Белозеров В.И., Жук М.М., Гераскин Н.И. Аварийные и переходные режимы на АЭС с реактором ВВЭР-1000
.pdf
G, 102 кг/с
t, 102 с
Рис. 3.4.6. Расходы пара через сбросныеустройства. Обесточивание АЭС (вариант 1)
H, м
t, 102 с
Рис. 3.4.7. Уровни в ПГ. Обесточивание АЭС
100
G, 102 кг/с
t, 102 с
Рис. 3.4.8. Расход питательной воды в ПГ. Обесточивание АЭС (вариант 1)
T, 102 С
t, 102 с
Рис. 3.4.9. Максимальная температура оболочек твэл
101
T, 102 С
t, 101 с
Рис. 3.4.10. Максимальная температура топлива
n, отн. ед.
t, с
Рис. 3.4.11. Минимальный запас до кризиса теплообмена. Обесточивание АЭС (вариант 1)
102
Проверка выполнения приемочных критериев. Максималь-
ное давление в первом контуре составляет 16,46 МПа, отношение максимального давления в первом контуре к расчетному (17,60 МПа) составляет 0,94.
Максимальное давление во втором контуре составляет 8,24 МПа, отношение максимального давления во втором контуре к расчетному (7,84 МПа) составляет1,05. Такимобразом, критерий 1 выполняется.
В соответствии с требованиями критерия 7 в течение всего переходного процесса должна обеспечиваться 95 % вероятность того, что при доверительной вероятности 95 % наиболее напряжённый твэл не испытывает кризис кипения. При этом принимается, что указанной вероятности соответствует запас до кризиса теплообмена, равный 1, (с учетом разброса экспериментальных значений критического теплового потока).
По результатам расчета минимальное значение коэффициента запаса до кризиса равно 1,265.
Таким образом, в рассматриваемом режиме минимальный коэффициент запаса до кризиса кипения не достигает предельного значения (1,0) и критерий 7 выполняется.
Температура топлива в рассматриваемом режиме не достигает температуры плавления, следовательно, выполняются требования критериев 8 и 10.
Так как в рассмотренном режиме ни для одного твэла не реализуется условие повреждения оболочки, то критерии 2 (событие не будет приводить к более серьезной обстановке), 3 (отсутствие повреждения твэл) и 9 выполняются.
В рассматриваемом режиме не происходит потери функции (нарушения) любого барьера, включая оболочку твэл. Таким образом, при проверке выполнения критерия 6 следует принимать отсутствие дополнительного повреждения твэлов в данном режиме.
Выполнение критерия 4 обеспечивается установлением стабильного расхода теплоносителя в первом контуре, благодаря развитию естественной циркуляции (разрывы первого контура не предполагаются). Отвод остаточного тепла реактора обеспечивается работой аварийных питательных насосов необходимой производительности и работой БРУ-А.
Проверка выполнения критерия 5 проводится в соответствии со специальной методологией.
Заключение к разд. 3.4. Результаты проведенного расчетного анализа показывают, что в данном режиме выполняются приёмочные критерии табл. 1.1.1 для рассматриваемого режима.
103
4. Режимы с нарушением условий охлаждения реакторной установки со стороны второго контура
К режимам с нарушением условий охлаждения реакторной установки со стороны второго контура относятся следующие режимы:
отключение турбогенератора от системы;
закрытие отсечных клапанов парогенераторов;
прекращение подачи питательной воды;
отключение подогревателей питательной воды высокого давления.
Для лучшего понимания процесов, происходящих в ЯЭУ при
нарушении условий охлаждения со стороны второго контура, целесообразно привести здесь схему паропроводов и арматуры на бло-
ках с ВВЭР-1000 (рис. 4.1.1а).
