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+
350
Резервуар для хранения боросодержащей воды в защитной оболочке
(IRWST) используется в качестве аварийного бака компенсатора давления.
IRWST собирает и конденсирует пар, сбрасываемый из компенсатора давле-
ния через главные предохранительные клапаны (POSRV) и систему газоот-
вода теплоносителя реактора (RCGVS), в случае быстрого сброса давления
в первом контуре RCS, чтобы предотвратить выброс расплава активной
зоны под высоким давлением.
Системасбросадавленияпервогоконтура(SDVS)
Система сброса давления первого контура (SDVS) — это специализи-
рованная система безопасности, предназначенная для обеспечения ава-
рийного сброса давления в первом контуре RCS, если линия впрыска PZR
неработоспособна во время расхолаживания установки до холодного оста-
нова. Система SDVS состоит из 4 предохранительных клапанов с пилот-
ным управлением (POSRV) и системы газоотвода теплоносителя реактора
RCGVS. Эта система обеспечивает сброс среды из парового пространства
КД в IRWST.
Четыре клапана POSRV КД соединены с верхней частью компенсатора
давления отдельными входными линиями. К IRWST ведут две основные ли-
нии сброса. Пар от двух линий POSRV объединяется в общий выпускной
трубопровод. Трубопровод системы газоотвода теплоносителя реактора
RCGVS позволяет оператору направлять выпуск газовых сбросов в IRWST.
Система газоотвода теплоносителя реактора (RCGVS) используется для
сброса неконденсирующихся газов и пара из верхней точки купола крыш-
ки реактора для вентиляции или регулирования давления в послеаварийных
условиях.
RCGVS является частью системы сброса давления первого контура
(SDVS). Клапаны сброса газов теплоносителя реактора установлены над
верхней крышкой корпуса реактора. Диаметр вентиляционной линии обе-
спечивает достаточную пропускную способность для отвода половины объ-
ема RCS в течение одного часа при условии одиночного отказа.
Системарасхолаживания(SCS)
Система расхолаживания SCS — это система безопасности, которая ис-
пользуется в сочетании с системами подачи основной или вспомогательной
питательной воды для снижения температуры первого контура (RCS) после
останова реактора от рабочей температуры горячего состояния реактора
до температуры холодного останова. После первоначального отвода тепла
через ПГ в конденсатор или атмосферу SCS вступает в работу при темпера-
туре 176,7 °С и давлении 31,6 кг/см
2
. Система SCS и спринклерная система
защитной оболочки (CSS) используются совместно с общими 4 каналами
безопасности, механически и электрически разделенными.
3.3. APR1400 — усовершенствованный энергетический реактор
351
Система SCS предназначена для отвода остаточного тепла первого кон-
тура RCS и тепла, выделяемого главными циркуляционными насосами при
останове реактора во время расхолаживания РУ после завершения частич-
ного охлаждения, а также во время аварийного холодного останова.
Предусмотрены два независимых канала SCS, каждый со своими всасы-
вающими и напорными патрубками. Каждый канал имеет 100% пропуск-
ную способность, необходимую для обеспечения безопасности, и состоит
из собственного насоса, теплообменника, трубопроводов и клапанов. Блок-
схема SCS показана на рис. 3.74.
Кроме того, SCS используется вместе с клапанами сброса в атмосферу
(ADV) и вспомогательной системой питательной воды для охлаждения пер-
вого контура RCS после аварии с потерей теплоносителя (LOCA). SCS так-
же используется после разрывов линий пара и питательной воды, разрывов
труб парогенератора, а также во время пуска реакторной установки перед
запуском ГЦН для поддержания потока через активную зону. После аварии
система может быть введена в эксплуатацию при температуре и давлении
в ней до 193,3 °С и 28,1 кг/см
2
соответственно.
Вспомогательнаясистемапитательнойводы(AFWS)
Система вспомогательной питательной воды (AFWS) представляет со-
бой специальную систему безопасности, предназначенную для подачи пи-
тательной воды к ПГ для отвода тепла от первого контура в случаях, когда
основная или пусковая системы питательной воды неработоспособны.
