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 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
280
ность 0,25 процента по весу). Вода, отделенная от пара, соединяется с посту-
пающей питательной водой и циркулирует через парогенератор.
Сухой, насыщенный пар выходит из парогенератора через выпускной
патрубок, который имеет ограничитель потока.
Питательная вода поступает в парогенератор на уровне выше верхней
части U-образных трубок и ниже нормального уровня воды с помощью
верхнего разгрузочного питательного кольца через сопло питательной воды
(через форсунки). После выхода из форсунок поток питательной воды сме-
шивается с насыщенным конденсатом, удаляемым влагоотделителями.
Сепаратор пара
Разрез А–А
Разрез В–В
Разрез С–С
Вид D
Патрубок основной
питательной воды
Патрубок химконтрол
я
(только ПГ-1 )
Патрубок СПОТ
(только ПГ-1 )
Ограничитель потока
Патрубок пара
Вспомогательный люк-лаз
Сепаратор пара
Кольцевой коллектор
питательной воды
Патрубок основной
питательной воды
АА
ВВ
С
С
D
Штуцер уровнемера
Смотровой патрубок
Антивибрационные опоры
Опорные пластины
Трубный пучок
Смотровое окно
Патрубок дренажа
Днище (отсеки первого контура)
Перегородка отсеков
Патрубок первого контура
входной
Патрубок пусковой
питательной воды
Основные люки-лазы
Корпус ГЦН
Штуцер уровнемера
Штуцер пробоотбора
Патрубок пусковой
питательной воды
Па
трубок промывки
Штуцер уровнемера
Трубная доска
. 3.14. Конструкция парогенератора AP1000
3.1. AP1000 — усовершенствованный пассивный реактор
281
Патрубок СПОТ (PRHR) расположен в днище парогенератора петли
№ 1 на холодной части первичной камеры ПГ. Этот патрубок обеспечивает
рециркуляцию потока от теплообменника пассивного отвода остаточного
тепла для охлаждения первого контура при авариях.
AP1000
Основным отличием систем безопасности AP1000 по сравнению с пре-
дыдущими поколениями PWR является то, что снижение последствий ава-
рий в долгосрочной перспективе поддерживается системами пассивной
безопасности без действий оператора и без зависимости от источников
питания переменного тока за пределами площадки или на месте. Для пре-
дельных проектных аварий запас теплоносителя активной зоны для рецир-
куляционного охлаждения и борирования активной зоны достаточен для
того, чтобы обеспечить функционирование в течение не менее 30 дней,
даже если запасы теряются при расчетной скорости утечки из защитной
оболочки.
Системы пассивной безопасности не требуют действий оператора в те-
чение значительного периода времени, чтобы смягчить последствия мак-
симальных проектных аварий (МПА). Эти системы используют только
естественные физические силы, такие как гравитация, естественная цирку-
ляция, конденсация, энергия сжатых газов. Насосы, вентиляторы, дизели,
охладители или другое активное оборудование не используются.
Несколько простых клапанов автоматически приводят в действие пас-
сивные системы безопасности.
Там, где это необходимо, электрическая энергия постоянного тока акку-
муляторов, подаваемая от четырех независимых каналов, используется для
питания контрольно-измерительных приборов, приведения в действие кла-
панов постоянного тока.
В системах безопасности не используются активные компоненты, такие
как насосы, вентиляторы или дизельные генераторы. СБ предназначены для
работы без обеспечивающих систем, таких как питание переменного тока,
охлаждающая вода, техническая вода, системы вентиляции и кондициони-
рования.
Количество и сложность действий оператора, необходимых для управ-
ления системами безопасности, сведены к минимуму. Подход заключается
в том, чтобы не автоматизировать действия оператора, а исключить их.
В результате основные системы безопасности в AP1000 упрощаются
а некоторые исключаются. На рис. 3.15 представлено сравнение конфигура-
ций систем безопасности типового PWR и AP1000.
В результате, по сравнению с обычной АЭС схожей мощности,
в проекте АР1000 сокращено число клапанов на 50%, трубопроводов —
на 80–83%, кабелей — на 70–87%, насосов — на 35% (число насосов
на энергоблоке АР1000 составляет 180 агрегатов), а объем сейсмостойких
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
282
зданий — на 45–50%. Кроме того, сокращено число элементов, относя-
щихся к классам безопасности и изготавливающихся по более жестким
нормам, например это относится к системе технического водоснабжения
и дизель-генераторам.
