Зорин В.М. Атомные электростанции

В схеме имеется шесть линий периодической продувки: две из торцевых зон и четыре из карманов коллекторов теплоносителя. Ввиду разного диаметра продувочных трубопроводов проводится,

как правило, раздельная продувка торцевых зон (D = 80 мм) и кар-

у

манов коллекторов (D = 25 мм). Как показал опыт эксплуатации,

у

одновременная продувка может приводить к забиванию шламом карманов коллекторов теплоносителя. В дальнейшем планируется изменить схему, выполнив продувку карманов коллекторов и патрубков

D = 80 мм нижней образующей корпуса парогенератора по раз-

у

дельным линиям.

Расход периодической продувки устанавливается открытием запорной арматуры и регулируется на коллекторе периодической продувки регулирующим клапаном. Регулирование расходов позволяет наилучшим образом использовать пропускную способность системы водоочистки 17 (см. рис. 24.12), а в случае нарушений водно-химического режима приводит в норму его показатели без разгрузки энергоблока. Расширители продувочной воды 14 позволяют уменьшить расход воды, очищаемой фильтрами спецводоочистки, а также снизить тепловую мощность (тепловые потери), передаваемую технической воде в доохладителе 16. Состав СВО-5 и схема включения фильтров те же, что и для СВО-2 (см. рис. 24.7).

Нормы качества питательной воды парогенераторов приведены в табл. 24.3.

Таблица 24.3

Нормы качества питательной воды парогенераторов при эксплуатации энергоблока

П р и м е ч а н и е. Контроль содержания кислорода производится в воде после деаэра-

тора.

501

24.4.Охлаждение теплообменников вспомогательных систем

Теплоносителем, передающим «сбросную» теплоту от различных теплообменных устройств и механизмов электростанции окружающему воздуху, является техническая вода — вода из природного водоема или вода, циркулирующая в замкнутом контуре с устройством ее охлаждения (см. гл. 8).

Совокупность гидротехнических сооружений для охлаждения технической воды, фильтрующих и других устройств для обеспечения требуемого ее качества, перекачивающих насосов, водоводов и трубопроводов, арматуры составляет систему технического водоснабжения (СТВС) электростанции.

Основной расход технической воды потребляют конденсаторы турбин. В то же время СТВС имеет важное значение и для других потребителей, а ее сложность (количество охлаждаемых аппаратов и механизмов, разветвленность схемы, число подающих воду насосов

ит.д.) определяется именно ими.

Вреакторном отделении АЭС для отвода теплоты от вспомогательных технологических систем организуются: системы технического водоснабжения неответственных (группа В) и ответственных (группа А) потребителей и система воды промежуточного контура (промконтура).

Система техводоснабжения группы В есть по своей сути часть общестанционной СТВС и предназначена для обеспечения отвода теплоты от оборудования турбинного и реакторного отделений. Вода забирается из пруда (водохранилища)-охладителя или водосборного бассейна градирни двумя, как минимум, циркуляционными насосами и, пройдя сетчатые фильтры, поступает к потребителям. В ряде случаев для подачи воды в реакторное отделение устанавливаются дополнительные насосы, забирающие воду из той же водоприемной камеры, что и основные, и работающие с ними параллельно. Выполнив свои охлаждающие функции в обстройке гермооболочки реакторного отделения, вода возвращается по сбросному трубопроводу в охлаждающее устройство.

Для подачи технической воды к оборудованию гермозоны с учетом высоты его расположения устанавливаются насосы, повышающие давление воды и работающие последовательно с насосами, подающими воду из охлаждающего устройства. Таких насосов, как правило, три, из них один резервный. При неисправности всех трех насосов вода в гермозону подается по байпасу с меньшим давлением и, следовательно, с меньшим расходом.

Система технического водоснабжения неответственных потребителей в реакторном отделении используется для охлаждения сред, в которых не могут находиться радиоактивные вещества: воздуха в

502

некоторых вентиляционных системах и системах кондиционирования; дистиллята при его циркуляции от баков запаса дистиллята через деаэратор борного регулирования и теплообменник (показаны в левой части рис. 24.5) обратно в баки и т.п.

