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+
300
Средняя линейная мощность (при номинальной мощности), Вт/см 166,7
Наружный диаметр топливных стержней, мм 9,50
Количество направляющих труб всборке, ед. 24
Наружный диаметр направляющей трубы, мм 12,45
Количество распорных решеток всборке, ед. 10
Шаг твэла, мм 12,6
Общая длина топливного стержня (холодный), мм 4550
Общая масса тепловыделяющей сборки, кг 784
Масса топлива сборки UO
2
(оксид), кг 598
Общая площадь поперечного сечения, м
2
11,14
ТВСEPR-1600
Конструкция тепловыделяющих сборок ТВС типичного зарубежного
дизайна: решетка 17×17, состоящая из 265 топливных элементов (твэлы),
механически соединена в квадратный массив (рис. 3.32).
Тепловыделяющая сборка с основными элементами конструкции изо-
бражена на рис. 3.33. Твэлы (Fuel Rods) механически удерживаются в осе-
вом и радиальном направлениях дистанционирующими промежуточными
решетками (HTP) из сплава M5TM
и двумя прокладочными решетками
(HMP Spacer) из сплава Inconel 718.
Решетки имеют встроенные изо-
гнутые каналы (завихрители) для
обеспечения смешивания теплоно-
сителя и улучшения теплопередачи
между оболочкой и теплоносителем.
Промежуточные решетки по оси
приварены сварными швами к на-
правляющим колпачкам. Торцевые
решетки ограничены в осевом на-
правлении втулками, которые при-
варены к направляющим колпачкам
над и под решетками. Двадцать четы-
ре канала в массиве 17×17 оснащены
направляющими колпачками M5TM
Monobloc, которые соединены с ре-
шетками и верхним (Top Nozzle)
– стержни твэл – направляющие
стержни
. 3.32. Картограмма размещения
твэл врешетке ТВС EPR-1600
Окончание табл. 3.3
3.2. EPR-1600 — европейский реактор сводой под давлением
301
и нижним (Bottom Nozzle) соплами
(рис. 3.34).
Прижимные насадки (Holddown
Springs) используются в качестве мест
для подключения сборок системы
управления защитой со стержневы-
ми кластерами (RCCA) и стационар-
ных узлов основных компонентов,
таких как твэлы. Прижимные на-
садки также используются в каче-
стве мест крепления для подвижных
или неподвижных контрольно-из-
мерительных приборов в активной
зоне. В каждой прижимной насадке
также используется быстроразъем-
ное соединение для эффективного
снятия и замены верхнего сопла.
Верхнее сопло тепловыделяющей
сборки является конструктивным
элементом, который сопрягается
с верхней пластиной сердечника.
Верхнее сопло также поддерживает
прижимные пружины-насадки те-
пловыделяющей сборки, которые
служат для предотвращения гидрав-
лического отрыва тепловыделяющей
сборки во время работы. Прижимные
пружины представляют собой ли-
стовые рессоры, которые крепятся
болтами в двух диагональных углах
верхнего сопла.
Нижнее сопло предназначено
для эффективного задерживания
посторонних предметов, попавших
в реактор с потоком теплоносителя.
Нижнее сопло тепловыделяющей
сборки служит конструктивным
элементом, который сопрягается
с пластиной нижнего сердечника.
Форма нижнего сопла направляет
и выравнивает распределение пото-
ка, а также отфильтровывает мелкий
мусор.
1
2
3
4
5
6
7
8
. 3.33. Конструкция тепловыделяю-
щих сборок. Радиальное поперечное
сечение тепловыделяющей сборки
иобщий вид ТВС EPR-1600.
1 – прижимное устройство; 2 – верхнее
сопло; 3 – дистанционирующая решетка;
4 – твэлы с усовершенствованным по-
крытием оболочки; 5 – дистанционирую-
щая решетка из сплава М5; 6 – дистанци-
онирующая решетка из сплава INCONEL;
7 – направляющие стержни из сплава М5;
8 – нижнее сопло с защитным фильтром
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
302
КомпенсатордавленияEPR-1600
Управление давлением и объ-
емом теплоносителя реактора
осуществляется с помощью КД
(PZR — Pressurizer).