Состав пассивных систем безопасности AP1000:
• пассивная система охлаждения активной зоны (PXS);
• пассивная система охлаждения защитной оболочки (PCS);
• система аварийного жизнеобеспечения блочного пункта управления
реактора (VES);
• изоляция шахты реактора (CNS);
• система удержания расплава активной зоны (кориума) в корпусе ре-
актора (IVR);
• пассивная система надежного питания постоянного тока (IDS);
• пассивное охлаждение контрольно-измерительных приборов и зон
управления первого контура реакторной установки.
Пассивнаясистемаохлажденияактивнойзоны(PXS)
Пассивная система охлаждения активной зоны (PXS) (рис. 3.16, 3.17)
обеспечивает отвод тепла от первого контура (RCS), впрыск и добавление
раствора борной кислоты.
Таким образом, система PXS защищает станцию в переходных процес-
сах, а также от утечек теплоносителя первого контура и разрывов трубо-
проводов первого контура (RCS) различных размеров и местоположения.
Система охлаждения активной зоны PXS обеспечивает функции безопас-
ности по отводу остаточного тепла от активной зоны, аварийному впрыску
и сбросу избыточного давления после различных событий типа «разрыв тру-
Дефлектор системы
естественной циркуляции
Бак запаса воды
пассивного охлаждения
Зона пленочного
испарения
Отверстия
притока охлаж-
дающего воздуха
Стальная
защитная оболочка
Воздушный
дефлектор
ДГУ
ДГУ
Бак запаса
подпиточной воды
Гидроемкость
Компенсатор
давления
Спринклерная система
защитной оболочки
Насосы
Аварийный
приямок
HHSI
насосы
LHSI/RHR
насосы
Реактор
Парогенератор
Испарение, конденсация
и конвекция внутри
оболочки
. 3.15. Сравнение конфигураций систем безопасности типичного PWR (слева)
иAP1000 (справа)
3.1. AP1000 — усовершенствованный пассивный реактор
283
бопроводов первого контура». Для линии прямого впрыска номинальным
диаметром 200 мм PXS обеспечивает запас примерно на 202 °C до макси-
мального предела температуры после двустороннего разрыва ГЦТ реактор-
ной установки.
PXS использует три пассивных источника раствора борной кислоты
(РБК) для поддержания охлаждения активной зоны за счет аварийного
впрыска. Эти источники впрыска (рис. 3.16, 3.17) включают в себя ре-
зервуары для подпитки (CMT), гидроаккумуляторы (ACCUMULATORS)
и резервуар для хранения раствора борной кислоты в защитной оболочке
(IRWST). Эти трубопроводы впрыска напрямую соединены с двумя патруб-
ками на корпусе реактора, так что исключается опасность утечки РБК в слу-
чае разрыва ГЦТ реактора.
Длительная закачка РБК обеспечивается самотеком из IRWST, который
расположен в защитной оболочке чуть выше контуров ГЦТ. Емкость IRWST
изолирована от RCS пиропатронными клапанами (FO). Резервуар рассчитан
на атмосферное давление, поэтому избыточное давление в первом контуре
должно быть снижено до впрыска в IRWS теплоносителя первого контура.
Сброс давления в первом контуре RCS автоматически происходит
до давления примерно 0,18 МПа, что позволяет выполнить свободный слив
IRWST под действием силы тяжести. PXS сбрасывает давление в первом
Клапаны сброса
давления
Компенсатор
давления
Подпиточ-
ный бак
Гидроаккуму-
лятор
ГЦН
Реактор
Отсеки
петель
Гидроаккумулятор
Подпиточный
бак
Сетка
Приямок
Резервуар хранения
воды в защитной
оболочке (IRWST)
. 3.16. Пассивная система охлаждения активной зоны (PXS) проекта AP1000
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
284
контуре, используя четыре ступени системы автоматического сброса давле-
ния ADS, чтобы обеспечить относительно медленное, контролируемое сни-
жение давления RCS.
Схема пассивного отвода остаточного тепла активной зоны (рис. 3.16,
3.18) включает в себя теплообменник с пассивным отводом остаточного
тепла (PRHR HX) со 100% производительностью, который подключен че-
рез впускные и выпускные линии к контуру петли 1 RCS. PRHR HX спро-
ектирован таким образом, чтобы соответствовать температуре остаточного
тепловыделения активной зоны через 15 минут после останова реактора.
Таким образом, PRHR HX защищает установку от переходных процес-
сов, которые нарушают нормальную работу системы питательной воды па-
рогенератора и паровых систем, и удовлетворяет критериям безопасности
при потере питательной воды.