Подача охлаждающей воды в реакторное отделение от двух систем — ответственных и неответственных потребителей — объясняется следующим принципиальным положением: вода, в которой радиоактивные вещества не могут появиться (ввиду охлаждения ею нерадиоактивных сред), не должна использоваться для охлаждения сред, в которых радиоактивные вещества появиться могут.

Система охлаждающей воды ответственных потребителей группы А является системой, важной для безопасности АЭС, поскольку она предназначена для отвода теплоты от таких потребителей РУ (бассейн выдержки отработавших ТВС, теплообменники системы промконтура, механизмы системы безопасности и др.), прекращение охлаждения которых может иметь тяжелые последствия. Эта система совмещает функции системы нормальной эксплуатации и обеспечивающей (охлаждающей водой) системы безопасности. Она должна работать в течение всего периода эксплуатации энергоблока, пока ядерное топливо находится в реакторе или бассейне выдержки, в том числе и в любой аварийной ситуации, включая полное обесточивание АЭС. При тяжелых авариях, когда давление под герметич-

2

ной оболочкой повышается более чем на 30 кПа (0,3 кгс/см ) или разность температур насыщения в первом и втором контурах становится менее 10 °С, подача воды от системы в гермозону прекращается посредством закрытия локализующей пневмоарматуры, установленной внутри гермозоны и вне ее вблизи прохода трубопроводов через оболочку (рис. 24.13).

Требование непрерывности работы системы обеспечивается:

во-первых, ее подключением к сети надежного электропитания;

во-вторых, ее резервированием, выполнением по трехканальной*

структуре, соответствующей требованиям к системам безопасности.

Обратим внимание, что значительный расход воды одного канала системы проходит через теплообменник аварийного расхолаживания (см. § 25.1), поддерживая его в состоянии готовности в любой момент включиться в работу.

В качестве примера на рис. 24.13 показан один из возможных вариантов схемы системы технического водоснабжения группы А.

*

Каналом называют совокупность оборудования, трубопроводов и других элементов,

способную полностью выполнить функции, возлагаемые на систему. Число дополнитель-

ных каналов определяет степень резервирования. При трехканальной структуре системы

степень резервирования равна двум.

503

Рис. 24.13. Система охлаждающей воды ответственных потребителей РУ с ВВЭР-1000:

1 — водоприемная камера (резервуар); 2 — водоочистная вращающаяся сетка; 3 — насосы технической воды одного канала системы; 4 — регулирующий клапан; 5 — теплообменник аварийно-планового расхолаживания; 6 — ограждение гермозоны реакторного отделения; 7 — быстродействующие задвижки с пневмоприводами (локализующие группы); 8 — бак аварийного запаса технической воды; 9 — водоводы технической воды; РДЭС — резервная дизель-электростанция

Система охлаждения принята оборотной, изолированной от внешних водоемов и грунтовых вод. Вода, циркулирующая в системе, охлаждается в брызгальных бассейнах. Каждый канал системы обслуживает однотипных потребителей нескольких энергоблоков АЭС.

К основному оборудованию одного канала относятся: два насоса, центробежных, двустороннего входа, горизонтальных, одноступен-

3

чатых, типа Д4000-95 (подача 3200 м /ч, напор 55 м); бак аварийного

3

запаса технической воды рабочим объемом 80 м , расположенный в обстройке на отметке 33,6 м; трубопроводы; арматура. Давление охлаждающей технической воды, как правило, превышает давление охлаждаемой среды. Температура подаваемой в реакторное отделение воды равна 5—33 °С в зависимости от времени года.

Основные потребители технической воды системы в гермозоне реакторного отделения — теплообменники рециркуляционных вентиляционных систем (см. гл. 29) охлаждения шахты реактора, боксов

504

парогенераторов и ГЦН, центрального зала гермозоны; датчики радиационного контроля и некоторые другие.

