Зорин В.М. Атомные электростанции

в первый контур, обеспечивается водоструйным эжектором с меньшей подачей. Расход подсасываемого им концентрированного раствора из бака запаса реагентов устанавливается регулирующим клапаном расхода рабочего потока после насоса высокого давления (см. рис. 26.1).

Совместная работа центробежного и основного водоструйного насосов позволяет выполнить функции насоса низкого давления при соответствующих параметрах теплоносителя в первом контуре. В свою очередь, насос низкого давления резервирует функции насоса высокого давления: необходимое для этого снижение давления в первом контуре (при малых и средних течах) производится автоматически по сигналам течи включением системы САР или СПОТ парогенераторов.

Линия подачи воды от насоса высокого давления подключена с помощью трехходового клапана к горячей и холодной ниткам 3-й петли (для канала 1 САОЗ) и 1-й петли (для канала 2) главного циркуляционного контура реактора. Таким образом, при целостности соответствующей петли вода с растворенными в ней реагентами подается как в верхнюю, так и в нижнюю камеру реактора. Устройство трехходового клапана таково, что при разрыве трубопровода 1-й или 3-й петли вследствие резкого падения давления клапан со стороны поврежденной нитки запирается и вода подается только в неповреждаемую нитку петли.

3

Аварийный запас борного раствора (примерно 850 м ) с концент-

3

рацией не ниже 16 г/дм создается в бассейне выдержки сверх нормального уровня, требуемого для хранения отработавшего топлива. При аварийном расхолаживании с разуплотнением первого контура подача воды в реактор в начальный период осуществляется из бассейна выдержки с дальнейшим переходом на подачу ее из приямков гермозоны. К этому времени за счет течи из первого контура в них создается достаточный для работы насосов запас воды.

Теплообменник аварийного расхолаживания охлаждается водой промконтура.

Система гидроемкостей (пассивная часть САОЗ)

Как видно из рис. 26.2, при создании первых РУ с ВВЭР в качестве запаса воды на случай аварий был принят водяной объем в компенсаторе давления. Однако при больших течах в первом контуре эта вода поступала бы в данный контур в первые секунды после аварии, испарялась и выносилась из реактора, не предотвращая чрезмерного разогрева оболочек твэлов. В дальнейшем объем воды в КД как аварийный запас, способный смягчить последствия внезапной большой

561

Рис. 26.3. Дополнительная система пассивного залива активной зоны (ДСПЗ):

показаны две из восьми спаренных между собой гидроемкостей; 1 — из системы газовых сдувок; 2 — к трапу спецканализации; 3 — к системе продувки-подпитки первого контура;

4 — из системы аварийного и планового расхолаживания первого контура; 5 — от гидроемкостей первой ступени; 6 — к другим трем парам гидроемкостей второй ступени; 7 —

к системе и от системы подачи воды бассейна выдержки на очистку

563

Подсистема ГЕ второй ступени имеет четыре независимые физически разделенные группы (на рис. 26.3 показана только одна группа, состоящая из двух ГЕ). При зависящем от исходного события аварии отказе (разрыве сливного трубопровода одной группы, например) запас воды в гидроемкостях оставшихся трех групп достаточен для отвода остаточных тепловыделений в течение суток.

3

В состав каждой группы подсистемы входят две ГЕ объемом 120 м каждая; суммарный запас воды в восьми гидроемкостях составляет

3

960 м . В режимах нормальной эксплуатации ГЕ находятся под атмосферным давлением и заполнены раствором борной кислоты с

3

концентрацией 16 г/дм .

По линии слива ГЕ второй ступени подключены к трубопроводам присоединения к реактору гидроемкостей первой ступени в не отключаемой от реактора части. Борный раствор от ГЕ подается в напорную и сборную камеры реактора, т.е. залив активной зоны осуществляется как снизу, так и сверху.

