Зорин В.М. Атомные электростанции

611

3

остановленном реакторе — 621 тыс. м /ч. Средняя кратность циркуляции составляет соответственно 8 и 14. При этом в вентиляционную

3

трубу во время работы энергоблока сбрасывается 3 тыс. м /ч или

3

менее 1 м /с воздуха.

Во время нахождения реакторной установки в «горячем» состоянии имеют место значительные тепловые потери от оборудования и трубопроводов в пространстве гермообъема. По результатам расчетов ОКБ «Гидропресс» [35] тепловые потери только от корпуса реактора и приводов СУЗ могут составлять 700 кВт, а общие тепловые потери достигать 4 МВт. Значительно и влаговыделение от неорганизованных протечек.

Характеристики рециркуляционных вентсистем рассчитывались на основе следующих требований:

•обеспечение заданной температуры под оболочкой при работе энергоблока в стационарных и переходных режимах;

•работоспособность вентсистем должна быть обеспечена в режимах нормальной эксплуатации и в аварийных режимах с «малой» течью, при повышении давления под оболочкой до 0,13 МПа и при обесточивании электростанции.

Вгермозоне ВВЭР-1000 работают пять рециркуляционных вентсистем. Одна вентсистема предназначена для очистки воздуха боксов главных циркуляционных насосов, парогенераторов и центрального зала от радиоактивных загрязнений (система II на рис. 29.1).

Вее состав входят (рис. 29.2):

•калорифер, обогреваемый сетевой водой для уменьшения влажности (<70 %) воздуха с целью предохранить материал фильтров — активированный уголь и специальную ткань (ткань Петрянова) — от повышенной влажности;

•аэрозольный и йодный фильтры;

• вентиляторы, обеспечивающие производительность системы

3

30 тыс. м /ч.

Рис. 29.2. Принципиальная схема рециркуляционной вентсистемы очистки воз-

духа:

1 — забор воздуха; 2 — калорифер; 3 — аэрозольный фильтр; 4 — йодный фильтр;

5 — вентилятор; 6 — выброс воздуха

612

Система вводится в работу по мере необходимости очистки воздуха, что определяется контролем потока, поступающего в вытяжную вентиляцию.

Четыре вентсистемы предназначены для охлаждения воздуха гермозоны (см. рис. 29.1):

3

• боксов ГЦН и ПГ производительностью 180 тыс. м /ч;

3

• приводов СУЗ производительностью 27 тыс. м /ч;

3

• центрального зала производительностью 60 тыс. м /ч;

3

• шахты реактора производительностью 38 тыс. м /ч.

Первая из указанных вентсистем состоит из трех рабочих рециркуляционных установок и трех резервных; остальные три — из одной рабочей и двух резервных каждая. В состав вентиляционных рецирку-

ляционных установок входят теплообменники и вентиляторы.

Перерыв в охлаждении приводов СУЗ допускается не более 30 мин, в охлаждении шахты реактора — не более 5 ч. При нарушении этих нормативов времени реактор должен быть переведен в

«холодное» состояние.

Отвод теплоты от воздуха в теплообменниках (пластинчатого типа) производится технической водой ответственных потребителей, а также водой от пароэжекторных холодильных машин, имеющей температуру 9—15 °С в зависимости от времени года. Теплообмен-

ники устанавливаются последовательно в две нитки (рис. 29.3),

в каждой по два теплообменника, охлаждаемых технической водой, и по одному, охлаждаемому водой после холодильных машин. На

Рис. 29.3. Принципиальная схема рециркуляционной вентсистемы охлаждения воздуха:

1 — забор воздуха; 2 — теплообменники, охлаждаемые технической водой; 3 — теплообменники, охлаждаемые водой после холодильной машины; 4 — вентилятор; 5 —

выброс воздуха

613

последние теплообменники вода подается при температуре технической воды выше 18 °С.

Иное техническое решение принято для вентсистемы III. Здесь воздух, просасываемый через приводы СУЗ, с относительно высокой температурой (выше 100 °С) поступает в три последовательно расположенных теплообменника, охлаждаемых технической водой, и выбрасывается с температурой около 50 °С. Таким образом, конкретное исполнение вентиляционных установок зависит от их предназначения и условий работы.

