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

Критерии оценки безопасности. Обоснование безопасности реакторной установки для рассматриваемых аварий с большими течами теплоносителя из первого контура проводится на основе анализа выполнения приемочных критериев. Общий перечень критериев приведен в табл. 2.1.1, однако для ситуации «больших» течей из списка критериев исключены те, которые относятся к повреждениям топлива (критерии 3, 6) и режимам крисиса теплоотдачи (критерий 7), которые для подобных ситуаций будут, конечно, нарушены.

60

Особенности расчетных моделей, режимов и принятые отка-

зы оборудования. Следует отметить некоторые особенности расчетных моделей, использованных для моделирования ситуаций.

В расчетах на основании экспериментальных данных принято, что условием разгерметизации оболочки твэла является достиже-

ние температуры оболочки величины 650–700 С и превышение давления газов в твэле над давлением теплоносителя более 2,0МПа. По достижению этих условий определяется момент разгерметизации оболочки твэла и блокирования проходного сечения в расчетных каналах активной зоны.

Для выявления наихудших условий охлаждения активной зоны в рассматриваемых авариях разрыва ГЦТ проведено варьирование ве-

личиной коэффициента расхода ( ) при истечении из короткого конца разорвавшегося трубопровода. Рассмотрены следующие значения

: 1,0; 0,8 и 0,6. Коэффициент расхода при истечении из длинного конца разорвавшегося трубопровода принимался равным 1,0.

При анализе аварии учитывались следующие отказы в работе оборудования:

застревание в крайнем верхнем положении одного наиболее эффективного органа регулирования;

отказ одного пассивного элемента – одной емкости САОЗ;

отказ одного ДГ, который приводит к отказу одного канала аварийного и планового расхолаживания, т.е. к несрабатыванию насоса аварийного впрыска бора и аварийного расхолаживания, а также одного АПЭН.

Учтено также отсутствие подачи от одного из четырех насосов

аварийного впрыска бора и аварийного расхолаживания из-за вывода в ремонт одного ДГ.

Таким образом, в расчете учитывается работа следующих каналов системы безопасности:

три канала пассивной системы (три емкости САОЗ с подачей воды от двух емкостей в НКС и от одной емкости в ВКС);

два канала активной системы: системы аварийного и планового расхолаживания (два насоса аварийного впрыска бора и два насоса аварийного расхолаживания с подачей воды в холодные и

горячие нитки расчетных циркуляционных петель 1 и 4);

61

два канала аварийной питательной воды с подачей воды двумя АПЭН в парогенераторы 1 и 4 расчетных циркуляционных петель.

При проведении расчетов учтено, что задержки в подаче воды насосами САОЗ в первый контур и АПЭН в ПГ после появления аварийного сигнала на их запуск (обесточивание АЭС) составляют 40 и 120 с, соответственно, которые включают в себя времена разворота ДГ и транспортное запаздывание.

Принято, что после опорожнения баков САОЗ происходит автоматическое переключение всех насосов САОЗ (аварийного впрыска высокого давления и насосов аварийного расхолаживания низкого давления) на забор теплоносителя, скапливающегося в приямке, и подачу его в первый контур.

Для выявления наихудших условий охлаждения активной зоны в рассматриваемой аварии разрыва ГЦТ на входе в реактор проведено варьирование следующими входными данными:

величиной коэффициента расхода ( ) при истечении из короткого конца разорвавшегося трубопровода;

количеством подаваемой воды из емкостей САОЗ в каждую из камер реактора. Для этого принимается отказ одной из емкостей, подключенных к НКР, либо отказ одной из емкостей, подключенных к СКР;

профилем энерговыделений по высоте активной зоны. Для этого рассмотрено два вида профиля: симметричный – с максимальным энерговыделением 448 Вт/см в центральной части по высоте твэла; с максимальным энерговыделением 360 Вт/см в верхней части по высоте твэла.

