Добавил:
okley
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Курсовой проект 5 кафедра (спецы 4 курс) / 175_Основы обеспечения безопасности АЭС
.pdf
101
При проектировании систем (элементов) АС и РУ должно от-
даваться предпочтение системам (элементам), устройство ко-
торых основано на пассивном принципе действия и свойствах
внутренней самозащищенности (саморегулирование, тепловая
инерционность, естественная циркуляция и другие естествен-
ные процессы), а также на реализации принципа безопасного
отказа.
Принцип безопасного отказа — принцип, в соответствии с ко-
торым при отказе системы или элемента атомная станция (блок
АС) переходит в безопасное состояние без необходимости ини-
циировать какие-либо действия через управляющую систему
безопасности. (Например, аварийный останов реактора должен
обеспечиваться независимо от наличия и состояния источников
электроснабжения.)
Пассивная система (элемент) — система (элемент), функцио-
нирование которой связано только с вызвавшим ее работу собы-
тием и не зависит от работы другой системы (элемента), например
управляющей системы, системы электроснабжения.
3.3. Защитные системы безопасности
Защитные системы (элементы) безопасности (ЗСБ) – это си-
стемы (элементы) безопасности, предназначенные для исполне-
ния функции по предотвращению или ограничению повреждения
ядерного топлива, оболочек твэлов, оборудования и трубопрово-
дов, содержащих радиоактивные вещества (НП-001-15).
ЗСБ непосредственно исполняют функции безопасности по за-
щите от повреждения первых трех физических барьеров на пути
распространения радиоактивных веществ. Для защиты 4-го барье-
ра (герметичное ограждение) предназначены локализующие си-
стемы безопасности.
Системы безопасности и технические средства по управлению
ЗПА обеспечивают выполнение трех фундаментальных функций
(целей) безопасности:
• прекращение реакции деления и поддержание реактора
в подкритическом состоянии (управление реактивностью);
102
• отвод остаточных тепловыделений от ядерного топлива,
расположенного в реакторе и БВ, к конечному поглоти-
телю;
• локализация активности в границах физических барьеров.
Ужесточение требований к безопасности привело к необходи-
мости реализации в современных проектах АС ряда новых систем
безопасности по отношению к проекту В-320.
В табл. 3.1 представлены защитные функции и системы безо-
пасности энергоблоков типа ВВЭР-1000 (1 очередь Тяньваньской
АЭС), ВВЭР-1200 (НВАЭС-2 и ЛАЭС-2) и ВВЭР-ТОИ (Курская
АЭС-2).
Сравнительный анализ ЗСБ проектов В-320, В-491, В-392М,
В-510 представлен в табл. 3.2.
САОЗ ВД (НД) – система аварийного охлаждения активной
зоны высокого (низкого) давления. Активная часть САОЗ пред-
назначена для подачи раствора борной кислоты в систему тепло-
носителя реактора при авариях с потерей теплоносителя во всем
спектре проектных течей вплоть до течи Ду 850 мм. Комбинации
подключения системы к первому контуру в проектах могут отли-
чаться.
ГЕ-1 – пассивная часть системы аварийного охлаждения ак-
тивной зоны. ГЕ-1 предназначена для подачи в реактор раствора
борной кислоты при давлении в первом контуре менее 5,9 МПа
в проектных авариях с потерей теплоносителя до подключения
низконапорных насосов САОЗ НД.
САВБ — система аварийного ввода бора, предназначена для:
• впрыска раствора борной кислоты в КД при авариях с течью
из первого контура во второй, для быстрого снижения дав-
ления в первом контуре (в проектах В-412, В-491, В-392М,
В-510);
• подачи в первый контур раствора борной кислоты для бы-
строго перевода реакторной установки в подкритическое
состояние в режимах с отказом аварийной защиты реактора
(режимы ATWS
5
);
5
ATWS — Anticipated Transients Without Scram.