Парогенератор соединен с паропроводом 10 пароотводящими трубами с внутренним диаметром 187 мм. Общее сечение десяти труб составляет 0,275 м2. Пароотводящие трубы соединены с паровым коллектором парогенератора, который имеет внутренний диаметр 580 мм и проходное сечение 0,264 м2. До БЗОК на паропроводе каждого парогенератора расположены импульсно-предохрани- тельные устройства и БРУ-А. После БЗОК расположен обратный клапан. Участок от обратного клапана до главного парового коллектора имеет минимальный диаметр 400 мм.
С учетом вышеизложенного, максимальное сечение течи при разрыве паропровода принято равным 0,275 м2. Время разрыва паропровода принято равным 0,3 с. Защитная оболочка находится за обратным клапаном, поэтому при разрыве паропровода за ним истечение пара в течь может произойти вне защитной оболочки. При разрывах паропровода до обратного клапана истечение пара происходит только внутри защитной оболочки.
104
Рис. 4.1.1а. Схема паропроводов блока ВВЭР-1000
Как показывает проведенный расчет, максимальный расход пара в течь при разрыве паропровода ПГ полным сечением составляет около 2500 кг/с. При разрыве одного из пароотводящих трубопроводов ПГ диаметром 187 мм сечение течи приблизительно в 10 раз меньше сечения паропровода. В этом случае максимальный расход пара в течь не превышает 250 кг/с. По своим последствиям этот режим приблизительно соответствует режиму с ложным открытием и напосадкой БРУ-А. При разрыве паропровода за обратным клапаном в местах с минимальным сечением паропровода ПГ 400 мм последствия аварии аналогичны режиму разрыва главного парового коллектора с отказом на закрытие БЗОК одного из ПГ.
Если рассматривать разрыв после обратного клапана, то после разрыва паропровода обратный клапан не закрывается, так как на нем отсутствует обратный перепад давления. В этом случае отказ БЗОК ПГ на закрытие может рассматриваться как единичный отказ по отношению к исходному событию. При разрыве паропровода до БЗОК ПГ и между БЗОК и ОК наряду с отказом БЗОК на закрытие отсутствие закрытия ОК после разрыва паропровода рассматрива-
105
ется как второй дополнитаельный отказ по отношению к исходному событию.
4.1. Режим закрытия стопорных клапанов турбогенератора или потеря внешней электрической нагрузки
С точки зрения максимального роста давления в первом и втором контурах определяющим является режим закрытия стопорных клапанов турбогенератора. Наложение на режим закрытия стопорных клапанов режима полного обесточивания собственных нужд АЭС делает этот режим предельным как с точки зрения достижения максимальных давлений, так и с точки зрения надежного охлаждения активной зоны реактора.
Причины и идентификация события. Закрытие стопорных клапанов турбины может произойти по причине неисправности в турбоустановке, а потеря внешней электрической нагрузки – по причине нарушений в энергосистеме.
Эти режимы относятся к категории режимов с нарушением теплоотвода от второго контура. При этом режим закрытия стопорных клапанов характеризуется несколько более резким возмущением по нагрузке, поскольку в режиме потери внешней электрической нагрузки первоначально разгрузка турбины происходит до уровня
собственных нужд ( 5 % расхода пара от номинального значения). Отсюда, что рассматриваемые режимы очень близки по характеру возмущения и при обосновании безопасности достаточно рассмотреть режим с несколько более резким возмущением – закрытие
стопорных клапанов турбины.
Критерии оценки безопасности. Обоснование безопасности РУ в данном режиме проводится на основе анализа выполнения приемочных критериев для нарушения нормальных условий эксплуатации 1–8, приведенных в табл. 1.1.1.
Последовательность событий и работа систем. В анализе рас-
смотрено два варианта протекания режима закрытия стопорных клапанов турбины (без обесточивания и с наложением обесточивания).