Верхняя часть гидроемкостей второй ступени трубопроводами с установленными на них специальными двойными обратными клапанами и задвижками с электроприводами подключены к холодным ниткам главных циркуляционных трубопроводов. Обратные клапаны настроены на открытие при снижении давления в контуре до 1,5 МПа. При этом давление в ГЕ возрастает до давления в первом контуре. Высотная отметка установки ГЕ по отношению к реактору обеспечивает необходимый гидростатический напор для слива борного раствора. Таким образом, для работы подсистемы не требуется никаких действий со стороны эксплуатационного персонала.

Известно, что остаточные тепловыделения в активной зоне уменьшаются по экспоненциальному закону. Для того чтобы расход борного раствора в реактор изменялся соответствующим образом, слив из гидроемкостей осуществляется через ряд параллельных трубопроводов. Часть каждого трубопровода расположена непосредственно в ГЕ, обеспечивая ступенчатое снижение расхода по мере снижения уровня. Для четырехступенчатого профилирования расхода предусмотрены четыре отводящих трубопровода из каждой ГЕ с

условным диаметром D = 50 мм и один трубопровод (с нормально

у

закрытой задвижкой) с D = 100 мм с дроссельными шайбами.

у

Трубопроводы каждой группы ГЕ трассируются в разных частях гермозоны (внутри защитной оболочки) для исключения их одновременного повреждения.

564

Система аварийного расхолаживания парогенераторов

При останове энергоблока с ВВЭР, плановом или аварийном, для расхолаживания реактора в первую очередь используются парогенераторы. Отвод теплоты от твэлов в активной зоне к поверхности нагрева ПГ может осуществляться и посредством естественной циркуляции теплоносителя. Образующийся в ПГ пар отводится в конденсаторы турбины, в деаэратор питательной воды либо сбрасывается в атмосферу через БРУ-А или предохранительные клапаны. В последнем случае происходит безвозвратная потеря рабочего тела, оказывается определенное воздействие на окружающую среду (шумовое, тепловое). С целью ограничить эти отрицательные последствия создана система аварийного расхолаживания ПГ. Ее основное предназначение — отвод остаточных тепловыделений активной зоны реактора и расхолаживание РУ в следующих аварийных ситуациях:

•при потере возможности отвода теплоты через второй контур, в том числе при разрыве трубопровода питательной воды, главного паропровода и др. В этом случае через систему должно отводиться примерно 2 % тепловой мощности реактора при номинальных параметрах теплоносителя;

•при разуплотнении первого контура, включая разрыв трубопровода ГЦК, течь из первого контура во второй. При этом задачи системы состоят в следующем: отвод остаточных тепловыделений от ядерного топлива; расхолаживание первого контура, включая парогенераторы; ограничение роста давления под защитной оболочкой за счет уменьшения параметров вытекающего в гермозону теплоносителя.

Система имеет два независимых и физически разделенных канала. К каждому каналу подключено два ПГ, и каждый канал может выполнять функции системы в полном объеме в режиме проектных аварий.

Каждый канал включает в себя (рис. 26.4) трубопроводы связи с паропроводами двух ПГ, теплообменник (технологический конденсатор, охлаждаемый водой промконтура, тепловой мощностью 80 МВт) и насос аварийного расхолаживания (напор 80 м, подача

3

150 м /ч), трубопроводы возврата конденсата в парогенераторы. На трубопроводах связи установлены быстродействующие клапаны для подключения канала к парогенераторам при аварии. С помощью регулирующего клапана на напоре насоса устанавливаются следующие режимы работы системы:

• поддержание давления в парогенераторе на уровне 6,8 МПа — при аварии с повышением в нем давления до 8,1 МПа или при уменьшении

565

Рис. 26.4. Система аварийного расхолаживания парогенераторов (указаны рас-

четные параметры среды в трубопроводах)

уровня воды на 900 мм по сравнению с номинальным); этот режим целесообразен при сохранении герметичности первого контура;

• поддержание заданной скорости расхолаживания ПГ (30 или 60 °С/ч в зависимости от характера аварии).