Все рециркуляционные охлаждающие вентсистемы должны постоянно функционировать при работе реактора. Выключение вентсистемы охлаждения шахты реактора (система V на рис. 29.1) регламентировано не ранее 24 ч после останова реактора.

Помещения обстройки гермооболочки характеризуются незначительными количествами избытков теплоты и влаги, а также аэрозолей и изотопов йода в воздухе из-за небольших протечек первого контура. Для создания нормальных санитарно-гигиенических условий в помещениях и коридорах обстройки имеется технологическая приточно-вытяжная вентиляция.

Вцелях уменьшения числа вентиляционных агрегатов их устанавливают здесь не для отдельных помещений, а для их группы. При этом нормы технологического проектирования АЭС [8] требуют исключения попадания воздуха из более загрязненных помещений в «чистые» через общую для них вентиляционную систему. Для этого вентиляция организуется таким образом, чтобы в загрязненных помещениях было создано разрежение по отношению к менее загрязненным.

Вобстройке реакторного отделения ВВЭР-1000 приточная венти-

3

ляция (рис. 29.4) подает воздух (42 тыс. м /ч) в «чистую» часть, в обслуживаемые помещения. Из них воздух перетекает в полуобслуживаемые и затем в необслуживаемые помещения за счет разрежения, создаваемого вытяжными системами. Для предотвращения обратного тока воздуха между обслуживаемыми и полуобслуживаемыми помещениями, полуобслуживаемыми и необслуживаемыми установлены клапаны избыточного давления (КИД) — см. рис. 29.5. Эти клапаны настраиваются на перепады давления 30—100 Па и предназначены для локализации аварий, связанных с утечкой радиоактивных сред, когда давление в помещении повышается. В нормальном режиме КИД находятся в открытом положении.

Для отвода теплоты, выделяемой технологическим оборудованием, создаются рециркуляционные системы в помещениях:

•теплообменников-охладителей подпиточной воды;

•подпиточных насосов;

614

В венттрубу

Рис. 29.4. Упрощенная схема организации приточно-вытяжной вентиляции в помещениях зоны строгого режима вне гермозоны:

1 — воздухозаборное устройство; 2 — фильтр очистки от пыли; 3 — калорифер; 4 —

приточный вентилятор; 5 — регулирующие клапаны; 6 — окна воздуховодов; 7 —

клапаны избыточного давления; 8 — отсечные клапаны; 9, 10 — вытяжные вентиляторы чистых и грязных помещений; 11 — аэрозольные и йодные фильтры; I —

вытяжная вентсистема полуобслуживаемых и необслуживаемых помещений; II — то же обслуживаемых помещений; III — приточная вентсистема; IV — обслуживаемые помещения; V — необслуживаемые помещения; VI — полуобслуживаемые помещения; VII — обслуживаемый коридор

•деаэратора подпитки;

•насосов промконтура;

•аварийных питательных насосов и некоторых других.

При нормальном режиме работы реактора в воздух обслуживаемых помещений не должны поступать радиоактивные вещества. Тем не менее для предотвращения распространения возможных загрязнений в зону свободного режима в обслуживаемых помещениях зоны строгого режима поддерживается разрежение 30—50 Па. Санитарными правилами проектирования АЭС предусмотрен воздухообмен в основных обслуживаемых помещениях не менее однократного в час. Как правило, осуществляют двукратный воздухообмен в час. Удаляется воздух из обслуживаемых помещений вытяжными системами в вентиляционную трубу без очистки (см. II на рис. 29.4).

615

Рис. 29.5. Клапан избыточного давления:

1 — фланец с опорным кронштейном; 2 — качающаяся штанга; 3 — тарелка; 4 —

резиновая уплотнительная манжета; 5 — стержень; 6 — противовес; 7 — футорка;

8 — игла; 9 — стопорная гайка; 10 — опора; 11 — шпилька; 12 — гайка; 13 — прокладка; 14 — установочный фланец

В соответствии с [8] при проектировании АЭС должен соблюдаться принцип разделения вентиляции помещений зоны строгого режима и зоны свободного режима.