106
Таблица 4.1.1
Хронологическая последовательность событий при закрытии стопорных клапанов турбины без наложения обесточивания
Время, с |
Событие |
0,00 |
Все системы РУ работают нормально, поддерживая параметры |
|
первого и второго контуров в допустимых пределах |
0,10 |
Начинают закрываться стопорные клапаны турбогенератора |
0,60 |
Отказ на срабатывание УРБ по закрытию стопорных клапанов |
|
турбогенератора. Отключаются ПВД. Начало снижения темпера- |
|
туры питательной воды с 220 до 164 С |
1,30 |
Открываются БРУ-К (по уставке) и начинают работать в режиме |
|
поддержания давления в ГПК |
2,14 |
Сигнал на срабатывание ПЗ1 по превышению давления во втором |
|
контуре 6,86 МПа |
2,34 |
Срабатывание ПЗ1 с задержкой |
4,00 |
Открываются БРУ-А (по уставке) начинают работать в режиме |
|
поддержания давления в ПГ |
10,50 |
Сигнал на АЗ по превышению давления в первом контуре |
|
17,5 МПа |
10,80 |
Срабатывание АЗ с задержкой |
38,00 |
Закрытие БРУ-А (по уставке) |
60,60 |
Снижение температуры питательной воды до 164 С |
1800,00 |
Стабилизация параметров. Окончание рассчета |
В варианте 1 рассмотрено закрытие стопорных клапанов с учетом отказа УРБ и впрыска в КД с напора ГЦН без наложения обесточивания АЭС. После закрытия стопорных клапанов повышается давление во втором контуре, что приводит к открытию БРУ-А и срабатыванию АЗ. Прекращение отбора пара от ПГ приводит к увеличению давления в первом контуре. Хронологическая последовательность событий для данного режима представлена в табл. 4.1.1.
В варианте 2 рассмотрено закрытие стопорных клапанов с наложением обесточивания АЭС, причем наложение обесточивания АЭС происходит одновременно с закрытием стопорных клапанов ТГ. После закрытия стопорных клапанов повышается давление во втором контуре, что приводит к открытию БРУ-А и контрольных ИПУ ПГ. Ухудшение теплообмена между первым и вторым
107
контуром, а также обесточивание ГЦН, приводят к увеличению давления в первом контуре. По сигналу отключения ГЦН срабатывает АЗ. Обесточивание АЭС приводит к прекращению подачи питательной воды в парогенераторы. Уровень в парогенераторах снижается. Через 120 с после обесточивания АЭС в парогенераторы начинает подаваться питательная вода от АПЭН, после чего уровень в парогенераторах восстанавливается до номинального и поддерживается постоянным.
Хронологическая последовательность событий для данного режима представлена в табл. 4.1.2.
Таблица 4.1.2
Хронологическая последовательность событий при закрытии стопорных клапанов турбины с наложениемобесточивания
Время, с |
Событие |
0,00 |
Все системы РУ работают нормально, поддерживая параметры |
|
первого и второго контуров в допустимых пределах |
0,10 |
Начинают закрываться стопорные клапаны турбогенератора. |
|
Происходит обесточивание АЭС: отключаются ГЦН, ТПН, не ра- |
|
ботают БРУ-К, подпитка-продувка первого контура, впрыск и ТЭН |
|
КД. Появляется сигнал на АЗ по отключению ГЦН |
1,80 |
Срабатывание АЗ с задержкой на срабатывание |
2,10 |
Ступенчатый запуск систем безопасности |
3,30 |
Открываются БРУ-А (по уставке) начинают работать в режиме |
|
поддержания давления в ПГ |
11,20 |
Открываются контрольные ИПУ ПГ по уставке |
22,30 |
Закрытие ИПУ ПГ (по уставке) |
120,10 |
Подача питательной воды в ПГ от АПЭН |
1800,00 |
Стабилизация параметров. Окончание рассчета |
Результаты расчетов. Для варианта 1 на рис. 4.1.1б и 4.1.2– 4.1.11 представлены результаты расчета рассматриваемого режима.
108
G, 104 кг/с
t, 102 с
Рис. 4.1.1б. Расход теплоносителя (вариант 1)
P, 107 Па
t, 102 с
Рис. 4.1.2. Давление на входе а.з. (вариант 1)
109