Добавил:
okley
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Курсовой проект 5 кафедра (спецы 4 курс) / 177_Атомные электростанции с реакторами типа ВВЭР_PWR
.pdf
Глава 1. Атомная энергетика
90
Проект В-491. Ленинградская АЭС-2
ВВЭР-1200/В491 это эволюционное развитие проекта ВВЭР-1000/В-428.
Проект В-491 имеет аналогичную по сравнению с В-392М реакторную
установку (табл. 1.24), однако наблюдаются значительные отличия в части:
• общей компоновки зданий и сооружений (рис. 1.18, 1.19)
• конфигурация систем безопасности (табл. 1.25).
В проекте В-491 реализована классическая структура систем безопас-
ности присущая эволюционным проектам, состоящая из четырех актив-
ных каналов аварийной подпитки первого контура в авариях с потерей
теплоносителя. Каждый канал включает насосы высокого, низкого давле-
ния и насос спринклерной системы контейнмента. Кроме того, в проекте
предусмотрены пассивные системы отвода тепла от реакторной установки
через парогенератор и из контейнмента (СПОТ ПГ и СПОТ ГО) к конеч-
ному поглотителю. Обе системы используют теплообменники, охлаждае-
мые водой, расположенные в баках с внешней стороны здания реакторного
отделения.
Так же как проект В-392М, проект В-491 в соответствии с принятыми
МАГАТЭ критериями относится к поколению III+. Первым энергоблоком
проекта В-491 является энергоблок № 1 Ленинградской АЭС-2.
1.24. Технические характеристикиРУ ВВЭР-1200 (проект В-491)
Мощность тепловая, МВт 3200
Расход теплоносителя через реактор (приработе четырех
ГЦН), м
3
/ч
88 000
Давление номинальное навыходе изактивной зоны, МПа 16,2±0,3
Температура теплоносителя вреакторе, °С
– навходе вактивную зону 298,6
– навыходе изактивной зоны 329,7
Диаметр твэлов, мм 9,1
Число ТВС вактивной зоне, шт. 163
Тип ТВС ТВС «АЭС-2006»
Количество приводовСУЗ вреакторе, шт 121
Тип привода СУЗ ШЭМ-3
1.6. Ретроспективный анализ развития технологии ВВЭР и PWR
91
. 1.18. Площадка Ленинградской АЭС-2
15
5
12
2
4
6
7
3
14
13
11
10
91
16
8
8
. 1.19. Типовая компоновка энергоблока проекта В-491.
1– здание реактора; 2– здание турбины; 3 – вентиляционная труба; 4– очистные
сооружения; 5– здание дизель-генератора энергоблока; 6– здание ядерной службы;
7– вспомогательное здание; 8– аварийная дизель-генераторная станция; 9– здание
безопасности (4поезда); 10– эстакада транспортного шлюза; 11– паровые камеры;
12– здание водоподготовки; 13– здание электроснабжения; 14– блочные трансфор-
маторы; 15– здание управления; 16– хранилище топлива
Глава 1. Атомная энергетика
92
1.25. Системы безопасностиРУ ВВЭР-1200 (проект В-491)
САОЗ высокого давления 4×100%
САОЗ низкого давления 4×100%
САОЗ высокого-низкого давления (совмещенная
двухканальная система высокого инизкого давления
снасосами-эжекторами свнутренним резервированием)
—
Система аварийного ввода бора 4×50%
Импульсно-предохранительные устройства компенсатора
давления
3
Система быстрого ввода бора —
Гидроемкости первой ступени 4×33%
Гидроемкости второй ступени —
Система аварийной питательной воды 4×100%
Система аварийного расхолаживания ПГ —
Система пассивного отвода тепла 4×33%
(водяное
охлаждение)
Импульсно-предохранительные устройства ПГ 2×4
Обратные клапаны напаропроводах —
Спринклерная система 4×50%
Герметичная оболочка Двойная
Пассивная система удаления водорода (рекомбинаторы
водорода)
+
Система удержания иохлаждения расплава активной зоны
(ловушка расплава)
+
ГЦН ГЦН-1391,
двухскоростной
Строительство Ленинградской АЭС-2 началось в октябре 2008 года.
