Белозеров В.И., Жук М.М., Гераскин Н.И. Аварийные и переходные режимы на АЭС с реактором ВВЭР-1000
.pdf
n, отн. ед.
t, с
Рис. 4.1.21. Запас до крисиса теплообмена (вариант 2). Закрытие стопорных клапанов ТГ(вариант 4)
В режиме закрытия стопорных клапанов с наложением обесточивания АЭС обесточивание происходит одновременно с закрытием стопорных клапанов ТГ. В результате обесточивания АЭС отключается основная и вспомогательная питательная вода в парогенераторы, отключаются ГЦН, не работают БРУ-К, система подпит- ки-продувки первого контура, впрыск и ТЭН КД. По сигналу обесточивания собственных нужд с задержкой 2 с автоматически осуществляется ступенчатый запуск систем безопасности.
Закрытие стопорных клапанов ТГ приводит к резкому повышению давления во втором контуре. Повышение давления вызывает открытие на 3,3 с БРУ-А и на 11,2 с – контрольных ИПУ ПГ. Максимальное значение давления второго контура достигается на
11,7 с и составляет 8,24 МПа. Работа БРУ-А и ИПУ ПГ снижает давление во втором контуре. После закрытия на 22,3 с ИПУ ПГ давление поддерживается равным давлению регулирования БРУ-А.
Отношение максимального давления во втором контуре к расчётному (7,84 МПа) составляет 1,05.
120
Вследствие отключения ГЦН происходит резкое уменьшение расхода теплоносителя через активную зону реактора, что приводит к повышению давления в первом контуре и температуры на выходе из реактора. Максимальное значение давления в первом контуре достигается на 5,0 с процесса и составляет 16,27 МПа. После этого давлениев первом контуреснижается и послепереходного процесса, вызванноговлиянием второго контура, стабилизируется.
Отношение максимального давления в первом контуре к расчетному (17,6 МПа) составляет 0,93.
Из приведенного анализа следует, что выполнение критерия 1, касающегося максимального давления в первом и втором контурах, обеспечивается.
Уровень в КД в начальный момент времени повышается. После снижения давления в первом контуре уровень в КД уменьшается и после переходного процесса стабилизируется.
Обесточивание АЭС приводит к прекращению подачи питательной воды в парогенераторы. Уровень в парогенераторах снижается. Через 120 с после обесточивания АЭС в парогенераторы начинает подаваться питательнаявода от АПЭН, послечего весовой уровень в парогенераторах восстанавливаетсяи поддерживается.
Минимальное значение коэффициента запаса до кризиса теплообмена получено для кривой 1 и составляет 1,266 на 2,1 с процесса и, таким образом, всегда превышает единицу и критерий 7 выполняется.
Температура топлива в рассмотренных режимах не достигает температуры плавления и, следовательно, выполняется требование приемочного критерия 8.
Так как в рассмотренных режимах ни для одного твэла не реализуется условие повреждения оболочки, то критерии 2 (событие не будет приводить к более серьезной обстановке) и 3 (отсутствие повреждения твэл) выполняются.
В рассмотренных режимах 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.
121
Выполнение критерия 4 обеспечивается установлением стабильного расхода теплоносителя в первом контуре за счет работы ГЦН, либо благодаря развитию естественной циркуляции при отключении ГЦН. Отвод остаточного тепла реактора обеспечивается работой аварийных питательных насосов необходимой производительности и работой БРУ-А.
Заключение к разд. 4.1. Из результатов анализа следует, что в рассмотренном режиме обеспечивается выполнение требуемых приемочных критериев.
4.2. Режим закрытия отсечныхклапанов парогенераторов
Причины и идентификация события. Причиной возникнове-
ния исходного события может быть неисправность в системе управления БЗОК или ошибка оператора.