КД представляет собой вер-
тикальный цилиндрический со-
суд с полу сферическими верхним
оголовком и днищем. Блоки-
электронагреватели установлены
вертикально в полусферическом
днище (рис. 3.35). Патрубок соеди-
нительного трубопровода располо-
жен в осевом направлении в центре
полусферического днища. Линия со-
единительного трубопровода врезана
в горячую нитку третьей петли пер-
вого контура.
Автоматическое открытие глав-
ного предохранительного клапана
(рис. 3.36) при возникновении из-
быточного давления обеспечивается
импульсными клапанами для каждо-
го из предохранительных клапанов
(всего главных предохранительных
клапана 3). При нормальной работе
установки для открытия предохрани-
тельного клапана используется под-
. 3.34. Верхнее инижнее сопла ТВС EPR-1600. Общий вид
Люк-лаз
Патрубок
сброса
Водяной
коллектор
Тепло-
изоляция
Тепло-
изоляция
Форсунки
Патрубок
впрыска
Блоки-
нагреватели
Патрубок соединительного
трубопровода
Патрубок
пробоотбора
Патрубок
впрыска
Патрубок
воздушника
. 3.35. Компенсатор давления
EPR-1600 вразрезе
3.2. EPR-1600 — европейский реактор сводой под давлением
303
пружиненный импульсный клапан. Для защиты от избыточного давления
при более низких температурах для открытия каждого предохранительного
клапана используются два последовательно соединенных электромагнит-
ных клапана. Заданное значение срабатывания регулируется. Кроме того,
импульсные клапаны могут управляться вручную.
Система компенсации давления реактора PZR обеспечивает сброс избы-
точного давления в специальный резервуар ‒ барботер (PRT — Pressurizer
Relief Tank), который расположен внутри защитной оболочки. Барботер
конденсирует пар, смешивая его с относительно холодной водой. Таким об-
разом, барботер способствует защите от избыточного давления в сочетании
с системой сброса. В целом, технологическая схема защиты первого контура
от превышения давления имеет состав и структуру схожую с ВВЭР.
ГлавныйциркуляционныйнасосEPR-1600
ГЦН (RCP — Reactor Coolant Pump) представляет собой вертикальный
одноступенчатый насос, предназначенный для циркуляции больших объе-
мов теплоносителя реактора при высоком давлении и температуре.
Система уплотнения вала спроектирована таким образом, чтобы избе-
жать утечек теплоносителя реактора в защитную оболочку. Двигатель пред-
ставляет собой трехфазный асинхронный электродвигатель с воздушным
охлаждением.
Бак-барботер
Компенсатор
давления
1 2 3
4 4 4 4 4 4
. 3.36. Схема подключения импульсных предохранительных устройств
компенсатора давления EPR-1600.
1, 2, 3 – импульсные предохранительные клапаны; 4 – управляющие клапаны «Sierion»
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
304
Каждый насос состоит из вертикального узла, состоящего (сверху вниз)
из маховика, двигателя, уплотнительного узла и гидравлического блока
(рис. 3.37, 3.38).
Теплоноситель реактора нагнетается рабочим колесом, прикрепленным
к основанию вала ротора. Теплоноситель реактора втягивается во всасыва-
ющий патрубок, направляется к крыльчатке, проходит через рабочее колесо
и нагнетается через диффузор в напорный патрубок ГЦН.
Стоит отметить, в ГЦН EPR-1600 применяется масло, смазывающее
верхние радиальные и упорные подшипники. Оно охлаждается в маслово-
дяном охладителе низкого давления, прикрепленном к раме двигателя.
ПарогенераторEPR-1600
Парогенераторы представляют собой теплообменники-испарители с вер-
тикальным корпусом и трубным пучком из перевернутой U-образной трубки,
оснащенные встроенным влагоотделительным оборудованием. Они также ос-
нащены осевым предпусковым подогревателем (или экономайзером) для полу-
чения более высокого давления пара (рис. 3.39).
Всас
Напор
RPI
RPI
RPI
RPI
RPI
Маслосистема
RPI
RPE
RPE
RPE
RPE
RPE
Воздушник
SED
SE
D
SGN
TEG
RCV
RCV
RCV – продувка-подпитка
1-го контура;
RPE – дренажи и оргпротечки
1-го контура;
RPI – промконтур охлаждения;
SED – дистиллированная вода;
SGN – азотная продувка;
TEG – сдувки радиоактивных
газов.