Утром 8 декабря 2017 года в активную зону реактора энергоблока № 1 загру-
зили первую из 163 тепловыделяющих сборок — таким образом, был начат
физический пуск реактора. 8 января 2018 года завершились работы по сбор-
ке реактора — на свои штатные места встали блок защитных труб, верхний
1.6. Ретроспективный анализ развития технологии ВВЭР и PWR
93
блок, блок электроразводок, был завершен монтаж всех датчиков внутрире-
акторного контроля, закончены работы по теплоизоляции реактора.
6 февраля 2018 года в реакторе энергоблока № 1 началась управляемая
цепная реакция — реактор вышел на минимально контролируемый уровень
мощности. 16 февраля все испытания, проводимые на минимально контро-
лируемом уровне мощности, были выполнены в полном объеме.
9 марта 2018 года энергоблок № 1 Ленинградской АЭС-2 с реактором
ВВЭР-1200 проекта В-491 выдал первый ток в энергосистему, а 29 октября
он был принят в промышленную эксплуатацию.
По проекту В-491 успешно эксплуатируются энергоблоки № 1, 2
ЛАЭС-2 (референтный энергоблок) и блоки № 1, 2 Островецкой АЭС
(Белоруссия).
В стадии строительства/разработки находятся:
• АЭС «Пакш», блоки 5, 6 (Венгрия);
• Ленинградская АЭС-2, блоки 3, 4 (Россия);
• АЭС «Тяньвань», блоки 7, 8 (Китай);
• АЭС «Сюйдапу», блоки 3, 4 (Китай).
На основе этого проекта были разработаны новые, например В-522. АЭС
«Ханкикиви», блок 1 (Финляндия). Проект В-529. АЭС «Эль-Дабаа» блоки
1–4 (Египет).
Проект РУ В-448. ВВЭР-1500
В период 1997–2000 гт. институтами «Атомэнергопроект» (Москва
и Санкт Петербург) — генеральными проектировщиками, ОКБ
«ГИДРОПРЕСС» — главным конструктором реакторной установки, РНЦ
«Курчатовский институт» — научным руководителем проектов АЭС и РУ
проведены работы по определению возможности создания энергобло-
ка АЭС мощностью 1500 МВт(э) с реакторной установкой ВВЭР. Работы
проводились с учетом «Технических требований на энергоблок большой
мощности для широкомасштабного внедрения в период после 2010 года»,
разработанных в 1996 году ведущими организациями Министерства РФ
по атомной энергии.
На основе этих работ в 2000 году была завершена разработка «Концеп-
туального проекта реакторной установки ВВЭР-1500». Концепция безо-
пасности проектов РУ и АЭС соответствовала концепциям безопасности
проекта В-392. При этом предполагалось использовать результаты НИОКР,
выполняемых в обоснование проектов В-392, для обоснования этого проек-
та с учетом масштабного фактора. В отношении повышения экономической
эффективности проект был ориентирован на выполнение требований EUR
в полном объеме. Информация по этому проекту приводится в табл. 1.26.
Глава 1. Атомная энергетика
94
1.26. Перечень параметров, характеристик ицелевых показателей
проекта В-448
Установленная номинальная мощность энергоблока, МВт 1550
Номинальная тепловая мощность реактора, МВт 4250
Давление теплоносителя первого контура, МПа 15,7
Давление пара впарогенераторах, МПа 7,34
Температура теплоносителя навходе вреактор приработе
наноминальной мощности, °С
297,7
Температура теплоносителя навыходе изреактора вциркуляци-
онные петли приработе наноминальной мощности, °С
330
Коэффициент полезного действия, нетто,% 35,7
Время эффективного действия пассивных систем безопасности
иуправления авариями без вмешательства оператора
ипотребности вэлектроэнергии, час
72
В результате выполненного комплекса работ по расчетно-эксперимен-
тальному обоснованию проекта разработана документация базового про-
екта РУ (~70%) в объеме, необходимом для получения лицензии на начало
строительства, отработана технология изготовления корпуса реактора и из-
готовлены полномасштабные опытные обечайки.