При возникновении аварии с некомпенсируемой течью второго контура или с течью из первого контура во второй аварийный ПГ отсекается арматурой, а каналы системы аварийного расхолаживания подключаются к неаварийным ПГ. Рост давления в отключенном аварийном ПГ ограничивается работой системы пассивного отвода теплоты и контролируется предохранительными клапанами, установленными на паропроводе парогенератора.

566

Система пассивного отвода теплоты

Система пассивного отвода теплоты (СПОТ) — защитная система пассивного действия, предназначенная для отвода остаточных тепловыделений (до 2 % номинальной мощности) от активной зоны реактора через второй контур.

Система состоит из четырех независимых контуров естественной циркуляции — по одному на каждую циркуляционную петлю РУ. При этом трех контуров системы достаточно для выполнения ее функции в любом режиме. Каждый контур включает в себя два теплообменных модуля (тепловой мощностью 8 МВт каждый) с оребренными теплопередающими трубами, трубопроводы пароконденсатного тракта с арматурой, соединяющие теплообменники с одним из парогенераторов, подводящие и отводящие воздуховоды с воздушными затворами и регулирующими устройствами. На входе в систему воздуха установлены защитные сетки. В выходном воздуховоде расположена труба-теплообменник пассивной системы фильт-

рации межоболочечного пространства*.

Паропроводы СПОТ присоединяются к паровым коллекторам ПГ со стороны их глухих торцов, а трубопроводы слива конденсата заводятся под уровень воды на глубину расположения нижней трети трубного пучка в целях обеспечения работоспособности системы при тяжелых авариях. На рис. 26.5 дана схема контура циркуляции СПОТ одного парогенератора, причем показан только один теплообменник из двух, включенных параллельно.

Движение воздуха по тракту СПОТ происходит за счет естественной тяги. Воздушные затворы предназначены для герметизации и теплоизоляции теплообменников, находящихся в режиме ожидания при нормальных условиях эксплуатации РУ. Затворы оснащены электромагнитами, удерживающими их в закрытом состоянии. Регулирующее устройство оснащено двумя приводами. Основной привод

— пассивного действия — представляет собой поршневой механизм со штоком, связанным с поворотными заслонками регулирующего устройства. Перемещение штока может осуществляться под дей-

*

Реакторная установка защищена двойной оболочкой из предварительно напряженного

бетона. Каждая труба-теплообменник имеет входное устройство в межоболочечном про-

странстве, запорную арматуру и подсоединяется к коллектору фильтровальной установки,

расположенной в верхней части купола внешней защитной оболочки. Так как труба-тепло-

обменник всегда находится в зоне горячего воздуха СПОТ, при открытии запорной арма-

туры за счет самотяги через нее происходит подача к фильтрам воздуха с возможными про-

течками из гермозоны РУ через внутреннюю защитную оболочку. Система фильтрации —

это еще одна защитная пассивная система безопасности реакторной установки энергоблока

«АЭС-2006».

567

теплоты от парогенераторов

ствием давления пара на поршень с одной стороны или под действием винтовых цилиндрических пружин с другой стороны. Направление движения штока и, следовательно, открытие или закрытие регулирующего устройства зависит от соотношения сил, действующих на поршень со стороны пружин и со стороны пара.

Дублирующий привод регулирующего устройства активного действия подключен к системе аварийного электроснабжения и используется эксплуатирующим персоналом в случае необходимости, для перевода СПОТ в режим расхолаживания реакторной установки.

С целью познакомиться с возможностями системы назовем основные этапы ее работы при потере всех источников электроснабжения переменного тока (запроектная авария), когда значение СПОТ повышается.