Число потребителей вне гермозоны (в обстройке реакторного отделения) существенно больше. Основные из них следующие: аварийные питательные насосы; насосы системы аварийного расхолаживания (САОЗ) и спринклерные; маслоохладители подпиточных насосов системы продувки-подпитки; теплообменники ряда вентиляционных систем; датчики радиационного контроля и др. Наибольший расход технической воды требуется в теплообменниках аварийного

(950 м /ч), охлаждения воды промконтура (700 м /ч).

Вода первого контура радиоактивна и имеет высокие параметры. При охлаждении такой воды и в случае повреждения теплообменного устройства возможно поступление радиоактивных веществ в охлаждающую воду. Если охлаждающей является техническая вода, то далее радиоактивные вещества могут попадать в окружающую среду, вызывая ее загрязнение. В соответствии с правилами для АЭС охлаждение любых теплоносителей должно производиться при гарантированном исключении попадания радиоактивных веществ в природную среду. Для воды первого контура это условие выполняется с помощью промежуточного контура охлаждения.

Система воды промконтура является системой нормальной эксплуатации, важной для безопасности РУ. Она функционирует во всех режимах нормальной эксплуатации, включая пуск и останов энергоблока, а также при обесточивании энергоблока, для чего подключена к системе надежного электропитания. В аварийных режимах, при повышении давления под оболочкой более 30 кПа или снижении запаса по температуре до вскипания теплоносителя первого контура менее 10 °С, работа системы не требуется; ее упрощенная схема показана на рис. 24.14.

Система воды промконтура состоит из трех насосов, двух теплообменников, «дыхательного» бака, трубопроводов, арматуры и потребителей охлаждающей воды. Насосы — центробежные, одноступенчатые,

3

горизонтальные, консольные, с подачей 600 м /ч и напором 35 м вод. ст. Теплообменник — горизонтальный, кожухотрубный с прямыми трубами, с охлаждающей средой — технической водой ответственных

3

потребителей — внутри труб (расход более 950 м /ч) и с охлаждаемым

3

дистиллятом в межтрубном пространстве (расход до 630 м /ч).

Замкнутый контур охлаждения заполняется и подпитывается водой из системы дистиллята. Рабочее давление дистиллята в теплообменнике составляет 0,3 МПа, технической воды — 0,5 МПа. Из рис. 24.14 видно, что при каких-либо неплотностях и вода первого контура, и техническая вода могут попадать в воду промконтура, но не

505

Рис. 24.14. Упрощенная схема системы воды промконтура

наоборот. В то же время протечки в промежуточный контур, т.е. появление какой-либо неплотности в оборудовании, — это инцидент, который может перерасти в аварию. Поэтому в каждом таком случае решается задача о возможности продолжения работы энергоблока.

Для компенсации изменения объема дистиллята в замкнутом контуре, неизбежного при изменении его температуры, предусмотрен

3

«дыхательный» бак объемом 1 м , расположенный на отметке 31,0 м (см. рис. 24.14). Высотное расположение бака обеспечивает необходимое давление дистиллята в теплообменниках системы и подпор на всасе насосов.

Потребителями охлаждающей воды промконтура являются главные циркуляционные насосы, теплообменник организованных протечек, доохладитель продувки, барботер системы компенсации давления, а также охладители отбора проб воды первого контура.

На основе анализа температурного режима потребителей принято, что в нормальных условиях эксплуатации температура дистиллята на выходе из теплообменников не должна превышать 40 °С. При ее повышении более 70 °С закрываются задвижки на линиях нагнетания насосов. По технической воде теплообменники подключены к разным каналам системы технического водоснабжения группы А. При потере технической воды в одном из каналов соответствующий теплообменник отключается.

506

В нормальных условиях эксплуатации в работе всегда находится один насос системы, второй должен быть готов к включению, третий может находиться в ремонте. При потере работоспособности двух насосов и двух теплообменников требуются останов энергоблока и перевод реактора в «холодное» состояние.