В 2006 г. разработка проекта была прекращена в связи с ориентацией
промышленности на производство оборудования по проектам РУ В-392М
и В-491 для АЭС-2006.
Проект РУ В-407. ВВЭР-640
Особенностью проекта РУ с реактором ВВЭР-640 (В-407) является
преодоление проектных аварий системами безопасности, основанными
на пассивных принципах, что позволяет увеличить время поддержания РУ
в безопасном состоянии в условиях аварии с полной потерей электроснаб-
жения, как минимум до 72 ч.
Кроме того, концепция проектов РУ и АЭС основана на удержании ко-
риума в корпусе реактора при тяжелых ЗПА за счет внешнего охлаждения
корпуса.
Основные параметры проекта В-407, проектные характеристики и целе-
вые показатели приведены в табл. 1.27.
1.6. Ретроспективный анализ развития технологии ВВЭР и PWR
95
1.27. Перечень параметров, характеристик ицелевых показателей
проекта В-407
Установленная номинальная мощность энергоблока, МВт(э) 645
Номинальная тепловая мощностьРУ, МВт 1800
Давление теплоносителя первого контура, МПа 15,7
Давление пара впарогенераторах, МПа 7,06
Температура теплоносителя навходе вреактор приработе
наноминальной мощности, °С
294,3
Температура теплоносителя навыходе изреактора вциркуляци-
онные петли приработе наноминальной мощности, °С
322,7
Коэффициент полезного действия, нетто,% 33,3
Время эффективного действия пассивных систем безопасности
иуправления авариями без вмешательства оператора
ипотребности вэлектроэнергии, час
24, 72
Реактор, компенсатор давления и часть оборудования обращения с то-
пливом применены из проекта серийной реакторной установки ВВЭР-1000
(В-320).
Активная зона реактора В-407 состоит из 163 ТВС, аналогичных по кон-
струкции усовершенствованной кассете для ВВЭР-1000.
Для проекта В-407 применен ГЦНА новой разработки. При создании
ГЦНА учитывался многолетний опыт по созданию и эксплуатации ГЦНА
на АЭС с ВВЭР, а также результаты научно-исследовательских и опыт-
но-конструкторских работ с длительной проверкой ресурса работы ос-
новных узлов. Применение новой конструкции ГЦНА позволило снизить
весовые и габаритные размеры, а также исключить гидрозатворы на петлях
первого контура, что, в свою очередь, позволило обеспечить оптимальные
размеры аварийного бассейна и, соответственно, баков САОЗ.
Парогенератор представляет собой однокорпусный теплообменный ап-
парат горизонтального типа. Все конструкционные материалы, применяе-
мые для изготовления парогенераторов, прошли опыт эксплуатации на АЭС
с ВВЭР-1000 и ВВЭР-440. В отличие от ВВЭР-1000 на парогенераторе ПГВ-
640 коллектор теплоносителя первого контура выполнен из нержавеющей
стали, как в реакторах ВВЭР-440.
Компоновка реакторного отделения представляет собой здание цилин-
дрической формы с полусферическим куполом. Оно имеет двойную обо-
лочку – внутреннюю герметичную из металла диаметром 41 м и наружную
защитную из бетона внутренним диаметром 44,6 м.
Глава 1. Атомная энергетика
96
В герметичной зоне размещается основное оборудование РУ. В подреак-
торном пространстве бетонной шахты размещаются биологическая защита
и каналы для подвода и отвода охлаждающей среды для охлаждения корпуса
реактора. Бетонная шахта играет роль приямка герметичной зоны, поэтому
проблемы, связанные с потерей и поступлением воды в нижние помещения,
исключены.
Основные характеристики систем безопасности РУ с ВВЭР-640 (В-407)
представлены в табл. 1.28.