Основными помещениями зоны свободного режима для двухконтурных АЭС являются машинный зал, помещения щитов управления и др. Во время работы там выделяется значительное количество теплоты, а в машинном зале — теплоты и влаги. Для их удаления в машзале, как правило, предусматривается естественная аэрация. В то же время все большее распространение находит и приточно-вытяжная вентиляция; в помещениях щитов управления предусматривается кондиционирование воздуха.

На одноконтурной АЭС задачи вентиляции машзала решаются так же, как и для других обслуживаемых помещений зоны строгого режима.

Все воздушные выбросы с АЭС производятся через вентиляционную трубу высотой 100—150 м. Например, для АЭС с ВВЭР-440

616

сооружается одна труба на два блока высотой 120 м, через которую

3

выбрасывается 527 тыс. м /ч воздуха при скорости 20 м/с, обеспечивающей требуемое рассеивание содержащихся в воздухе веществ.

На блоке АЭС с ВВЭР-1000 труба выполнена двойной: внутренняя — диаметром 1,6 м и внешняя — диаметром 3 м. Внутренняя труба используется в нормальном режиме работы блока, когда через

3

нее удаляются 104,6 тыс. м /ч воздуха, что обеспечивает требуемую скорость выброса. Основная труба используется в режиме ремонт-

3

ных работ, когда удаляется 280 тыс. м /ч. Такая конструктивная схема позволяет, в частности, снизить требования к антикоррозионной защите внешней трубы, поскольку воздух с наиболее агрессивными примесями удаляется через внутреннюю трубу.

Контрольные вопросы

1.Какие задачи решает технологическая вентиляция на АЭС?

2.В чем заключается основное назначение приточно-вытяжной вентиляции гермозоны во время работы реактора?

3.Назовите виды помещений АЭС, на которые они подразделяются с позиций организации в них работы обслуживающего персонала.

4.Что такое рециркуляционная вентсистема?

5.В тексте главы приведены примеры, подчеркивающие важность технологической вентиляции на АЭС. Перескажите их.

6.Каким образом организован теплоотвод от рециркуляционных вентсистем охлаждения гермообъема РУ с ВВЭР-1000?

7.Каким образом организуется вентиляция обслуживаемых помещений зоны строгого режима?

8.Что такое зона свободного режима на АЭС?

9.Назовите основные требования к вентсистемам гермозоны АЭС.

617

Р а з д е л VI

КОМПОНОВКА И ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПЛАН АЭС

Глава 30

КОМПОНОВКА ГЛАВНОГО КОРПУСА

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Проектирование технологической системы электростанции начинается с графического документа — принципиальной тепловой схемы, отражающей суть основного технологического процесса. В ходе проектирования схема дополняется новым оборудованием, новыми связями между его элементами. Расчетом тепловой схемы определяются условия работы оборудования, расходные и термодинамические параметры теплоносителей, рабочего тела на входевыходе каждого элемента. Без этого невозможны проектирование и конструирование различного рода теплообменников, насосов, трубопроводов, баков и других устройств и механизмов, в том числе и вспомогательных технологических систем. Проектирование оборудования и технологической схемы — итерационный процесс с взаимными уточнениями параметров и характеристик. Когда проекты всех элементов оборудования выполнены, наступает время их привязки к строительным конструкциям.

Компоновка — это взаимное расположение оборудования электростанции, помещений, в которых оно размещается, и строительных конструкций — стен и перекрытий зданий, оболочек, консолей и т.п. Назначение строительных конструкций — воспринимать все усилия: весовые, вибрационные, внешних воздействий, от землетрясения, например, — и передавать их на фундамент здания или сооружения.

Взаимное расположение оборудования играет, безусловно, важную, но все же вспомогательную роль в организации технологического процесса. Именно это обстоятельство определило место рассмотрения вопросов компоновки в данном учебном пособии.

