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+
310
Баки-аккумуляторы ACCU расположены в защитной оболочке реакто-
ра. Насосы MHSI и LHSI расположены в контролируемой зоне защитных
зданий. Теплообменники LHSI также установлены в защитных зданиях.
Электроснабжение осуществляется автономными электросекциями, под-
держиваемыми аварийными дизель-генераторами.
Резервуардляхраненияподпиточнойборированнойводывзащитнойоболочке
(IRWST)
Бак борсодержащей воды в защитной оболочке (In-containment Refueling
Water Storage Tank — IRWST) представляет собой резервуар, содержащий
большое количество борированной воды. Он служит для сбора воды, кото-
рая сбрасывается в защитную оболочку реактора в случае аварии с потерей
теплоносителя первого контура, сопровождаемой разрывом трубопроводов
в защитной оболочке. Бассейн IRWST также выступает в качестве запаса
борной воды для RIS (SIS), системы отвода тепла в защитной оболочке [EVU
(CHRS)] и RCV (CVCS). Борная вода из резервуара IRWST также исполь-
зуется для залива и охлаждения расплавленной активной зоны (кориума) в
составе системы стабилизации расплава активной зоны (кориума) [CMRS]
при запроектных авариях.
IRWST выполняет следующие функции:
• обеспечение водой, необходимой для заполнения полости реактора
в периоды перегрузки;
• обеспечение подачи воды для подпиточных насосов RCV (CVCS)
в случае низкого уровня в компенсаторе давления и после его изоля-
ции при получении сигнала разбавления теплоносителя;
• сбор обратных потоков из нескольких систем;
• обеспечение биологической защиты в периоды перегрузки;
• фильтрация мусора перед насосами RIS (SIS) и EVU (CHRS).
IRWST расположен на более высокой отметке, чем зона распростране-
ния кориума, чтобы обеспечить пассивное затопление этой области свобод-
ным сливом.
Труба, соединяющая IRWST с распределительным отсеком, перекры-
вается при нормальной работе и при авариях с помощью клапанов, осна-
щенных пассивным устройством затвора, которое расплавляется кориумом,
вызывая открытие клапанов.
После того как пассивное устройство затвора расплавится, клапаны от-
кроются, и борная вода поступит в зону растекания кориума. Этого объема
достаточно для обеспечения требуемых условий охлаждения кориума.
Фильтры и противозасорные устройства защищают насосы SIS/RHRS
и EVU (CHRS) от мусора во время проектных аварий.
3.2. EPR-1600 — европейский реактор сводой под давлением
311
Системадополнительногоборирования[RBS(EBS)]
Система RBS (EBS), состоящая из двух отдельных независимых линий,
способна впрыскивать борированную воду в первый контур под высоким
давлением. Каждый из каналов RBS (EBS) состоит из резервуара с бориро-
ванной водой, объемного насоса и двух линий впрыска в холодные нитки
петель через аварийные патрубки. Насосы и баки RBS (EBS) размещаются
в здании топливного корпуса.
Электроснабжение осуществляется автономными каналами, поддержи-
ваемыми аварийными дизель-генераторами. Каждый насос может питаться
от двух электрических силовых агрегатов.
Системааварийнойпитательнойводыпарогенераторов[ASG(EFWS)]
Система ASG (EFWS) состоит из четырех независимых каналов, каж-
дый из которых подает питательную воду в парогенератор из резервуара
ASG (EFWS) с помощью насоса. Резервуары ASG (EFWS) содержат обес-
соленную воду. Коллекторы, установленные между четырьмя резервуарами,
обычно закрытые, позволяют подавать резервную воду из любого резервуа-
ра ASG (EFWS) в любой из четырех каналов. Коллекторы, установленные
между линиями впрыска, обычно закрытые, позволяют подавать воду на все
парогенераторы в случае отказа насоса ASG (EFWS).