103
Таблица 3.1. Защитные функции и системы безопасности энергоблоков типа
ВВЭР-1000 (1 очередь Тяньваньской АЭС), ВВЭР-1200 (НВАЭС-2 и ЛАЭС-2)
и ВВЭР-ТОИ (Курская АЭС-2)
Цель безопасности Функции управления Системы безопасности
Управление реактивностью Аварийное прекращение
реакции деления
• Система приводов СУЗ;
• Система аварийного ввода бора;
• Отсечная арматура ПГ по
питательной и продувочной
воде
1
Обеспечение подкритичности
в остановленном состоянии
Аварийный отвод тепла от
ядерного топлива в активной
зоне реактора и в бассейне
выдержки к конечному
поглотителю
Поддержание запаса
теплоносителя в реакторе
• Система аварийного охлаждения
активной зоны (САОЗ): активная
и пассивная части
2
;
• Система хранения борированной
воды
3
Отвод тепла от 1-го контура
и зоны локализации аварии
к теплообменникам систем
безопасности
Отвод тепла от 1-го контура
через ПГ
• Система аварийного
расхолаживания ПГ (НВАЭС-2,
ВВЭР ТОИ)
4
;
• Система аварийной питательной
воды (ВВЭР-1000, ЛАЭС-2)
БРУ-А;
• Система пассивного отвода
тепла от ПГ (НВАЭС-2, ЛАЭС-2 и
ВВЭР-ТОИ)
Поддержание запаса
теплоносителя в ПГ
• БЗОК;
• Отсечная арматура ПГ по
питательной и продувочной
воде;
• АПЭН (ВВЭР-1000, ЛАЭС-2)
Защита 1-го контура от
превышения давления и
хрупкого разрушения
• АЗ по высокому давлению над
активной зоной;
• ИПУ КД (работают от
электромагнитного клапана
по сигналам от управляющей
системы безопасности и от
пружины)
Защита 2-го контура от
превышения давления
• БРУ-А;
• АЗ по высокому давлению в ПГ;
• ПК ПГ (работают от
электромагнитного клапана
по сигналам от управляющей
системы безопасности и от
пружины)
104
Цель безопасности Функции управления Системы безопасности
Отвод тепла от
бассейна выдержки к
теплообменникам систем
безопасности
• Системы охлаждения
топливного бассейна
5
;
• САОЗ НД
5
Аварийная подпитка БВ • Спринклерная система или САОЗ
НД
6
Отвод тепла от
теплообменников систем
безопасности к конечному
поглотителю
• Система промконтура
ответственных потребителей;
• Система технической воды
ответственных потребителей
реакторного отделения
1
Отсечная арматура ПГ необходима для ограничения ввода положительной реактивно-
сти при неуправляемом расхолаживании РУ через 2-й контур при течах в неотключае-
мой от ПГ части
2
Пассивная часть САОЗ различается для различных проектов:
ВВЭР-1000 и ЛАЭС-2 — ГЕ САОЗ;
НВАЭС-2 — ГЕ 1 ступени и ГЕ 2 ступени;
ВВЭР-ТОИ — ГЕ 1 ступени, ГЕ 2 ступени и ГЕ 3 ступени.
3
В проекте НВАЭС-2 в качестве запаса борированной воды для насосов САОЗ исполь-
зован избыточный объем бассейна выдержки (750 м
3
).
В проекте ЛАЭС-2 – два бака, расположенные внутри ЗО.
В проекте первой очереди Тяньваньской АЭС (ВВЭР-1000) баки САОЗ расположены
вне ЗО – в здании систем безопасности;
4
Схемы отвода тепла от теплоносителя 1 контура через ПГ различаются для различных
проектов:
ВВЭР-1000. Только активная система — система аварийной питательной воды ПГ и
БРУ-А. СПОТ ПГ отсутствует.
НВАЭС-2 и ВВЭР-ТОИ. Активная система — САР ПГ. Пассивная система – СПОТ ПГ.
ЛАЭС-2. Активная система — система аварийной питательной воды и БРУ-А.
Разомкнутый контур: путем сброса пара через паросбросные устройства (при наличии
избыточного давления в ПГ и температуре теплоносителя 1 контура более 130 °С) и од-
новременной подпитки ПГ химобессоленной водой с помощью насосов аварийной пи-
тательной воды (АПЭН).
Пассивная система — СПОТ ПГ.
Замкнутый контур. Теплообменники СПОТ ПГ расположены в баках с водой, которая
нагревается и постепенно выкипает. Запаса воды хватает на 24 часа. Возможна аварий-
ная подпитка баков.
