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

ние физического уровня в парогенераторах, в результате 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. По этому сигналу происходит срабатывание АЗ и закрытие БЗОК на паропроводе соответствующего ПГ. 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.

Результаты расчетов по варианту 1. Рассмотрен режим разрыва паропровода с наложением обесточивания АЭС на 3 с аварии, вследствие чего происходит отключение всех ГЦН и происходит запуск систем безопасности. Срабатывание АЗ консервативно принято на 5 с аварии. В отличие от быстрого изменения давления в аварийном ПГ, давление в неаварийных ПГ падает значительно медленнее. При достижении давления в неаварийных ПГ менее 4,9 МПа закрытие БЗОК неаварийных ПГ не происходит, так как разница температур насыщения первого и второго контуров не

превышает 75 С. Достижение этой температуры имеет место лишь на 125 с аварии при давлении в неаварийных ПГ 1,2 МПа. Вследствие этого происходит полное прекращение подачи питательной воды в неаварийные ПГ по сигналу снижения давления в паропроводах ПГ менее 4,4 МПа и разницы температур насыщения первого

и второго контуров более 75 С. В результате быстрого снижения давления второго контура и увеличения теплового потока от первого контура ко второму происходит быстрое снижения давления первого контура. После 60 с аварии начинается подача борного раствора от насосов аварийного впрыска бора и емкостей САОЗ. К 70 с аварии аварийный ПГ практически полностью осушается, в результате чего теплоотвод от первого контура прекращается и начинается его разогрев.

Минимальная температура теплоносителя первого контура в холодной нитке петли составляет 190 С. После опорожнения ава-

140

рийного ПГ наличие остаточных тепловыделений приводит к значительному разогреву первого контура вплоть до давления открытия ИПУ КД на 3000 с аварии. Через 1 ч с начала аварии происходит заполнение КД теплоносителем первого контура и начинается истечение пароводяной смеси через ИПУ КД. В это же время происходит практически полное осушение всех ПГ.

Предполагается, что оператор начинает подачу питательной воды только в один ПГ первой петли через 1 ч с начала аварии. Подача питательной воды от АПЭН только в один ПГ предотвращает разогрев теплоносителя и стабилизирует параметры первого и второго контура. Для предотвращения срабатывания ИПУ КД и его заполнения теплоносителем оператор должен начать действия по обеспечению подачи питательной воды в неаварийные ПГ не позднее 2700 с с момента аварии.

H, м

t, 101 с

Рис. 5.1.1. Уровни в парогенераторах (вариант 1). Разрыв паропровода с наложением обесточивания АЭС

141

T, 102 С

t, с

Рис. 5.1.2. Максимальные температуры топлива (вариант 1). Разрыв паропровода с наложением обесточивания АЭС

T, 102 С

t, 102 с

Рис. 5.1.3. Максимальная температура оболочки (вариант 1)

142

Хронологическая последовательность событий разрыва паропровода в варианте 1 приведена в табл. 5.1.3.

Таблица 5.1.3

Хронологическая последовательность событий разрыва паропровода на уровнемощности 104 % от номинальной, с наложениемобесточивания АЭС и с отказом на закрытие одного БЗОК (вариант 1)

0Установка работает на четырех ГЦН. Мощность реактора – 104 % от номинальной. Начинается разрыв паропровода с максимальным сечением

0,3 Достижение максимального сечения течи

2,2 Момент достижения уставки на срабатывание АЗ и закрытия БЗОК на паропроводе аварийного ПГ по сигналу «разрыв паропровода» (совпадение сигналов снижения давления в паропроводе ПГ менее 4,9 МПа и разницы температуры насыщения первого и второго контура более 75 С). Момент срабатывания АЗ консервативно принят с задержкой 2,8 c. Принят отказ БЗОК и обратногоклапана аварийного ПГ на закрытие

3,0 Достижение сигнала на отключение ГЦН и на отключение подачи питательной воды в аварийный ПГ по сигналу «разрыв паропровода» (давление в паропроводе ПГ менее 4,4 МПа и разницы температур насыщения первого и второго контура более 75 C). Принимается обесточивание АЭС, вследствие чего не работают БРУ-К, впрыск в КД, ТЭН, насосы подпитки первого контура. Происходит отключение всех ГЦН и запуск систем безопасности

5,0 ПС СУЗ начинают движение в активную зону. Начало отключения питательных насосов из-за наличия обесточивания

9,0 ПС СУЗ полностью опущены в активную зону

15,2 Прекращение подачи питательной воды в ПГ из-за обесточивания АЭС

65 Начало подачи борного раствора насосами аварийного впрыска бора 73–80 Подача борного раствора в первый контур от емкостей САОЗ

70Полное осушение аварийного ПГ. Достижение минимальной температуры в холодной нитке аварийной петли 190 C и начало разогрева первого контура

125,0 Достижение сигнала на отключение подачи питательной воды и отключение ГЦН в неаварийных ПГ по сигналу «разрыв паропровода» (давление в паропроводе ПГ менее 4,4 МПа и разницы температур насыщения первого и второго контура более 75 C) с учетом задержки на прохождение сигнала

135 Полное закрытие БЗОК в неаварийных ПГ

1750 Начало работы БРУ-А на неаварийных ПГ. Снижение уровня в неаварийных ПГ

143

В вариантах 2–3 рассмотрены режимы разрыва паропровода до обратного клапана с дополнительным отказом одного БРУ-А на неаварийном ПГ.