Анализ проведенных вариантных расчетов показал, что наихудшие условия охлаждения активной зоны в аварии разрыва ГЦТ на входе в реактор создаются при следующих условиях:

коэффициент расхода при истечении из короткого конца разорвавшегося трубопровода = 0,8;

произошел отказ одной из емкостей, подключенных к СКР;

профиль энерговыделений – симметричный.

Врезультате разрыва трубопровода и начала истечения воды происходит снижение давления в реакторе до давления, определяемого температурой насыщения воды в сборной камере реактора.

62

Истечение теплоносителя из нижней кмеры смешения реактора приводит к резкому снижению давления в ней и к движению потока теплоносителя через активную зону в обратном направлении. При снижении давления в верхней камере ниже уставки вырабатывается сигнал АЗ (через 0,031 с начала аварии).

С задержкой 1,05 с начинается движение органов СУЗ. Однако снижение мощности начинается раньше в связи с введением отрицательной реактивности из-за вскипания теплоносителя в активной зоне.

Снижение давления, срыв циркуляции теплоносителя в активной зоне приводят к ухудшению теплоотвода от нее, возникает кризис теплообмена на поверхности твэлов и начинается рост температуры их оболочек. При снижении давления в реакторе ниже давления в емкостях САОЗ начинается подача из них борного раствора, что вызывает некоторое снижениетемператур оболочек твэлов.

Последовательность событий и работа систем. Хронологиче-

ская последовательность событий (срабатывание систем и устройств), а также блокировки или уставки, вызывающие это срабатывание, для рассматриваемой аварии приведены в табл. 2.3.2.

Подача борного раствора насосами САОЗ в первый контур с учетом транспортного запаздывания начинается на 40 с от начала аварии. За счет поступления воды от САОЗ, с 10 с аварии начинается повторное заполнение реактора после его осушения примерно на 89 %. При опорожнении емкостей САОЗ, на 55 с аварии и переходе на подачу воды только от работающих насосов, увеличивается генерация пара за счет отвода тепла остаточных энерговыделений в активной зоне и аккумулированного тепла в металлоконструкциях первого и второго контуров. В результате этого на 90 с аварийного процесса происходит повторное осушение реактора. В период 100– 250 с, активная зона полностью осушена; расход теплоносителя через активную зону близок к нулю. Все эти факторы вызывают повторный разогрев оболочек твэлов.

Примерно с 400 с аварии начинается период устойчивого заполнения камер реактора и активной зоны. Анализ результатов расчета показывает, что к моменту окончания расчета расход течи компенсируется подпиткой, осуществляемой насосами САОЗ (около 500 кг/с); температура теплоносителя в первом контуре снизилась

до 110 С, а давление устанавливается на уровне 0,12 МПа. Таким

63

образом, создаются условия для охлаждения активной зоны – температура оболочек твэлов по всей зоне не превышает 110 С.

64

Дальнейшее расхолаживание РУ будет определяться снижающимся уровнем остаточных энерговыделений в активной зоне и подачей охлаждающей воды в первый контур насосами САОЗ. После опорожнения баков САОЗ, примерно на 1000 с от начала аварии, произойдет переключение насосов на забор воды из приямка.

При разрыве ГЦТ на входе в реактор происходит истечение теплоносителя с коэффициентом расхода, равным 0.8 из обоих концов разорвавшегося трубопровода (при симметричном профиле энерговыделений по высоте активной зоны).

Начальный расход течи из «холодного» патрубка (короткий конец) составляет 25 т/c, из длинного конца – 17 т/с. В дальнейшем расходы течи уменьшаются вследствие падения давления в первом контуре.

Изменение давления в активной зоне и температуры в центре твэл на первых секундах процесса представлено на рис. 2.3.1.

Изменение давлений, расходов и объемов воды в активной зоне представлено на рис. 2.3.1–2.3.5.

65

68

Рис. 2.3.9. Давление P первого контура и температура T в центре топлива для самого наряженного твэла при разрыве ГЦТ (на входе в реактор)

69