24.5. Другие вспомогательные системы нормальной

эксплуатации

Перечень вспомогательных систем нормальной эксплуатации энергоблока с ВВЭР-1000 не ограничивается рассмотренными ранее. Чтобы приблизиться к полной картине, приведем краткие характеристики других систем.

Система расхолаживания бассейна выдержки предназначена для отвода теплоты от находящихся в нем отработавших или временно выгруженных из реактора ТВС с последующей ее передачей технической воде ответственных потребителей в специальных теплообменниках. Необходимость системы вызвана остаточными тепловыделениями, которые для одной ТВС равны примерно: 100 кВт — сразу после выгрузки из реактора; 14 кВт — после выдержки в течение 3 мес; 6 кВт — после 1 года; менее 2 кВт — после 3 лет. Бассейн и контур системы заполняются раствором борной кислоты с концент-

3

рацией 16 г/дм . Основное оборудование системы — три насоса и три теплообменника, расположенные в обстройке. Функции системы обычно выполняют один насос и один теплообменник. Допустимая температура воды в бассейне выдержки равна 70 °С.

Система подачи сжатого воздуха на пневмопроводы быстродействующей отсечной арматуры предназначена для перекрытия трубопроводов, проходящих через строительные конструкции герметичной оболочки реакторного отделения, с целью предотвратить распространение активности за пределы герметичного объема в случае течи теплоносителя.

Для герметизации пространства под оболочкой используются быстродействующие задвижки с поршневым пневматическим приводом одностороннего действия: поршень в сторону открытия приводится в движение сжатым воздухом и сжимает пружину закрытия. Управление приводом производится электромагнитным клапаном. При сбросе им сжатого воздуха из пневмопривода задвижка усилием пружины закрывается. Закрытие арматуры производится автоматически по сигналам разрывных защит: давление под оболочкой — более 0,13 МПа или запас по температуре до вскипания теплоносителя первого контура — менее 10 °С. Время закрытия составляет не более 10 с.

Основное оборудование системы — три компрессорные станции, три воздухосборника (ресивера) и трубопроводы разводки сжатого

507

воздуха к пневмопроводам. В работе обычно находятся одна компрессорная станция и один ресивер. Рабочее давление воздуха в ресивере равно 5,4 МПа. При неработоспособности двух компрессорных станций требуется «холодный» останов энергоблока.

Система дожигания водорода предназначена для окисления до воды водорода из газовой смеси, поступающей от деаэратора продувки системы продувки-подпитки первого контура. Создание в первом контуре повышенной концентрации водорода (дозированием аммиака) для подавления радиолиза (разложения) воды приводит к тому, что в выпаре деаэратора подпитки концентрация водорода оказывается близкой к концентрации самовозгорания (примерно 4 % по объему в воздухе). Система обеспечивает сжигание водорода с концентрацией не более 3,5 % в выпаре до конечной концентрации 0,3 %.

После охладителя выпара деаэратора подпитки газовая смесь проходит следующее оборудование системы: охладитель газа (охлаждается водой системы ответственных потребителей группы А); буферные емкости; три параллельно включенные газодувки (на всас газодувок подается азот для уменьшения концентрации водорода до уровня менее 2 % и кислород для обеспечения процесса его окисления); два электронагревателя, повышающих температуру смеси до значения, не менее чем на 20 °С превышающего температуру насыщения паров воды; два контактных аппарата с платиновым катализатором для сжигания водорода (допустимая температура внутри аппарата 150—330 °С); холодильник-сепаратор воды, охлаждаемый технической водой системы группы А. В условиях нормальной эксплуатации в работе находятся одна газодувка, один электронагреватель, один контактный аппарат. При неисправности в течение более 8 ч второй нитки, которая должна находиться в горячем резерве, энергоблок должен быть переведен в «горячее» или «холодное» состояние с уменьшением до минимума продувки первого контура.

Система дожигания водорода функционирует во всех режимах нормальной эксплуатации и при авариях, не связанных с разуплотнением первого контура и потерей электропитания собственных нужд.