Кроме того, AFWS заполняет полость ПГ после разрыва трубы парогене-
ратора, чтобы свести к минимуму потерю теплоносителя второго контура.
Вспомогательная система питательной воды представляет собой независи-
мую систему из 2 каналов, по одному на каждый ПГ, и каждый канал имеет
2 линии питательной воды.
Надежность AFWS обеспечивается по принципам разнообразия и ре-
зервирования за счет использования одного насоса с приводом от электро-
двигателя и одного насоса с паровым приводом от турбины, а также одного
специального вспомогательного резервуара для хранения питательной воды,
связанного с системой безопасности, в каждом канале в качестве источника
воды в дополнение к резервуару для хранения конденсата, не относящемуся
к безопасному классу.
Функция AFWS заключается в обеспечении независимого способа по-
дачи подпиточной воды к ПГ для отвода тепла от активной зоны реактора
во время аварии. AFWS — это специальная система безопасности, которая
не имеет функций во время нормальной работы.
Каждый вспомогательный питательный насос забирает воду из соответ-
ствующего расширительного бака (AFWST) и нагнетает воду в собственный
напорный коллектор. Линия вспомогательного питательного насоса с при-
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
352
© Яуров С.В.
Горячая
ветка
тли №1
Резервуар хранения
борированной воды
в защитной
оболочке
IRWST
Теплообменники
рециркуляции
насосов
расхолаживания
Теплообменник
расхолаживания
Насос
расхолаживания
Корпус
реактора
Резервуар хранения
борированной воды
в защитной
оболочке
IRWST
Горячая
ветка
пе
тли №2
Теплообменник
расхолаживания
Насос
расхолаживания
Канал 1 Канал 2
. 3.74. Блок-схема системы расхолаживания (SCS) AP1400
3.3. APR1400 — усовершенствованный энергетический реактор
353
водом от электродвигателя и линия вспомогательного питательной воды
с приводом от турбины соединены вместе внутри защитной оболочки для
подачи воды в ПГ через общий коллектор вспомогательной питательной
воды (AFW), который соединяется с линией основной питательной воды
ПГ. Каждый общий коллектор вспомогательной питательной воды содер-
жит кавитирующий клапан Вентури для ограничения максимальной скоро-
сти потока для каждого парогенератора.
Система AFWS приводится в действие вручную или автоматически с по-
мощью вспомогательного сигнала срабатывания питательной воды (AFAS)
от инженерной системы управления функциями безопасности (ESFAS)
или диверсной системы защиты (DPS).
Системапассивногоотводатепла
(PAFSвпроектемодернизированнойРУAPR+)
Система пассивного отвода тепла (PAFS) является одним из элементов
пассивной безопасности, принятых в конструкции последующей модер-
низации проекта APR1400 — проекте реакторной установки APR+ путем
использования системы с естественным механизмом действия и заменяет
обычную активную вспомогательную систему питательной воды (AFWS)
проекта типовой РУ APR1400. Блок-схема системы PAFS и принципи-
альная схема канала системы пассивного отвода тепла (PAFS) приведены
на рис. 3.75.
Система PAFS спроектирована таким образом, чтобы иметь возможность
работать без питания переменного тока в течение как минимум 8 часов, что-
бы обеспечить длительное охлаждение первого контура (RCS) до состояния
входа в режим холодного останова, даже если расхолаживание начинается
через 5 минут после останова реактора.
PAFS состоит из четырех независимых каналов, удовлетворяющих кри-
терию единичного отказа. Два трубных пучка пассивного конденсационно-
го теплообменника (PCHX) установлены внутри бака охлаждающей воды
(PCCT).
Пар, образующийся в парогенераторе, поступает в теплообменник
PCHX и конденсируется в трубках теплообменника. Когда нормально за-
крытый изолирующий клапан с питанием от постоянного тока открывается
по автоматическому или ручному сигналу, конденсат под действием силы
тяжести стекает в патрубок экономайзера парогенератора, поскольку тепло-
обменник PCHX в баке PCCT расположен на большей высоте по отноше-
нию к патрубку ПГ.