IRWST обеспечивает охлаждение для теплообменника PRHR HX. Объем
воды IRWST достаточен для поглощения тепла, выделяющегося в активной
зоне в течение более 1 часа, прежде чем вода начнет кипеть. Как только на-
чинается кипение, пар выпускается из IRWST в защитную оболочку. Этот
пар конденсируется на внутренней поверхности стального защитного кожу-
ха и под действием силы тяжести стекает обратно в IRWST. Теплообменник
PRHR HX и пассивная система охлаждения защитной оболочки обеспечи-
вают возможность отвода тепла от активной зоны без каких-либо действий
оператора (рис. 3.18).
Функции многоуровневой защиты AP1000 повышают безопасность, так
что не предполагается выброс продуктов деления из изначально неповре-
Резервуар
хранения
борного
раствора
IRWST
К
омпенсатор
давления
Впускные
фильтры
приямка
– пиропатронные клапаны (FO)
Гидроаккумулят
ор
Система
пассивного отвода
остаточного тепла
активной зоны
PRHR HX
Система
расхолаживания
NRHRS
Реактор
Резервуар для
подпитки
CMT
Система
расхолаживания
NRHRS
© Яуров С.В.
M M
M M
M M
Горячая нитка
Холодная нитка
. 3.17. Схема залива активной зоны реактора AP1000
3.1. AP1000 — усовершенствованный пассивный реактор
285
жденной защитной оболочки в течение более 100 часов после начала по-
вреждения активной зоны, при условии отсутствия каких-либо действий по
восстановлению. Это дает время на выполнение действий по управлению
авариями для смягчения последствий аварии и предотвращения отказа за-
щитной оболочки.
Пассивнаясистемаохлаждениязащитнойоболочки(PCS)
Система обеспечивает эффективное охлаждение защитной оболочки
после аварии.
Здание оболочки реакторного отделения также является частью пассив-
ной системы охлаждения защитной оболочки (рис. 3.19). Дефлектор системы
пассивного охлаждения расположен в верхней части кольцевого простран-
ства. Функция дефлектора системы охлаждения защитной оболочки (ЗО)
состоит в том, чтобы обеспечить естественную циркуляцию охлаждающего
воздуха в случае, если проектная авария приводит к большому выбросу те-
плоносителя в защитную оболочку. В этом случае внешняя поверхность за-
щитной оболочки передает тепло воздуху между перегородкой и защитной
оболочкой. Этот нагретый воздух поднимается вверх через воздушную пе-
регородку к воздушному диффузору, а более холодный воздух и воздух более
высокой плотности поступает в межоболочечное пространство, проходя через
воздухозаборник в верхней части здания реактора. Таким образом, герметич-
ная оболочка охлаждается потоками воздуха и за счет пленочного испарения
воды, поступающей на оболочку из кольцевого бака.
Схема тепловых потоков в герметичной оболочке и работа пассивной
системы охлаждения герметичной оболочки представлена на рис. 3.19.
Холодная нитка
Горячая нитка
К
омпенсатор
давления
Резервуар
хранения
борного
раствора
IRWST
Впускные
фильтры
приямка
– пиропатронные
клапаны (FO)
Реактор
Теплообменник
© Яуров С.В.
ПГ
SG
. 3.18. Принципиальная схема пассивного отвода остаточного тепла активной
зоны впроекте AP1000
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
286
Системааварийногожизнеобеспечения(VES)
Система обеспечивает подачу воздуха, его охлаждение и фильтрацию
для блочного пункта управления (БПУ) — главной диспетчерской (MCR)
после аварии на станции. Работа VES автоматически инициируется при по-
лучении сигнала высокого излучения, который изолирует нормальный вен-
тиляционный тракт БПУ и обеспечивает наддув воздуха.
После срабатывания системы все функции полностью пассивны. Подача
воздуха VES происходит из резервуаров для хранения сжатого воздуха.
Кольцевой бак воды
пассивного охлаждения оболочки
Зона пленочног
о
испарения
Конденсация, испарение,
свободная конвекция
Конденсат из
оболочки
Реактор
Дефлектор
Резервуар запаса
воды в оболочке
Приток
внешнего
воздуха
Оболочка
реакторного
здания
Стальная
защитная
оболочка
Во
здушный
дефлектор
. 3.19. Схема тепловых потоков пассивного охлаждения оболочки AP1000
3.1. AP1000 — усовершенствованный пассивный реактор
287
Системаудержаниярасплаваактивнойзоны(кориума)
вкорпусереактора(IVR)
Удержание расплавленного кориума активной зоны в корпусе (систе-
ма удержания расплава активной зоны — IVR) за счет водяного охлажде-
ния внешней поверхности корпуса реактора является неотъемлемой частью
управления запроектными авариями реакторной установки AP1000. Во вре-
мя постулируемых тяжелых аварий управление авариями должно привести
к заполнению шахты реактора и корпуса реактора с внешней стороны из ре-
зервуара (IRWST) и погружению в воду корпуса реактора (рис. 3.20).
