Белозеров В.И., Жук М.М., Гераскин Н.И. Аварийные и переходные режимы на АЭС с реактором ВВЭР-1000

Снижение расхода теплоносителя через реактор вызывает дополнительный рост температур теплоносителя после восстановления исходного уровня в ПГ, после чего температура теплоносителя стабилизируется. Давление в первом контуре повышается, достигая на 34 с процесса максимального значения, равного 17,6 МПа и дальше не превышает величину расчетного давления в первом контуре (17,6 МПа).

Повышение давления во втором контуре, вызванное прекращением подачи питательной воды в четыре ПГ, приводит к срабатыванию на 30,6 с БРУ-А. Работой БРУ-А давление во втором контуре снижается и поддерживается равным давлению регулирования БРУ-А.

Отсутствие работы БРУ-К приводит к тому, что величина максимального давления во втором контуре составляет 7,75 МПа и достигается на 45 с процесса, что не превышает величину расчетного давления во втором контуре (7,84 МПа).

Наименьшее значение коэффициента запаса до кризиса теплообмена получается для кривой 1 и составляет 1,22 на 31,9 спроцесса.

130

Максимальное значение температуры оболочки твэл составляет 357,5 С. Максимальное значение температуры топлива не превышает начального значения.

На рис. 4.3.6–4.3.8 представлены результаты расчета режима прекращения подачи питательной воды в четыре парогенератора.

Рис. 4.3.6. Изменение мощности и давления в первом и втором контурах при прекращении подачи питательной воды в четыре парогенератора

Рис. 4.3.7. Изменение температуры на входе и на выходе из активной зоны при прекращении подачи питательной воды в четыре парогенератора

131

Режим потери расхода питательной воды во все парогенераторы с отказом на срабатывание УРБ и характеризуется снижением уровня воды в парогенераторах, ухудшением теплопередачи между первым и вторым контурами, повышением температуры теплоносителя первого контура и давления в первом и втором контурах.

Закрытие стопорных клапанов ТГ приводит к резкому повышению давления во втором контуре. Повышение давления вызывает открытие на 30,6 с процесса БРУ-А и на 37,6 с – контрольных ИПУ ПГ. Максимальное значение давления второго контура достигается

на 38,0 с и составляет 8,25 МПа. Работа БРУ-А и ИПУ ПГ снижает давление во втором контуре, после закрытия на 47,0 с ИПУ ПГ, давление поддерживается равным давлению регулирования БРУ-А.

Отношение максимального давления во втором контуре к расчетному (7,84 МПа) составляет 1,05.

133

Вследствие отключения ГЦН происходит резкое уменьшение расхода теплоносителя через активную зону реактора. Снижение теплоотвода от первого контура приводит к повышению параметров теплоносителя первого контура. Высокая температура тепло-

носителя на выходе из реактора ( 330,9 С) вызывает повышение давления в первом контуре, максимальное значение которого, равное 18,32 МПа, достигается на 34,3 с процесса, что приводит к открытию на 33,5 с процесса контрольного ИПУ КД. Работой ИПУ КД и снижением мощности после срабатывания АЗ давление в первом контуре снижается и после переходного процесса, вызванного влиянием второго контура, стабилизируется.

Отношение максимального давления в первом контуре к расчетному (17,6 МПа) составляет 1,04.

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.

На 150 с процесса через 120 с с момента обесточивания подается питательная вода в парогенераторы первой, третьей и четвертой петель. Подача питательной воды от АПЭН в три парогенератора приводит к повышению уровня в ПГ и обеспечивает расхолаживание реакторной установки и снижение температуры теплоносителя и давления в первом контуре.

Снижение расхода теплоносителя через реактор вызывает дополнительный рост температур теплоносителя после восстановления исходного уровня в ПГ, после чего температура теплоносителя стабилизируется. Давление в первом контуре незначительно повышается и стабилизируется.

Минимальное значение коэффициента запаса до кризиса теплообмена получено для кривой 1 и составляет 1,22 на 31,9 с процесса и таким образом всегда превышает единицу и критерий 7 выполняется.

Максимальное значение температуры оболочки твэл составляет

360,0 С. Максимальное значение температуры топлива не превышает начального значения.

134

Температура топлива в рассмотренных режимах не достигает температуры плавления и, следовательно, выполняется требование приемочного критерия 8.

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) 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.

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. 4.3. Из результатов анализа следует, что в рассмотренном режиме обеспечивается выполнение требуемых приемочных критериев и характеризующих безопасность АЭС.

4.4. Режим отключения подогревателя высокого давления

Отключение подогревателей высокого давления (ПВД) снижает температуру питательной воды в парогенераторах с 220 С до при-

мерно 160 С, в результате чего давление в парогенераторах уменьшается. Регулирующие клапаны турбогенератора уменьшают расход пара на турбину, и нагрузка турбогенератора снижается примерно на двенадцать процентов от номинального значения. Нарушения охлаждения активной зоны реактора не происходит. Мощность реактора может возрасти до уставки на срабатывание предупредительной защиты первого рода, но после переходного процесса турбогенератор стабилизирует нагрузку на новом уровне. Теплотехническая надежность активной зоны безусловно обеспечивается.