Электроснабжение насосов ASG (EFWS) осуществляется независимы-
ми каналами, поддерживаемыми аварийными дизель-генераторами. Кроме
того, для восстановления после аварий с полной потерей электроснабже-
ния два из четырех каналов также снабжаются от резервной дизель-генера-
торной установки, которая запускается вручную при полном обесточении
станции SBO (Station Black Out) и состоит из четырех аварийных дизель-ге-
нераторных установок.
Промежуточныйконтурохлаждения[RRI(CCWS)]
Система RRI (CCWS) состоит из 4 отдельных, независимых каналов,
каждый из которых обеспечивает охлаждение теплообменников 4 каналов
RIS/RRA (SIS/RHRS) через замкнутый контур охлаждения, состоящий
из насоса и теплообменника (на выходе из насоса). RRI (CCWS) охлаждает-
ся системой основного технического водоснабжения [SEC (ESWS)].
Петли RRI (CCWS), которые охлаждают RIS/RRA (SIS/RHRS), явля-
ются независимыми. Зависимость от каналов RRI (CCWS) обеспечивается
запорной арматурой: конфигурация клапанов позволяет нормально соеди-
нять общие контуры с одним из двух каналов и отключать его от другого.
Насосы и теплообменники RRI (CCWS) расположены в защитных зда-
ниях, за пределами контролируемой зоны. Сами насосы RRI (CCWS) ох-
лаждаются водой из RRI (CCWS).
Электроснабжение RRI (CCWS) обеспечивается независимыми канала-
ми, поддерживаемыми аварийными дизельными генераторами.
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
312
Электроэнергия системы обеспечивается двумя разными электроканала-
ми. Большинство электроприводов арматур и электронасосов RCV (CVCS)
снабжаются аварийными дизельными генераторами.
Системаудаленияводорода[ETY(CGCS)]
Система удаления водорода [ETY (CGCS)] основана на использовании пас-
сивных каталитических рекомбинаторов, распределенных в здании реактора.
Их работа способствует общей конвекции воздуха внутри защитной оболочки.
Пассивные каталитические рекомбинаторы работают без внешнего
источника питания, когда концентрация водорода на каталитической по-
верхности превышает минимальный пороговый уровень.
В проекте предусмотрены жалюзи и разрывные мембраны для автомати-
ческого соединения основного контейнмента с помещениями расположения
основного оборудования при повышении давления в помещениях с основ-
ным оборудованием, с целью снижения концентрации водорода в последнем.
Система удаления водорода [ETY (CGCS)] предназначена для снижения
концентрации водорода, образующегося во время тяжелых аварий, и, кро-
ме того, может снизить концентрацию водорода в защитной оболочке после
LOCA.
Система ETY (CGCS) при нормальной работе находится в режиме ожи-
дания. Система вступает в действие при достижении пороговой концен-
трации водорода при воздействии водородно-паровой среды. ETY (CGCS)
представляет собой полностью пассивную систему, в которой пассивные
автокаталитические рекомбинаторы, расположенные по всей защитной
оболочке, снижают концентрацию водорода и система заслонок способ-
ствует созданию естественной конвекции воздуха в отсеках оболочки.
Системавентиляциимежоболочечногопространства[EDE(AVS)]
Функции системы вентиляции межоболочечного пространства:
• поддержание отрицательного (ниже атмосферного) давления в меж-
оболочечном пространстве между защитными стенками в аварийных
ситуациях с целью сбора утечек через внутреннюю оболочку, в том
числе из системы улавливания утечек радиоактивных жидкостей из
трубопроводов в случае нарушения их герметичности;
• отвод воздуха из пространства вентиляционной трубы после прохож-
дения через высокоэффективные сажевые и йодные фильтры;
• выдержка радиоактивных аэрозолей, чтобы обеспечить естественный
распад продуктов деления.