Давление открытия БРУ-А на паропроводе ПГ первой петли принято с учетом отклонений в меньшую сторону 7,06 МПа, давление открытия БРУ-А на остальных паропроводах ПГ с учетом отклонения в большую сторону – 7,26 МПа. В этом случае открытие БРУ-А происходит только на паропроводе первой петли. Минимальная температура теплоносителя в холодных нитках петель в

варианте 2 составляет 208 С, в варианте 3–195 С. В варианте 2 стабилизация давления первого контура достигается через 1200 с начала аварии за счет работы системы подпитки-продувки. В варианте 3 давление первого контура начинает стабилизироваться к 1600 с с начала аварии. Для исключения роста давления первого контура после 1800 с оператор должен приступить к плановому расхолаживанию первого контура.

Хронологические последовательности событий для вариантов 2 и 3 приведены в табл. 5.1.4 и 5.1.5.

Таблица 5.1.4

Хронологическая последовательность событий разрыва паропровода на уровнемощности 104 % от номинальной (вариант 2)

0Установка работает на четырех ГЦН. Мощность реактора – 104 % от номинальной. Начинается разрыв паропровода с максимальным сечением

0,3 Достижение максимального сечения течи. Начало закрытия обратного клапана

0,7 Полное закрытие обратного клапана

144

800Практически полное опорожнение ПГ с незакрытым БРУ-А на первой петле

2400 Повторное открытие БРУ-К

3600 Стабилизация основных параметров. Окончание расчета

145

Результаты проведенного расчетного анализа показывают, что давление первого и второго контуров не превышают 115 % от расчетных значений.

Рассматриваемая авария не приводит к более серьезной аварии без дополнительного отказа в случае вмешательства оператора в течение 1 ч. При принятых уставках на отключение подачи питательной воды для обеспечения теплоотвода остаточных тепловыделений не позднее, чем через 1 ч с начала аварии, оператор должен проконтролировать обеспечение подачи питательной воды в неаварийные ПГ и восстановить ее в случае отсутствия. Для исключения срабатывания ИПУ КД целесообразно восстановить подачу питательной воды в неаварийные ПГ и начать действия по снижению давления первого контура не позднее 45 мин с начала аварии. При этом стабилизация температурного режима первого контура обеспечивается даже при подаче питательной воды от АПЭН в один ПГ.

Охлаждение первого контура обеспечивается подачей питательной воды в неаварийные парогенераторы и работой сбросных устройств второго контура.

Во всех рассмотренных вариантах кризис теплообмена отсутствует (минимальный запас до кризиса не менее 1,05), энтальпия топлива не превышает 586 Дж/г и составляет 400 Дж/г, плавление топлива отсутствует, так как максимальная температура топлива не

превышает в рассмотренных вариантах 1900 С.

Таким образом, приемочные критерии 1, 2, 4, 8–10, приведенные в табл. 1.1.1, выполняются.

Заключение к разд. 5.1. Из результатов анализа следует, что в рассмотренном режиме обеспечивается выполнение требуемых приемочных критериев, характеризующих безопасность АЭС.

5.2. Режим непосадки ИПУ ПГ

Причины возникновения событий. Здесь представлен анализ аварии непосадки импульснопредохранительного устройства парогенератора (ИПУ ПГ), клапана быстродействующей редукционной установки для сброса пара в атмосферу (БРУ-А), клапана быстродействующей редукционной установки для сброса пара в конденсаторы (БРУ-К). Рассматриваемый режим может произойти

147

вследствие отказа в системе поддержания давления второго контура или неисправности самих клапанов.

Режим относится к проектным авариям, которые могут произойти в период эксплуатации блока.

Данная авария может быть идентифицирована по следующим признакам:

снижение давления в парогенераторе;

снижение температуры теплоносителя в холодных нитках пе-

тель;

снижение давления в первом контуре.

Критерии оценки безопасности. Анализ безопасности в рас-

смотренном режиме выполнен с учётом приёмочных критериев 1– 10 для режимов проектных аварияй, приведенных в табл. 1.1.1.

Основные блокировки или уставки, вызывающие срабатывание систем безопасности и оборудования, даны в табл. 5.2.1.

Последовательность событий и работа систем. В результате непредусмотренного открытия и последующей непосадки ИПУ ПГ происходит истечение пара из парогенератора в атмосферу, которое сопровождается снижением давления в парогенераторах, снижением температуры теплоносителя на входе в реактор, снижением давления в первом контуре.

В анализе рассмотрен режим непосадки ИПУ ПГ с учетом полного обесточивания АЭС в неблагоприятный момент протекания процесса. Для этого варианта принято, что одновременно с непосадкой ИПУ ПГ происходит обесточивание АЭС, в результате чего ГЦН теряют электропитание и начинается их механический выбег. Расход теплоносителя через активную зону снижается и происходит ухудшение теплоотвода от активной зоны.

Снижение мощности реактора от начальной величины до уровня остаточных тепловыделений осуществляется аварийной защитой реактора.Предусмотренные в проекте системы безопасности обеспечивают останов реактора, послеаварийное охлаждение активной зоны и перевод реакторной установки в безопасное состояние.

При непредусмотреном открытии клапанов ИПУ ПГ, БРУ-А, БРУ-К из парогенераторов отводится дополнительный пар, в результате чего давление в парогенераторе уменьшается. При отрицательных коэффициентах реактивности по температуре теплоносителя и при отказах системы регулирования турбогенератора на

148

поддержание постоянного давления в ГПК (турбогенератор отбирает пар из ПГ номинальным расходом) мощность реактора возрастает до уставки на срабатывание аварийной защиты реактора. Закрытие стопорных клапанов ТГ после срабатывания аварийной защиты реактора приводит к некоторому увеличению давления в ГПК, но продолжающийся отвод пара из аварийного ПГ снижает давление в ПГ до уставок за закрытие БЗОК и на прекращение подачи питательной воды (как нормальной, так и аварийной) в неисправный ПГ.

149