В нижней части изоляции реактора находятся водозаборные узлы.
Каждый узел впуска воды обычно закрыт, чтобы предотвратить циркуляцию
воздуха через изоляцию корпуса. Впускные узлы представляют собой само-
активирующиеся пассивные устройства. Входные узлы открываются, когда
полость заполняется водой.
Схема затопления отсеков из резервуара (IRWST) представлена
на рис. 3.21.
Охлаждение корпуса реактора при тяжелой аварии (рис. 3.22) обеспе-
чивается за счет затопления отсека вокруг корпуса реактора. РБК из ре-
зервуара (IRWST) вступает в контакт с корпусом реактора, кипит и пар
выпускается в защитную оболочку, где он конденсируется и опять попа-
дает в приямок.
Корпус
реактора
Канал
сброса пара
Опора
корпуса
реактора
Шахта
реактора
Изоляция
реактора
Канал
сброса пара
Вход воды охлаждения
Активная зона
. 3.20. Конструкция системы удержания расплава активной зоны AP1000
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
288
- AP1000
Энергоблок AP1000 (рис. 3.23) состоит из пяти основных строительных
конструкций:
• реакторное здание с защитным сооружением;
• здание турбины;
• вспомогательное здание-пристройка;
• здание дизель-генератора;
• здание хранения и переработки РАО.
Каждая из этих строительных конструкций построена на собственных
фундаментах. Конструкции «ядерного острова» (NI) включают в себя за-
Стальная
защитная
оболочка
Перелив
Клапаны сброса давления
КД
ПГ
Резервуар
IRWST
Вентильная
камера
Водозаборный фильтр
Паросбросные
форсунки
Клапаны сброса
давления
А.З.
. 3.21. Схема затопления отсеков для охлаждения корпуса реактора AP1000
Канал
сброса
пара
Корпус
реактора
Приямок
шахты
реактора
Опоры
реактора
Стена
шахты
реактора
Изоляция
реактора
Вход
воды
Корпус
реактора
Сбро
сС
брос
Расплав
активной
зоны
А.З.
. 3.22. Схема процесса охлаждения иудержания расплава активной зоны AP1000
3.1. AP1000 — усовершенствованный пассивный реактор
289
щитную оболочку (стальной защитный контейнмент и внутреннюю кон-
струкцию защитной оболочки), а также защитное сооружение оболочки
и вспомогательные здания. Защитная оболочка, внешнее защитное соору-
жение и вспомогательные здания структурно интегрированы на общей пли-
те фундамента, который устроен ниже уровня площадки блока.
Защитная оболочка представляет собой цилиндрический сварной сталь-
ной сосуд с эллиптическими верхними и нижними оголовками, поддержи-
ваемый опорным основанием нижнего сегмента между бетоном внутренних
конструкций и бетоном фундамента. Внутренняя структура защитной обо-
лочки выполнена из железобетона с конструктивными модулями, использу-
емыми для стен и полов.
Цилиндрическое здание защитного сооружения представляет собой ком-
позитную конструкцию из стали и бетона (SC), за исключением части, окру-
женной вспомогательным зданием, которая является железобетонной (RC).
Вспомогательное здание железобетонное и содержит механическое
и электрическое оборудование, связанное с безопасностью, расположенное
за пределами защитного контейнмента и конструкции защитной оболочки,
а также защитного сооружения.
Часть пристройки, примыкающая к «ядерному острову», представляет
собой конструкционное стальное и железобетонное сейсмическое сооруже-
ние II категории и включает в себя вспомогательную зону управления, элек-
трооборудование и вспомогательные системы оборудования.
Здание РАО — это здание со стальным каркасом, в которой размещается
комплекс переработки и хранения низкоактивных отходов.
Здание турбины — это сооружение, не влияющее на безопасность, в ко-
тором размещается главный турбогенератор, оборудование цикла преоб-
1
2
3
4
6
7
85
9
10
11
. 3.23. Общий вид зданий иосновного оборудования энергоблока AP1000.
1 – хранилище ядерного топлива; 2 – здание переработки РАО; 3 – здание управления;
4 – здание реактора (контейнмент); 5 – здание турбины; 6 – емкость пассивного охлаж-
дения гермооболочки; 7 – компенсатор давления; 8 – реактор; 9 – стальная защитная
оболочка; 10 – парогенератор; 11 – ГЦН
Соседние файлы в папке Курсовой проект 5 кафедра (спецы 4 курс)