Оборудование, с помощью которого организуется основной технологический процесс, и оборудование вспомогательных систем, непосредственно связанных с контурами теплоносителей и рабочего тела, в подавляющей их части размещают в главном корпусе электростанции. Компоновочным решениям главного корпуса будет уде-

618

лено в данной главе основное внимание. Оставшаяся часть — это специальные гидротехнические сооружения для охлаждения технической воды, различные вспомогательные установки, например водоподготовительные, которые размещаются в других зданиях.

30.1.Виды компоновки главного корпуса АЭС

иосновные требования к ней

Главный корпус АЭС обычно состоит из реакторного отделения 1

и машинного зала 3 (рис. 30.1). Между ними нередко располагают

деаэраторное помещение (деаэраторную этажерку) 2.

Вреакторном отделении размещают оборудование ядерной паропроизводительной установки и непосредственно связанных с ней вспомогательных систем. При этом реактор и все оборудование с радиоактивной средой в соответствии с нормами радиационной безопасности должны находиться в герметичных помещениях — боксах или под герметичной оболочкой, рассчитанных на повышенное избыточное давление. Там же располагают шахты перегрузки и бассейны выдержки отработавших топливных сборок, помещения, где проводятся работы, связанные с обследованием и ремонтом радиоактивно загрязненного оборудования.

Вмашинном зале размещают оборудование паротурбинной установки и непосредственно связанных с ней вспомогательных систем.

Вдеаэраторной этажерке на верхнем этаже располагают деаэраторы питательной воды, этажом ниже — паропроводы с быстродействующими редукционными установками, питательные трубопроводы, примерно на отметке обслуживания турбоагрегатов — блочный щит управления. При отсутствии деаэраторной этажерки названное оборудование устанавливают в машинном зале. На нижних этажах этажерки может располагаться электрооборудование рас-

619

пределительных устройств собственных нужд, как это сделано, например, на АЭС с РБМК, или другое оборудование.

Компоновка главного корпуса АЭС подчинена основному гигиеническому принципу разделения на зоны строгого режима (где есть вероятность повышенного уровня радиации) и свободного режима (где уровень радиации близок к фоновому).

К зоне строгого режима относятся помещения реакторного отделения, которые, в свою очередь, подразделяются на помещения постоянного обслуживания, периодического обслуживания (полуобслуживаемые) и необслуживаемые. В герметичной необслуживаемой части реакторного отделения должно быть два шлюзовых входа-выхода для персонала с двумя последовательно установленными дверями. Двери должны быть сблокированы так, чтобы при открытой одной двери нельзя было открыть другую [8]. Машинный зал одноконтурной АЭС относится к обслуживаемым помещениям зоны строгого режима. Зона строгого режима не ограничивается главным корпусом. Вне его, в другом здании (в спецкорпусе), могут располагаться помещения для хранения радиоактивных отходов, некоторых установок переработки радиоактивно загрязненных вод (установок выпаривания, например) и др. Вход в зону строгого режима и выход из нее осуществляются только через санпропускники, а нахождение в ней разрешается в спецодежде.

Основные виды компоновки главного корпуса — сомкнутая, разомкнутая и интегральная.

При сомкнутой компоновке реакторное отделение, машинный зал, деаэраторная этажерка, а иногда и спецкорпус объединены в одном здании. Разомкнутая компоновка отличается расположением реакторного отделения в специальной защитной оболочке, выполненной из металла или предварительно напряженного бетона, а паротурбинной установки — в смежном корпусе. Целесообразность разомкнутой компоновки может обосновываться технологией возведения защитной оболочки, дополнительными требованиями к ее фундаменту (сейсмостойкости, например) и требованиями безопасности. При интегральной компоновке реакторное и турбинное отделения размещаются в одном строительном блоке из предварительно напряженного бетона, разделенном на отдельные боксы. Такая компоновка пока существует только в проектах, например, для энергоблока с высокотемпературным газовым реактором и газовыми турбинами.

Наилучшие функциональные свойства АЭС — экономичность и надежность — обеспечиваются не только высоким качеством разработки тепловой схемы, совершенством конструкций элементов обо-

620