Этот режим относится к режимам с нарушением нормальных условий эксплуатации, и приводит к ухудшению теплоотвода от второго контура и, как следствие этого, к увеличению давления во втором контуре, увеличению температуры теплоносителя на входе в реактор и уменьшению минимального запаса до кризиса в активной зоне.
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 приведены результаты наиболее консервативного варианта протекания режима. Рассмотрен вариант с наиболее консервативным коэффициентом радиальной неравномерности энерговыделения Kr = 1,6. В рассмотренном варианте ложное срабатывание БЗОК сопровождается отключением ГЦН соответствующей петли по сигналу закрытия БЗОК, но принят также отказ на срабатывание БРУ-А на аварийном ПГ. Срабатывание аварийной защиты по превышению давления в паровом коллекторе парогенератора более 7,84 МПа для общности не учитывалось, поскольку указанная уставка может не достигаться при срабатывании БРУ-А. По сигна-
122
лу отключения ГЦН (с временной задержкой 1,7 с) РОМ снижает мощность до уровня 70 % N-ном. В приведённом анализе рассмотрен случай с непроектным исходным положением ОР СУЗ на высоте 100 % от низа активной зоны, что обеспечивает консервативную зависимость введения реактивности от времени. Давление в отсечённом парогенераторе ограничевается работой ПК.
Результаты анализа приведены для протекания режима при принятом отказе на срабатывание БРУ-А аварийного парогенератора и отказе на срабатывание аварийной защиты по сигналу превышения давления в аварийном парогенераторе 7,84 МПа. Коэффициенты реактивности по температурам топлива и теплоносителя также приняты в наиболее консервативной комбинации для рассматриваемого режима.
Минимальный запас до кризиса теплообмена для рассмотренного варианта составляет не менее 1,03. В проведённом анализе консервативно не учитывалась уставка на срабатывание аварийной защиты по минимальному запасу до кризиса теплообмена.
Хронологическая последовательность событий для рассматриваемого режима приведена в табл. 4.2.1.
|
Таблица 4.2.1 |
|
Хронологическая последовательность событий |
|
Последовательность событий |
Время, с |
|
0,0 |
Начинается закрытие БЗОК |
10,0 |
БЗОК закрыт |
10,3 |
Отключается ГЦН петли сзакрытымБЗОК |
12,0 |
Начинается движение регулирующей группы |
23,5 |
Достигается максимальное давление в отсекаемом парогенераторе |
46,3 |
Достигается минимальное значение запаса до кризиса теплообмена |
99,0 |
Достигается мощность реактора 70 % от номинальной мощности |
100,0–500,0 |
Достигается полная стабилизация параметров РУ |
На рис. 4.2.1–4.2.3 представлены результаты расчета, откуда видно, что надежное охлаждение активной зоны реактора обеспечивается и минимальное значение коэффициента запаса до кризиса теплообмена будет не меньше допустимого значения.
123
Рис. 4.2.1. Изменение параметров первого и второго контуров при закрытии одного отсечного клапана со срабатыванием аварийной защиты
Рис. 4.2.2. Изменение температуры в активной зоне и уровня в ПГ и КД при закрытии одного отсечного клапана со срабатыванием аварийной защиты
124
Рис. 4.2.3. Изменение расходов по второмуконтуру при закрытии одного отсечного клапана со срабатыванием аварийной защиты
Теплотехническая надежность охлаждения активной зоны не нарушается.
Рассмотрение кривых изменения максимальной температуры топлива показывает, что максимальная температура топлива не
превышает 1650 С, а давление первого и второго контуров не превышает, соответственно, значений 16,3 и 8,25 МПа. Таким образом, приемочные критерии по отсутствию плавления топлива и непревышению давления первого и второго контуров выше 115 % от расчетного выполняются.
Проведённый анализ показал, что с учётом рассмотренных отказов оборудования исходное событие не будет приводить к более серьёзной обстановке. Рассматриваемый режим не переходит в аварийный, поскольку приемочные критерии для этого режима выполняются.