. 3.37. Принципиальная схема ГЦН EPR-1600 иего вспомогательных систем
3.2. EPR-1600 — европейский реактор сводой под давлением
305
1
2
3
4
6
7
2
8
5
9
10
11
12
13
2
14
18
2
16
15
17
19
Маховик
Радиальные подшипники
Упорный подшипник
Воздухоохладитель
Маслоохладитель
Статор электродвигателя
Ротор электродвигателя
Вал электродвигателя
Соединительная муфта
Вал насоса
Блок уплотнения вала
Фланец главного разъема
Подача воды в уплотнение
Тепловой барьер
Диффузор
Рабочее колесо
Корпус насоса
Напорный патрубок
Всасывающий патрубок
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
. 3.38. Разрез главного циркуляционного насоса EPR-1600
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
306
Паровой патрубок
Штуцер
уровнемера
Люк-лаз
Лестница
смотровая
Штуцер
от
бора проб
Штуцер
уровнемера
Патрубок
аварийной
пит. воды
Крепление
опорное
Опорная пластина
трубного пучка
Система
антивибрационного
крепления
Патрубок
коллектора
питательной
воды
Люк-лаз
Осевой вихревой
сепаратор пара
Форсунки
коллектора
аварийной
питательной
воды
Рама осевых
устройств осушения
Устройство осушения
Перегородка
трубного
пучка
Опорные пластины
крепления трубного
пучка
Двойная
полуобечайка
экономайзера
Смотровое
окно
Штуцер
продувки
Перегородка
камеры первого
контура
Патрубок входной
первого контура
Днище
полусферическое
Патрубок
выходной
первого контура
Штуцер
дренажа
Трубная
доска
Смотровое
окно
U-образные
теплообменные
трубки
Штуцеры
уровнемеров
Корпус
. 3.39. Парогенератор EPR-1600 вразрезе
3.2. EPR-1600 — европейский реактор сводой под давлением
307
Теплоноситель первого контура циркулирует по перевернутым
U-трубам, входя и выходя через патрубки, расположенные в днище корпу-
са парогенератора (полусферический купол). Нижний отсек днища корпуса
разделен (впускная камера и выпускная камера) вертикальной разделитель-
ной перегородкой, отходящей от трубной решетки. Люки обеспечивают до-
ступ к обеим сторонам днища корпуса.
Пароводяная смесь второго контура течет вверх через сепарационные
устройства и осушители, сухой пар выходит через выходное сопло, располо-
женное на эллиптической верхней части ПГ. Такая конструкция повышает
эффективность теплообмена между первым и вторым контуром и увели-
чивает давление пара на выходе примерно на 0,3 МПа по сравнению с ПГ
обычной конструкции с той же поверхностью теплообмена.
EPR-1600
Системы безопасности EPR-1600 спроектированы с соблюдением тре-
бований в соответствии с международными вероятностными оценками без-
опасности:
• частота повреждений активной зоны с учетом вклада внутренних
и внешних событий составляет менее 10
–5
на реактор-год,
• частота крупных выбросов радиоактивных материалов в окружающую
среду в результате повреждения активной зоны составляет менее 10
–6
на реактор-год.
Проектные положения для снижения остаточного риска, смягчения по-
следствий расплава активной зоны и предотвращения крупных выбросов
заключаются в следующем:
• предотвращение расплава активной зоны под высоким давлением
за счет высокой надежности систем отвода тепла от активной зоны,
дополненных системой защиты первого контура от избыточного дав-
ления;
• сброс избыточного давления из первого контура в защитную оболочку
в случае полной потери стороннего охлаждения второго контура;
• распределение и охлаждение кориума;
• предотвращение детонации водорода за счет снижения концентрации
водорода в защитной оболочке на ранней стадии с помощью катали-
тических рекомбинаторов водорода;
• предотвращение повышения давления в защитной оболочке с помо-
щью специальной системы отвода тепла в защитной оболочке, состо-
ящей из системы распыления с рециркуляцией через охлаждающую
конструкцию устройства удержания расплава.