5
Система охлаждения топливного бассейна и САОЗ НД имеют разные теплообменники;
6
При авариях с локализацией ЗО отвод тепла от бассейна выдержки осуществляется в
испарительном режиме. По мере выкипания необходима аварийная подпитка БВ. Ава-
рийная подпитка БВ производится:
НВАЭС-2 – от спринклерной системы или от САОЗ НД;
ЛАЭС-2 – от 2-канальной системы охлаждения топливного бассейна или от двух кана-
лов спринклерной системы, использующей теплообменники САОЗ.
Окончание табл. 3.1
105
• подачи в первый контур раствора борной кислоты для
создания необходимой степени подкритичности реакто-
ра в режиме потери электроснабжения собственных нужд
энергоблока и отсутствии течи из 1-го контура.
САРПГ/САПВ — система аварийного расхолаживания паро-
генераторов/система аварийной питательной воды (совместно
с БРУ-А) предназначена для отвода остаточных тепловыделений
активной зоны реактора и расхолаживания РУ при нарушени-
ях нормальной эксплуатации, связанных с обесточиванием соб-
ственных нужд или потерей возможности нормального отвода
тепла по 2-му контуру, включая течи паропроводов и питатель-
ных трубопроводов ПГ, в аварийных ситуациях, связанных с раз-
уплотнением 1-го контура, в том числе при течи теплоносителя
из 1-го контура во 2-й контур.
ГЕ-2 (СПЗАЗ) — система пассивного залива активной зоны.
В проектах В-412, В-392М и В-510 наличие ГЕ-2 позволяет пре-
дотвратить развитие рассматриваемого события в тяжелую стадию
как с отказом активной части САОЗ в условиях работоспособно-
сти ДГ, так и в случае полного обесточивания (blackout) как мини-
мум в течение 24 ч.
СПОТ — система пассивного отвода тепла от парогенераторов
(СПОТ ПГ) предназначена для отвода остаточного тепла актив-
ной зоны конечному поглотителю через второй контур при запро-
ектных авариях.
Таблица 3.2. Сравнительный анализ ЗСБ проектов В-320, В-491, В-392М, В-510
В-320 В-491 (ЛАЭС-2)
В-392М
(НВАЭС-2)
В-510 (КуАЭС-2)
САОЗ ВД + + + +
САОЗ НД + + + +
ГЕ-1 + + + +
САВБ + + + +
САРПГ/САПВ –/+ –/+ +/– +/–
СПЗАЗ (ГЕ-2) – – + +
СПОТ – + + +
ГЕ-3 – – – +
106
ГЕ-3 — система пассивного залива активной зоны (гидроем-
кости третьей ступени). В проектах В-412, В-392М они отсут-
ствуют. В проекте В-510 наличие ГЕ-3 позволяет предотвратить
развитие рассматриваемого события в тяжелую стадию как с от-
казом активной части САОЗ в условиях работоспособности ДГ,
так и в случае полного обесточивания (blackout) как минимум
в течение трех суток.
3.3.1. Защитные системы безопасности
проекта В-320 (ВВЭР-1000)
Защитные системы безопасности энергоблоков типа ВВЭР-
1000 (проект В-320) представлены в табл. 3.3.
Аварийная остановка реакторов типа ВВЭР-1000 осущест-
вляется двумя независимыми системами: электромеханической
СУЗ и системой ввода бора. Эффективность систем аварийной
остановки измеряется вносимой отрицательной реактивностью
и должна быть достаточной для перевода активной зоны реактора
в подкритическое состояние.
СУЗ совмещает функции систем нормальной эксплуатации
и систем безопасности. Основными элементами СУЗ (рис. 3.3) яв-
ляются рабочие органы в виде стержней, содержащих поглотитель
нейтронов и шаговые электромагнитные приводы.