Вентиляционная система межоболочечного пространства защитной
оболочки представляет собой:
• два 100% резервируемых канала безопасности, разделенных физи-
чески и оснащенных высокоэффективными сажевыми и йодными
фильтрами;
3.2. EPR-1600 — европейский реактор сводой под давлением
313
• один 100% резервируемый канал, используемый в нормальном ре-
жиме, без йодных фильтров, но оснащенный высокоэффективными
механическими фильтрами. В случае тяжелой аварии этот канал изо-
лируется приводными заслонками, а вентиляция обеспечивается ка-
налами безопасности системы EDE (AVS).
Системааварийногоотводатеплавзащитнойоболочке[EVU(CHRS)]
Система аварийного отвода тепла EVU (CHRS) предназначена для
ограничения давления в защитной оболочке и обеспечения отвода теп-
ла из защитной оболочки и IRWST при отказах, приводящих к аварии
с расплавлением активной зоны (RRC-B), или в случае аварии с поте-
рей охлаждающей жидкости (LOCA) с отказом насосов низкого давления
(LHSI).
В случае тяжелой аварии EVU [CHRS] должна работать только на 100%
мощности во время краткосрочной фазы, чтобы снизить давление в защит-
ной оболочке. На этапе длительной аварии одного канала EVU [CHRS] до-
статочно для отвода остаточного тепла и поддержания давления в защитной
оболочке близкого к атмосферному.
Когда давление и температура защитной оболочки достаточно сниже-
ны, одна или обе линии CHRS могут использоваться для непосредственно-
го затопления зоны растекания расплава, более эффективного отвода тепла
и контроля температуры и давления в защитной оболочке. Режим работы
CHRS может быть изменен по мере необходимости, чтобы обеспечить даль-
нейшую локализацию тепла и удаление продуктов деления на долгосрочной
фазе. Чтобы свести к минимуму возможность выброса радиоактивности,
вызванного циркуляцией сильно загрязненной воды за пределы защитной
оболочки, предусмотрены соответствующие конструктивные решения.
К ним относятся специальный герметичный отсек для компонентов систе-
мы, а также соответствующие экранирующие или продувочные соединения
и фильтры, позволяющие производить ремонт систем на этапе длительной
эксплуатации.
CHRS состоит из двух отдельных физически разделенных и идентичных
каналов (в каждом 2 подканала 50% резервирования для краткосрочного
использования/2 подканала длительного действия со 100% резервирова-
нием).
Каждый канал состоит из выделенной всасывающей линии от IRWST,
а также насоса и теплообменника, расположенных в специальном помеще-
нии в защитных зданиях 1 и 4. Каждый канал EVU (CHRS) имеет в своем
составе:
• выделенную всасывающую линию от IRWST (In-containment Refueling
Water Storage Tank);
• насос и теплообменник;
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
314
• купольную систему спринклерного распыления, подающую воду
в кольцевой коллектор, оснащенный распылительными форсунками,
предназначенными для снижения давления и температуры внутри за-
щитной оболочки.
CHRS предназначена как для краткосрочных, так и для долгосрочных
этапов развития аварии. Объем, конструкция и теплоемкость защитной
оболочки и IRWST позволяют обеспечивать невмешательство оператора
примерно 12 часов после начала тяжелой аварии. В течение этого времени
не требуется активная система для поддержания давления защитной обо-
лочки ниже его проектного значения. Во время краткосрочной фазы аварии
давление и температура защитной оболочки не превышает установленных
значений путем распыления через спринклерную линию CHRS. В течение
этого периода продукты деления удаляются из защитной оболочки.
Системаохлажденияфундаментнойплиты
Предназначена для пассивной системы охлаждения кориума, высвобожда-
емого при гипотетической аварии с расплавлением активной зоны. Во время
фазы застывания кориума вода сначала проходит через охлаждающие каналы.
Охлаждающая конструкция состоит из цельнокованых стальных блоков, ниж-
няя часть которых образует охлаждающие каналы прямоугольного сечения.