135

паропровода происходит падение давления второго контура, приводящее к увеличению теплоотвода от первого во второй контур и расхолаживанию теплоносителя первого контура.

Рассматриваемый режим относится к категории проектных аварий. Анализ режима проведен с учетом возможного наложения обесточивания АЭС в наиболее неблагоприятный момент времени.

Критерии оценки безопасности. Обоснование безопасности РУ в данном режиме проводится на основе анализа выполнения приемочных критериев для аварийного режима, приведенных в табл. 1.1.1.

Последовательность событий и работа систем. Исходным со-

бытием исследуемой аварии является разрыв паропровода.

В анализе рассмотрено три варианта протекания режима с разрывом паропровода полным сечением, отличающихся наличием или отсутствием обесточивания АЭС, единичным отказом оборудования и исходным уровнем мощности реактора.

1. Рассмотрен режим разрыва паропровода ПГ на максимальнодопустимом уровне мощности реактора 104 % от номинальной с отказом на закрытие одного БЗОК ПГ и с наложением обесточивания АЭС.

2. Рассмотрен режим разрыва паропровода на уровне мощности 104 % от номинальной с отказом на закрытие одного из БРУ-А неаварийного ПГ. Отказ этого БРУ-А на закрытие после разрыва паропровода может рассматриваться как единичный отказ. Обесточение не предусматриается.

3. Рассмотрен режим разрыва паропровода на уровне мощности 104 % от номинальной с отказом на закрытие одного из БРУ-А неаварийного ПГ. Отказ этого БРУ-А на закрытие после разрыва паропровода может рассматриваться как единичный отказ. Обесточение предусматриается.

В табл. 5.1.1 приведены параметры рассмотренных вариантов, которые характеризуются наличием или отсутствием обесточивания АЭС, наличием или отсутствием отказа на закрытие БЗОК ПГ по сигналу течи второго контура.

137

В результате разрыва паропровода ПГ происходит падение давления второго контура, вследствие чего происходит увеличение теплоотвода из первого во второй контур и снижение температуры теплоносителя в петлях на входе в реактор. Максимальный расход пара в «течь» в начале процесса составляет около 2500 кг/с. Во всех рассмотренных вариантах в течение первых 3 с. c начала аварии достигается сигнал «разрыв паропровода» в паропроводе аварийного ПГ (снижение давления в паропроводе менее 4,9 МПа и увеличение разницы температуры насыщения первого и второго контура более 75 С). По этому сигналу происходит срабатывание АЗ и закрытие БЗОК на паропроводе соответствующего ПГ, а также производится запуск систем безопасности. При достижении давления в паропроводе ПГ менее 4,4 МПа и разницы температуры

насыщения первого и второго контуров более 75 С достигаются сигналы на отключение подачи питательной воды (закрытие запорной арматуры и регулирующего клапана) по основной и аварийной линии в данный ПГ и отключение ГЦН этой петли. В случае наложения обесточивания АЭС ГЦН отключаются по фактору обесточивания.

После срабатывания АЗ и отключения подачи питательной воды в неотсеченный от течи ПГ расхолаживание первого контура происходит до момента опорожнения неотсеченного от течи ПГ, а в случае отказа на закрытие одного БРУ-А до момента опорожнения ПГ с незакрытым БРУ-А. После опорожнения неотсеченных от течи ПГ начинается разогрев теплоносителя первого контура. В ре-

138

зультате закрытия БЗОК неаварийных ПГ происходит увеличение давления в этих ПГ, которое стабилизируется после открытия БРУ- А на паропроводах с отсеченными от течи ПГ. В случае прекращения подачи питательной воды во все ПГ оперативный персонал должен произвести восстановление подачи питательной воды в отсеченные от течи ПГ спустя 30 мин с начала аварии. После стабилизации уровня и давления в отсеченных от течи ПГ происходит стабилизация параметров первого и второго контура.

Аварийный режим с разрывом паропровода исследуется с наложением обесточивания АЭС в наиболее неблагоприятный момент времени. В результате обесточивания АЭС происходит выбег ГЦН, не работают впрыск в КД, ТЭН и система подпитки-продувки. Осуществляется ступенчатый запуск систем безопасности.

При моделировании используется перечень защит и блокировок, срабатывание которых происходит в ходе переходного процесса, они приведены в табл. 5.1.2.

Таблица 5.1.2

Перечень защит и блокировок, используемых в режиме разрыва паропровода

Результаты расчета. В результате разрыва паропровода ПГ происходит быстрое падение давление второго контура и увеличе-

139