Опускание рабочих органов в активную зону происходит под
собственным весом при снятии сигналом аварийной защиты пи-
Таблица 3.3. Основные защитные системы безопасности энергоблоков типа
ВВЭР-1000
Наименование защитной системы
безопасности
Функции, выполняемые защитной системой
безопасности
Система аварийной остановки реактора (СУЗ +
система ввода бора)
Перевод реактора в подкритическое состояние
Система аварийного охлаждения активной
зоны (САОЗ)
Компенсация потери теплоносителя и отвод
тепла от активной зоны при авариях
с разгерметизацией первого контура
Система защиты первого и второго контуров
от превышения допустимого предела
по давлению
Предотвращение превышения давления
в первом и втором контурах свыше
допустимого предела по условиям прочности
конструкции
107
тания с электромагнитного привода. Сигналы аварийной защиты
формируются управляющей системой безопасности по показани-
ям аппаратуры контроля физических и теплотехнических параме-
тров активной зоны реактора.
Для исключения отказов по общей причине в реакторах типа
ВВЭР-1000 применяется вторая система иного принципа дей-
ствия — система ввода бора, которая подает специальными на-
сосами раствор борной кислоты H
3
BO
3
с концентрацией 40 г/кг
на всас насосов продувки-подпитки первого контура из баков за-
паса борной кислоты.
При аварии с потерей электроснабжения собственных нужд
энергоблока система аварийного ввода бора высокого давления
САВБ ВД (рис. 3.4) подает раствор борной кислоты H
3
BO
3
с кон-
центрацией 40 г/кг в холодный трубопровод ГЦТ из баков аварий-
ного запаса борной кислоты.
Рис. 3.3. СУЗ реактора типа ВВЭР-1000
108
После срабатывания системы аварийной остановки реактора
в течение длительного времени продолжается остаточное тепло-
выделение, которое необходимо отводить от активной зоны. Для
ВВЭР-1000 остаточное тепловыделение после останова реактора
снижается до ~2% номинальной мощности через 5 мин, до ~1% —
через 2 ч и по истечении суток становится меньше 1%.
При авариях с разгерметизацией первого контура и потерей те-
плоносителя остаточное тепловыделение отводится с помощью
САОЗ. В реакторах типа ВВЭР-1000 для аварийного охлаждения
активной зоны предусмотрено три системы, принципиальные
схемы которых представлены на рис. 3.4–3.6:
• САОЗ высокого давления (рис. 3.4) подает в РУ раствор бор-
ной кислоты в аварийных ситуациях, связанных с разуплот-
нением первого контура;
• пассивная часть САОЗ (рис. 3.5) подает в РУ раствор борной
кислоты H
3
BO
3
концентрацией 16 г/кг для охлаждения ак-
тивной зоны и ее залива в авариях с потерей теплоносителя
при снижении давления в первом контуре ниже 5,9 МПа;
«Горячая» нитка
«Холодная» нитка
Концентрация
борной кислоты
40 г/кг
Концентрация
борной кислоты
40 г/кг
V=15 м
3
V=15 м
3
V=650 м
3
Бак-приямок
защитной оболочки
САОЗ НД
Брызгальный
бассейн
Теплообменник
аварийного
расхолаживания
Задвижка закрытаНасос САОЗ ВДНасос аварийного ввода бора
Насос технической воды
Концентрация
борной кислоты
16 г/кг
САОЗ ВДСАВБ ВД
Рис. 3.4. Система аварийного ввода бора высокого давления (САВБ ВД) и САОЗ
высокого давления ВВЭР-1000
109
• САОЗ низкого давления (рис. 3.6) совмещает функции си-
стемы нормальной эксплуатации (расхолаживание первого
контура во время останова РУ и отвод остаточного тепловы-
деления при перегрузке топлива) и системы безопас ности
(отвод остаточного тепловыделения в авариях с потерей
теплоносителя при снижении давления в первом контуре
ниже 2,1 МПа).
Система защиты первого контура от превышения давления
[система компенсации давления (объема), рис. 3.7] обеспечива-
Рис. 3.5. Пассивная часть САОЗ ВВЭР-1000
110
ет сброс пара при P
1 контура
> 18,6 МПа через предохранительные
клапаны из компенсатора объема в барботер, а при Р
барботера
> 0,5
МПа — выброс пара из барботера под защитную оболочку. Си-
стема защиты второго контура от превышения давления включает
САОЗ ВД
Рис. 3.6. САОЗ низкого давления ВВЭР-1000
Соседние файлы в папке Курсовой проект 5 кафедра (спецы 4 курс)