Системы и функции безопасности разработаны в соответствии со следу-
ющими принципами:
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
308
• упрощение путем разделения эксплуатационных функций и функций
безопасности;
• четырехкратное резервирование систем защиты и обеспечивающих
систем. Это позволяет обслуживать их во время работы установки, до-
стигая высокого коэффициента готовности установки;
• строгое физическое разделение между зданиями, где расположены
различные каналы систем безопасности;
• применение функционального разнообразия систем.
В состав систем безопасности EPR-1600 входят:
• система аварийного впрыска/система отвода остаточного тепла реак-
тора [RIS/RRA (SIS/RHRS)];
• резервуар для хранения подпиточной борированной воды в защитной
оболочке (IRWST);
• система дополнительного борирования [RBS (EBS)];
• система аварийной питательной воды парогенераторов [ASG (EFWS)];
• промежуточный контур охлаждения [RRI (CCWS)];
• система вентиляции межоболочечного пространства [EDE (AVS)];
• система аварийного отвода тепла в защитной оболочке [EVU (CHRS)];
• система стабилизации расплава активной зоны (кориума) (CMRS).
Упрощенная схема одного канала систем безопасности EPR-1600 пред-
ставлена на рис 3.40.
Системы безопасности со 100% эффективностью, расположенные в че-
тырех отдельных зданиях, разделены на четыре канала по одному в здании.
Такое разделение каналов предусмотрено для электрических и механиче-
ских систем безопасности. При наличии четырех каналов один канал мо-
жет быть выведен из работы для технического обслуживания и ремонта,
а другой канал может быть неработоспособным, в то время как остальные
два канала готовы для выполнения необходимых функций безопасности,
даже если один из них неэффективен из-за события, инициирующего
отказ.
Система аварийного впрыска/система отвода остаточного тепла реактора
[RIS/RRA(SIS/RHRS)]. RIS/RRA [SIS/RHRS] представляет собой комби-
нированную систему, обеспечивающую аварийный впрыск теплоносителя
и отвод остаточного тепла от реактора.
RIS/RRA [SIS/RHRS] состоит из четырех отдельных независимых кана-
лов, каждый из которых способен впрыскивать борированную воду в пер-
вый контур из бака-аккумулятора ACCU, насоса впрыска среднего давления
(MHSI) и насоса впрыска низкого давления (LHSI) с теплообменником
на выходе (на рис. 3.40 зеленая линия).
Система также обеспечивает контролируемый отвод тепла из первого
контура в режимах расхолаживания и останова, главным образом, остаточ-
3.2. EPR-1600 — европейский реактор сводой под давлением
309
Реактор
Петля 1 Петля 2
КД
IRWST IRWST
ПГ ПГ
CVCS
EFWS
CHRS
CCWS
ESWS
EBS
SIS/RHRS
CMSS
Основная
питатель-
ная вода
ACCU
. 3.40. Упрощенная схема конфигурации одного канала систем безопасности
EPR-1600.
SIS/RHRS – система аварийного впрыска/система отвода остаточного тепла; EFWS –
аварийная система питательной воды; CVCS – система подпитки-продувки первого
контура; EBS – система аварийного ввода бора; CCWS – компонентная система охлаж-
дения; ESWS – система основного технического водоснабжения; IRWST – резервуар
для хранения подпиточной борированной воды в защитной оболочке; CHRS – система
аварийного отвода тепла в защитной оболочке; CMSS – зона растекания системы ста-
билизации расплава активной зоны; ACCU – бак-аккумулятор системы SIS/RHRS
ной мощности в активной зоне, через насос и теплообменник LHSI и бай-
пасную линию теплообменника.
Раствор борной кислоты впрыскивается в холодные нитки петель пер-
вого контура. Насосы MHSI и LHSI также могут подавать борную воду из
IRWST в холодные ветви ГЦТ через общие форсунки впрыска. Линии LHSI
могут быть сформированы оператором вручную для одновременного впры-
ска в горячие и холодные нитки петель первого контура. Линия всаса LHSI
также может быть организована из горячих ветвей в режиме отвода остаточ-
ного тепла (всас и напор из одного контура). Насосы MHSI и LHSI охлаж-
даются системой охлаждающей воды реактора [RRI (CCWS)]. Различное
воздушное охлаждение насосов LHSI доступно в двух каналах безопасности
на случай выхода из строя RRI (CCWS).
Соседние файлы в папке Курсовой проект 5 кафедра (спецы 4 курс)