1.28. Структура систем безопасностиРУ сВВЭР-640 (проект В-407)
Активная часть САОЗ Активная двухканальная система
срезервированием 2×100%
Пассивная часть САОЗ Пассивная четырехканальная система
срезервированием 4×50%
Система аварийного ввода борной
кислоты
Активная двухканальная система
срезервированием 2×100%
Система аварийной питательной воды Отсутствует
Система пассивного залива активной
зоны
Пассивная четырехканальная
система гидростатических баков САОЗ
срезервированием 4×50%
Система пассивного отвода тепла Пассивная четырехканальная
система сохлаждаемыми водой
теплообменниками. Резервирование:
4×50%
Система разгерметизации первого
контура
Двухканальная система
срезервированием 2×100%
Общестанционная (или блочная)
система аварийного электропитания
Отсутствует
На настоящий момент готовность проекта РУ В-407 оценивается как
75% объема технического проекта. На проект АЭС получена лицензия ГАН
РФ в 1998 г. на сооружение блока АЭС на площадке Ленинградской АЭС
при условии выполнения программы НИОКР.
Однако сооружение АЭС не было начато в связи с ориентацией про-
мышленности на сооружение АЭС большой мощности.
Проект РУ В-498. ВВЭР-600
Проект РУ В-498 — это энергоблок средней мощности [600 МВт(э)], раз-
рабатывается на базе основного оборудования, технологических решений
и концепции безопасности проекта АЭС-2006.
1.6. Ретроспективный анализ развития технологии ВВЭР и PWR
97
Рассматриваются варианты реакторов с активными зонами из 109, 121
и 163 ТВС.
Основные положения концепции энергоблока с ВВЭР-600:
• применение имеющегося оборудования проектов В-392М и В-491;
• двухпетлевая схема РУ;
• реактор с двумя входными и двумя выходными патрубками;
• реализация оптимального применения принципов резервирования,
независимости и разнообразия для формирования оптимальной
по составу и эффективности структуры систем безопасности;
• реализация концепции удержания расплава активной зоны при тяже-
лых авариях внутри корпуса реактора за счет внутреннего и внешнего
охлаждения.
Основные параметры проекта В-498, проектные характеристики и целе-
вые показатели приведены в табл. 1.29.
Системы безопасности РУ с ВВЭР-600 обеспечивают:
• исключение зависимых от исходного события одновременных отка-
зов каналов пассивных и активных систем безопасности;
• исключение зависимых от исходного события одновременных отка-
зов систем аварийного впрыска низкого и высокого давления;
• возможность вывода в ремонт одного канала активных систем безо-
пасности без снижения мощности на 72 часа;
• оптимизацию количества и характеристик систем безопасности.
1.29. Перечень параметров, характеристик ицелевых показателей
проекта В-498
1
Установленная номинальная мощность энергоблока, МВт
(электрических)
600
2
Номинальная тепловая мощность реактора, МВт 1600
Давление теплоносителя первого контура, МПа 15,7–16,2
3
Давление пара впарогенераторах, МПа 7,0
Температура теплоносителя навходе вреактор приработе
наноминальной мощности, °С
299,0
3
Температура теплоносителя навыходе изреактора вциркуляци-
онные петли приработе наноминальной мощности, °С
325,8
3
Коэффициент полезного действия, нетто,% 35
Время эффективного действия пассивных систем безопасности
иуправления авариями без вмешательства оператора
ипотребности вэлектроэнергии, час
24–72
: 1– для варианта с163 ТВС; 2– приусловии отсутствия отпуска тепла; 3– приведен-
ные характеристики уточняются после проведения соответствующих расчетов ипроработок.
Глава 1. Атомная энергетика
98
Параметры РУ при работе в режимах маневрирования мощности могут
изменяться в пределах от 5,1 до 7,0 МПа для второго контура. Указанный
диапазон уточняется в проекте.
Основные характеристики систем безопасности РУ с ВВЭР-600 (В-498)
представлены в табл. 1.30.