Вода подается в каналы охлаждения с помощью центральной системы
труб, которая соединяет две симметричные полости, окружающие систему
охлаждения кориума. Каналы опорожняются в свободный объем на пери-
ферии трубопроводной системы.
После попадания кориума в зону растекания и срабатывания механизма
заброса вода из IRWST под действием силы тяжести заливает центральную
систему трубопроводов. Затем он проходит через каналы охлаждения и, на-
конец, в свободный объем.
Пассивное естественное циркуляционное охлаждение устанавливается
до тех пор, пока не будет достигнут баланс в отсеках воды в зоне растекания
и IRWST. В конце концов вода для охлаждения кориума начинает кипеть,
образующийся пар выпускается в защитную оболочку. Распыление воды
из EVU (CHRS) необходимо для снижения давления в защитной оболочке,
чтобы предотвратить ее разрушение.
Когда насосы EVU (CHRS) недоступны или не работают, конструкция
позволяет отводить достаточное количество тепла путем испарения в охлаж-
дающих каналах в течение длительного периода времени.
Системастабилизациирасплаваактивнойзоны(кориума)(CMRS)
Реакторная установка EPR-1600 оснащена системой стабилизации распла-
ва активной зоны (CMSS) для предотвращения катастрофического воздействия
расплавленной активной зоны при запроектной аварии. Она расположена вну-
три защитной оболочки, под корпусом реактора (рис. 3.41, 3.42).
3.2. EPR-1600 — европейский реактор сводой под давлением
315
. 3.41. Общий вид фундаментной плиты соборудованием РУ исистемой
стабилизации расплава активной зоны EPR-1600
IRWST
Подреакторное
пространство
Жертвенный материал
Зона растекания
. 3.42. Конструкция оборудования системы стабилизации расплава активной
зоны реактора EPR-1600
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
316
Непосредственно под корпусом реактора расположен канал приема рас-
плавленного кориума с уклоном от приямка шахты реактора в зону расте-
кания и удержания. Зона растекания площадью около 170 м
2
расположена
сбоку от реакторной шахты, окруженной с двух сторон IRWST.
Запас раствора борной кислоты для аварийного охлаждения обеспечи-
вается резервуаром для хранения борированной воды в защитной оболочке
(IRWST).
Резервуар IRWST расположен между приямком шахты реактора и стен-
кой вторичного экрана биозащиты на нижнем уровне защитной оболочки.
Промежуток между IRWST и защитной оболочкой заполнен бетоном, чтобы
избежать невосполнимых потерь борной воды при авариях.
В случае возникновения запроектных аварий с проплавлением корпуса
реактора расплавом активной зоны стратегия управления аварией заключа-
ется в следующем:
• предотвращение взаимодействия расплава активной зоны (кориума)
и конструкционного бетона фундаментной плиты, чтобы избежать
значительных выбросов и длительного загрязнения грунтовых и под-
земных вод;
• локализация и временное удержание расплава активной зоны в корпу-
се реактора, а после проплавления металла корпуса реактора — удер-
жание кориума в подреакторном пространстве;
• обеспечение замедленного плавления металлического затвора, распо-
ложенного на дне подреакторного пространства;
• распределение кориума на большой поверхности зоны растекания
за пределами подреакторного пространства;
• затопление и охлаждение зоны растекания с помощью борной воды
из резервуара для хранения воды в защитной оболочке (IRWST).
Общий подход включает временное удержание расплава в реакторной
шахте для обеспечения долгосрочной стабилизации расплава в ловушке
активной зоны независимо от неопределенностей, связанных с поздни-
ми фазами прогрессирования аварии, в частности, последовательности
высвобождения расплава, состава расплава и соответствующих свойств
расплава.
Принцип действия системы представлен на рис. 3.43.