Система спецгазоочистки (СГО) предназначена для минимизации содержания радиоактивных инертных газов, радиоактивных йода и аэрозолей в газообразных потоках перед их направлением в вентиляционную трубу электростанции. Газообразные потоки, поступающие на СГО, — это прежде всего технологические сдувки из охладителя и бака организованных протечек, баков борсодержащей воды, газовые смеси от системы дожигания водорода и другого технологического оборудования РУ. В состав системы входят тепло- обменники-охладители газовых потоков, фильтры, газодувки и дру-

508

гое оборудование. Система функционирует во всех режимах нормальной эксплуатации, а также в режимах с обесточиванием энергоблока.

Система маслоснабжения реакторного отделения предназначена для смазки и охлаждения трущихся частей вращающихся механизмов различных технологических систем. Основная работа системы маслоснабжения заключается в периодической подаче чистого масла в баки маслосистем ГЦН и подпиточных насосов системы продувкиподпитки, другим потребителям, а также в сборе протечек и дренажей и в направлении собранного масла на очистку.

Система вентиляции реакторного отделения будет рассмотрена далее (см. гл. 29).

Контрольные вопросы

1. Объясните основное назначение компенсатора давления.

2. Назовите основное оборудование системы компенсации давления РУ

сВВЭР-1000.

3.Какие способы создания и поддержания требуемого давления в замкнутом контуре с несжимаемой жидкостью вы можете назвать?

4.С какими целями организуется впрыск воды в компенсатор давления РУ

сВВЭР?

5.Назовите основное назначение бака-барботера в системе КД.

6.Какие конструктивные мероприятия предусмотрены для уменьшения термических напряжений в металле корпуса КД?

7.Объясните назначение продувки первого контура энергоблока с реактором типа ВВЭР.

8.С какой целью нормируется содержание водорода в теплоносителе первого контура ВВЭР?

9.С какой целью вводится в первый контур энергоблока ВВЭР сильная щелочь?

10.Объясните назначения деаэратора подпитки и деаэратора борного регулирования рассмотренной системы продувки-подпитки первого контура.

11.Использовав рис. 24.5, назовите, с какими вспомогательными системами взаимодействует система продувки-подпитки и каково назначение этих систем?

12.В каких случаях анионит в фильтре системы СВО-2 может находиться в

–

OH -форме?

13.Каковы параметры воды (давление, температура), очищаемой на СВО-2? Объясните их значения.

14.Почему требуется поддерживать материальный баланс первого контура энергоблока ВВЭР?

15.Назовите основное оборудование системы организованных протечек и его назначение.

16.Приведите примеры неорганизованных протечек теплоносителя.

17.Сформулируйте основные функциональные различия подсистем борсодержащей воды и борного концентрата.

18.Для чего нужен запас дистиллята или химически обессоленной воды при работе на мощности реакторной установки?

509

19.В чем заключается особенность подачи аммиака в первый контур?

20.С какой целью в первый контур вводится гидразин-гидрат?

21.Назовите основные особенности продуктов коррозии конструкционных материалов как примеси в теплоносителе первого контура АЭС.

22.Перечислите основные преимущества высокотемпературной очистки воды от продуктов коррозии.

23.В чем заключаются основные недостатки парогенераторов ПГВ-1000 со «штатной» схемой раздачи питательной воды по сравнению с ПГВ-1000М с модернизированной схемой раздачи?

24.Объясните основные особенности поведения продуктов коррозии в водяном объеме парогенератора.

25.К чему может привести отклонение нормируемых показателей ВХР парогенератора от допустимых значений?

26.Почему в парогенераторе ПГВ-1000М вывод продувки производится как из «солевого» отсека, так и из штуцеров в нижней части корпуса?

27.По каким причинам может измениться содержание примесей в продувочной воде парогенератора в стационарном режиме его работы?

28.Чем вызвана необходимость подачи охлаждающей технической воды в реакторное отделение от двух систем?

29.Назовите основных потребителей технической воды системы группы А.

30.Каким образом система воды промконтура защищает от попадания в природную среду радиоактивных веществ?

510