Срабатывает аварийная защита реактора, и с задержкой 30 с открываются воздушные затворы. За счет естественной циркуляции возникает движение атмосферного воздуха, который охлаждает теплообменники СПОТ. Регулирующее устройство может поддерживать давление во втором контуре в диапазоне 5,8—6,75 МПа: пассивный привод начинает открывать поворотные заслонки при повышении давления пара до 6,05 МПа и начинает закрывать при снижении давления до 6,5 МПа; при давлении пара 6,75 МПа и выше заслонки полностью открыты, при давлении 5,8 МПа и ниже они полностью закрыты.

Во время выхода СПОТ на номинальную мощность отвод остаточных тепловыделений происходит главным образом за счет сброса пара через БРУ-А. В условиях невозможности подпитки парогенераторов (источники электроснабжения отсутствуют) уровень воды в них снижается. При уровне на 900 мм ниже номинального значения автоматически закрываются быстродействующие защитные отсечные клапаны и другая арматура, изолирующие парогенераторы по пару, в том числе и от БРУ-А. Запаса воды в ПГ оказывается достаточно для работы СПОТ. К моменту закрытия БЗОК остаточные тепловыделения не превышают 2 % номинальной мощности реактора, что предотвращает срабатывание предохранительных клапанов ПГ.

При совпадении потери источников электроснабжения с разрывом паропровода какого-либо парогенератора отвод остаточных тепловыделений осуществляется при работе СПОТ на трех неповрежденных ПГ.

При совпадении потери источников электроснабжения с разрывом первого контура (малые и большие течи) давление в нем может быстро падать, вода будет вскипать, а температура может быть ниже температуры в парогенераторах. СПОТ включается в работу, но на

569

первом этапе происходит расхолаживание парогенераторов только по второму контуру. Задачу отвода остаточных тепловыделений на этом этапе выполняют гидроемкости, подпитывающие активную зону водой. После того как температура второго контура станет ниже температуры первого контура, СПОТ на неповрежденных петлях перейдет в режим конденсации пара первого контура и возврата конденсата в активную зону.

Таким образом, система пассивного отвода теплоты может существенно ограничить последствия тяжелых аварий.

На рис. 26.6 показана упрощенная технологическая схема реакторной установки энергоблока «АЭС-2006» (Нововоронежская АЭС-2), включающая в себя оборудование и трубопроводы основного технологического процесса паропроизводительной установки, наиболее важных вспомогательных систем нормальной эксплуатации и систем безопасности, в том числе рассмотренных в данном параграфе. Показаны двойная защитная оболочка и примерное расположение оборудования в гермозоне и вне ее. По схеме можно проследить связи между отдельными системами и их взаимодействие, а также процесс передачи теплоты от охлаждаемого реактора вплоть до окружающей среды — от воды в брызгальных бассейнах и от выходящего после теплообменников СПОТ воздуха.

На рис. 26.6 можно видеть также схему включения насосов системы аварийного ввода бора, которая имеет отличия от аналогичной системы, рассмотренной в гл. 25. Ее предназначение:

•обеспечение подкритичности активной зоны в условиях отказа СУЗ реактора;

•ввод борного раствора в компенсатор давления в режиме течи из первого контура во второй для снижения давления в первом контуре.

Система состоит из двух идентичных и не зависящих один от другого каналов, причем каждый канал рассчитан на выполнение функций системы в полном объеме. Основное оборудование каждого

3

канала — два насоса (давление 19,6 МПа, подача 14,5 м /ч) и один

3

бак (объемом 15 м ) с концентрированным раствором борной кис-

3

лоты (40 г/дм ). Всасывающие трубопроводы насосов подключены к бакам концентрированного борного раствора (на рис. 26.6 баки не показаны) и к трубопроводам соответствующих каналов системы аварийного и планового расхолаживания (см. рис. 26.1, поз. 15).

Насосы одного канала подключены к холодным ниткам 1-й и 2-й петель (в напорную их часть, после ГЦН) через ограничители течи, насосы другого канала — к 3-й и 4-й петлям. Предусмотрена возможность подачи борного раствора от насосов одного канала в петли другого канала. Таким образом, как насосы одного канала, так и

570