Накопление и кондиционирование расплава достигается за счет жерт-
венного материала, подкрепленного защитным слоем диоксида циркония,
взаимодействуя с которым расплав должен разрушиться, прежде чем он со-
прикоснется и расплавит затвор канала ловушки расплава, и распростра-
нится по зоне растекания ловушки (рис. 3.43, 3.44). Охлаждающая борная
вода, необходимая для отвода тепла от расплава и, следовательно, для дол-
госрочной стабилизации, непрерывно подается из резервуара для хранения
боросодержащей воды в защитной оболочке (IRWST) пассивно свободным
сливом.
3.2. EPR-1600 — европейский реактор сводой под давлением
317
170
11,6
18,2
. 3.43. Принцип действия системы стабилизации расплава активной зоны
EPR-1600
Реализация всех стадий (удержание, растекание, затопление, охлажде-
ние) полностью основана на пассивных принципах и не требует вмешатель-
ства персонала.
В дополнение к пассивному охлаждению, концепция отвода тепла от ло-
вушки расплава включает в себя активный режим охлаждения с использо-
ванием EVU [CHRS], который может применяться в длительном режиме.
В этом режиме один или оба канала EVU [CHRS] используются для не-
посредственной подачи воды в ловушку кориума. Активное охлаждение
является преимуществом, поскольку оно приводит к образованию переох-
лажденного водяного бассейна над расплавом, что прекращает выброс пара
в защитную оболочку и в конечном итоге приводит к установлению атмос-
ферного давления в оболочке.
В результате расположения ловушки активной зоны сбоку, а не непо-
средственно в шахте под корпусом реактора, она защищена от потенциально
критических нагрузок, возникающих из-за проплавления корпуса реактора
(рис. 3.44). В то же время такая компоновка гарантирует, что ловушка кори-
ума не может нарушить нормальную работу установки или работу систем,
необходимых для контроля проектных аварий.
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
318
По сути, улавливание и стабилизация расплава активной зоны в посто-
янно охлаждаемой конструкции позволяет избежать взаимодействия рас-
плавленного топлива с конструкционным бетоном, что может привести
к следующим последствиям:
• ослабление несущих конструкций и проплавление фундамента реак-
торного здания;
• локальное проплавление фундаментной плиты и загрязнение природ-
ных недр;
• устойчивый выброс неконденсирующихся газов в атмосферу защит-
ной оболочки;
• длительный нагрев бетона фундамента и, как следствие, механиче-
ская деформация защитной оболочки здания с риском образования
трещин и протечек.
- EPR-1600
Строительные решения площадки EPR1600 базируются на унификации
элементов блочно-модульной компоновки энергоблоков с реакторами PWR
(рис. 3.45).
Здание реактора окружено четырьмя зданиями систем безопасности и
зданием хранилища топлива (рис. 3.46). Внутренние конструкции и компо-
Жертвенный
материал
Защитный слой
Зона растекания кориума
Решетка охлаждения
Жертвенный материал
Центральный канал охлаждения
Канал стока кориума Защитный слойЗатвор
IRWST
. 3.44. Поперечный разрез конструкций зоны растекания кориума вEPR-1600
3.2. EPR-1600 — европейский реактор сводой под давлением
319
900 MW PWR
1300 MW
PWR
1500 MW
PWR
1600 MW
PWR
Общая
компоновка
Защитная
оболочка
реактора
Компоновка
петель
1 контура
Двублочная компоновкаОдноблочная компоновка
Fessenheim Bugey CP1CP2 P4 P’4N4 EPR
. 3.45. Компоновочные решения различных типов энергоблоков
среакторами PWR
4
7
3
3
3
1
3
2
5
4
6
1 – реакторное здание;
2 – хранилище ЯТ;
3 – здание СБ;
4 – здание ДГУ;
5 – вспомогательное
реакторное здание;
6 – здание переработки РАО;
7 – здание турбины.
. 3.46. Общий вид комплекса основных зданий энергоблока EPR-1600
Соседние файлы в папке Курсовой проект 5 кафедра (спецы 4 курс)