной установки, в пересчѐте на Fe2+.

Подставляя в формулу (3.1) численные значения, определяют расход воды реактора на очистку. Он составляет ~ 150 т/ч.

В условиях работающих АЭС расход воды, поступающей на установку, увеличен по сравнению с расчѐтным до 200 т/ч. Увеличенный расход продиктован, прежде всего, значительным увеличением концентрации продуктов коррозии конструкционных материалов, смываемых с поверхностей и застойных зон в пусковых и переходных режимах. Кроме того, он надѐжно обеспечивает поддержание нормы качества воды КМПЦ.

59