1.30. Структура систем безопасностиРУ сВВЭР-600 (проект В-498)
Активная часть САОЗ Раздельные двухканальные системы
высокого инизкого давления
срезервированием 2×100% каждая
Пассивная часть САОЗ Пассивная четырехканальная система
срезервированием 4×33%
Система аварийного ввода борной
кислоты
Активная двухканальная система
срезервированием 2×100%
(резервирование внутри канала2×50%)
Система аварийной питательной воды Двухканальная система
срезервированием 2×100%
Система пассивного залива активной
зоны
Пассивная четырехканальная
система гидроемкостей (ГЕ-2)
срезервированием 4×33%
Система пассивного отвода тепла Пассивная двухканальная
система сохлаждаемыми водой
теплообменниками. Резервирование:
2×100%
Для исключения зависимых от исходного события одновременных отка-
зов каналов пассивных систем с системой аварийного впрыска низкого дав-
ления, а также одновременных отказов систем аварийного впрыска низкого
и высокого давления реализована раздельная схема подключения к первому
контуру. Данная схема подключения системы аварийного впрыска высоко-
го давления позволяет оператору отключить подачу теплоносителя в ава-
рийную петлю и обеспечить подачу в неаварийную, обеспечив тем самым
возможность управления аварией и перевод РУ в безопасное состояние с ис-
пользованием активных систем безопасности.
Учет работы общестанционной (или блочной) системы аварийного
электроснабжения позволяет смягчить преодоление проектных аварий и,
возможно, снизить требования к пассивным системам безопасности, по-
скольку исключает, с учетом принятых схемных решений, постулирование
в анализах безопасности полной потери активных систем безопасности в ре-
зультате единичного отказа одного ДГ и вывода в ремонт другого. При вы-
1.6. Ретроспективный анализ развития технологии ВВЭР и PWR
99
воде в ремонт одного из каналов системы аварийного электроснабжения
потребители электроэнергии этого канала (все или часть) могут быть под-
ключены к общестанционной (или блочной) системе аварийного электро-
снабжения на время вывода в ремонт.
В частности, имеется возможность снизить требования к производи-
тельности СПОТ и cистемы пассивного залива активной зоны (СПЗАЗ).
Мощность общестанционной (или блочной) системы аварийного электро-
снабжения выбирается оптимальной с точки зрения экономических затрат.
На данный момент проект ВВЭР-600 находится на стадии технического
предложения.
Реализация проекта ВВЭР-600 потребует проведение определенного
объема НИОКР, в частности, по следующим направлениям:
• оптимизация конструкции ГЦНА, включая обеспечение отсутствия
протечек выше 50 л/ч в течение 72 часов;
• обоснование перемешивания потоков с различной концентрацией
бора и температурой в проточном тракте реактора;
• оптимизация пассивной части САОЗ и СПЗАЗ;
• обоснование концепции удержания расплава активной зоны при тя-
желых авариях внутри корпуса реактора за счет внутреннего и внеш-
него охлаждения.
Проект РУ ВВЭР-С
В 1980-х годах по всему миру рассматривалась концепция спектраль-
ного регулирования реактивности с помощью смягчения спектра ней-
тронов за счет увеличения объема замедлителя. Увеличить объем можно
двумя способами: использовать вытеснители, извлекаемые из активной
зоны в процессе выгорания, или разбавить теплоноситель тяжелой водой.
Спектральное регулирование рассматривали как один из способов сэконо-
мить топливо с помощью наработки делящихся изотопов.
Тогда идею отложили и вернулись к ней в 2005 году. Под руководством
В.Г. Асмолова были выполнены работы по разработке «супер-ВВЭР». Одним
из направлений был реактор со спектральным регулированием. Для него
рассматривали реактор средней мощности 600 МВт(э). Предполагаемый ко-
эффициент воспроизводства на ВВЭР-С — 0,7–0,8. Для сравнения, у обыч-
ного ВВЭР — 0,35–0,4.
Технология ВВЭР-С опирается на накопленный опыт эксплуатации ре-
акторных установок ВВЭР. И хотя нельзя утверждать, что рассматриваемые
для ВВЭР-С решения сверхновые, ученые, инженеры и конструкторы из-
учили широкий круг предложений, улучшающих характеристики проекта.
Спектральное регулирование в ВВЭР-С происходит за счет изменения
водоуранового отношения в процессе работы реактора на мощности при из-
влечении механических вытеснителей воды, расположенных в специальных
каналах ТВС, из активной зоны. Благодаря вытеснителям, погруженным
Соседние файлы в папке Курсовой проект 5 кафедра (спецы 4 курс)