Заключение к разд. 4.2. Результаты проведенного расчетного анализа показывают, что в данном режиме выполняются приёмочные критерии табл. 1.1.1 для рассматриваемого режима.
125
4.3. Режим потери нормального расхода питательной воды, включая полное прекращение
Причины и идентификация события. Потеря нормального расхода питательной воды включая его полное преращение (за исключением разрыва трубопровода питательной воды) может произойти в результате отключения питательных насосов или в результате закрытия арматуры на линии основной питательной воды.
В настоящем разделе рассматривается режим потери нормального расхода питательной воды во все четыре ПГ.
Данное нарушение приводит к ухудшению теплопередачи между первым и вторым контурами и повышению давления в активной зоне.
Нежелательным последствием этого режима является возможность возникновения кризиса теплообмена и перегрева топлива в активной зоне, а также снижает уровень котловой воды в парогенераторах.
Этот режим рассматривается как вариант 1.
В варианте 2 дополнительно предполагается наложение события обесточивания АЭС. Режимы приведены на рис. 4.3.1–4.3.5.
G, 104 кг/с
t, 102 с
Рис. 4.3.1. Расход теплоносителя на выходе а.з. (вариант 2)
126
P, 107 Па
t, 102 с
Рис. 4.3.2. Давление на выходе из а.з. (вариант 2)
H, м
t, 101 с
Рис. 4.3.3. Уровень в КД(вариант 2)
127
H, м
t, 101 с
Рис. 4.3.4. Уровни в парогенераторах (вариант 2).
Потеря нормального расхода питательной воды с обесточиванием АС
T, 101 С
t, 101 с
Рис. 4.3.5. Максимальная температура оболочек (вариант 2)
128
Критерии оценки безопасности. Обоснование безопасности РУ в режиме потери нормального расхода питательной воды проводится на основе анализа выполнения приемочных критериев для нарушения нормальных условий эксплуатации, приведенных в табл. 1.1.1.
Последовательность событий и работа систем. При прекра-
щении подачи питательной воды во все четыре парогенератора по достижении уставки по снижению уровня в ПГ отключаются все ГЦН. Происходит срабатывание АЗ по факту отключения ГЦН.
По снижению уровня в ПГ на 900 мм от номинального значения на 124 с процесса подается аварийная питательная вода в ПГ первой петли, а на 180 с – в остальные парогенераторы.
Наложение обесточивания АЭС происходит в момент достижения сигнала на АЗ по отключению ГЦН. В результате обесточивания АЭС не работают БРУ-К, система подпитки-продувки первого контура, впрыск и ТЭН КД. По сигналу обесточивания собственных нужд с задержкой 2 с автоматически осуществляется ступенчатый запуск систем безопасности. В настоящем варианте учитывается отказ, являющийся следствием обесточивания АЭС, – отказ на запуск одного дизель-генератора, и, вследствие этого, отказ на запуск одного АПЭН. Задержка на подачу воды в парогенераторы от АПЭН после обесточивания АЭС составляет 2 мин.
Хронологическая последовательность событий для рассматриваемого режима без наложения обесточения АЭС приведена в табл. 4.3.1.
Через 30,0 с с начала процесса весовой уровень в парогенераторах снижается на 500 мм. По этому сигналу отключаются все ГЦН. На 31,7 с процесса с учетом соответствующей задержки срабатывает АЗ по факту отключения ГЦН. Мощность реактора снижается до уровня остаточных тепловыделений. СК ТГ закрываются через 5 с после срабатывания АЗ.
В связи с тем, что работа не учитывается, весовой уровень продолжает снижаться. По снижению уровня в ПГ на 900 мм от номинального значения на 124 с процесса подается питательная вода в ПГ первой петли, а на 180 с – в остальные парогенераторы.
Подача питательной воды от АПЭН в четыре парогенератора приводит к повышению уровня в ПГ и обеспечивает расхолаживание реакторной установки и снижение температуры теплоносителя и давления в первом контуре.
129