Пар, образующийся в PCCT, выбрасывается в атмосферу. Таким обра-
зом, остаточное тепло активной зоны отводится естественным циркуляци-
онным потоком между стороной второго контура ПГ и теплообменником
PCHX в бак PCCT.
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
354
Бак системы пассивного
отвода тепла
Бак системы пассивного
отвода тепла
Защитная оболочка
(контейнмент)
Резервная спринклерная система
Спринклерная система защитной оболочки
Первый
контур
К турбинеК турбине
Пит. водаПит. вода
Батарея
Батарея
Батарея
Батарея
Парогенератор
Парогенератор
Батарея
Насос
расхолаживания
Спринклерный
насос
Шахта реактора
Aux. Building Aux. Building
HVT
IRWST IRWST
Бак
охлаждающей воды
(PCCT)
Конденсационный
теплообменник
(PCHX)
Система пассивного
отвода тепла
(PAFS)
Основная
питательная
вода (FWS)
Главный
паропровод
(MS)
Drain
Vent
Аварийная
питательная
вода (AFWS)
Vent
ПГ
. 3.75. Блок-схема ипринципиальная схема канала системы пассивного отвода
тепла (PAFS) APR+
3.3. APR1400 — усовершенствованный энергетический реактор
355
Спринклернаясистемазащитнойоболочки(CSS)
Спринклерная система защитной оболочки (CSS) — это система, свя-
занная с безопасностью. Она отводит тепло и снижает концентрацию ра-
дионуклидов, выделяемых внутри защитной оболочки, и передает тепло
в систему промконтура после событий, повышающих температуру и дав-
ление в защитной оболочке. CSS также отводит тепло из резервуара для
хранения воды в защитной оболочке (IRWST). Два механических канала
безопасности CSS физически разделены.
Спринклерная система защитной оболочки CSS состоит из двух каналов
и использует воду из IRWST для снижения температуры и давления в защит-
ной оболочке за счет распыления воды в объеме оболочки во время аварий
(рис. 3.76). CSS спроектированы таким образом, чтобы быть соединенны-
ми с системой расхолаживания (SCS), которая также состоит из двух кана-
лов. Кроме того, насосы этих систем спроектированы таким образом, чтобы
иметь одинаковый тип и производительность. Такая конструкция обеспечи-
вает более высокую надежность CSS по сравнению с обычной компоновкой.
В дополнение к основной системе предусмотрена аварийная спринклерная
система (ECSBS) с возможностью использования внешних источников
воды, например пожарных автоцистерн.
ECSBS также предназначена для защиты целостности защитной оболоч-
ки от избыточного давления и предотвращения неконтролируемого выбро-
са радиоактивных материалов в окружающую среду. Подача воды в ECSBS
осуществляется от внешних источников воды (резервуар подпиточной воды
реактора, резервуар для хранения деминерализованной воды, резервуар для
пресной воды или резервуар для технической воды) пожарным насосом
с дизельным приводом к аварийному соединению линии ECSBS, располо-
женному на уровне земли рядом с вспомогательным зданием через линию
системы противопожарной защиты. Работа ECSBS начинается через 24 часа
после начала повреждения активной зоны и способна контролировать давле-
ние в защитной оболочке и снижать температуру среды в защитной оболоч-
ке в течение 48 часов. Максимальное допустимое давление и температура,
следующие за начальным 24-часовым периодом, обеспечиваются на том же
уровне максимального давления и температуры в течение начального 24-ча-
сового периода. Это предотвращает неконтролируемый выброс продуктов
деления в атмосферу.
Защитнаяоболочка(RCB)
Защитная оболочка APR1400 (RCB) представляет собой предварительно
напряженную бетонную конструкцию в форме цилиндра с полусфериче-
ским куполом, отнесенную к I категории сейсмостойкости (рис. 3.77).
Внутренняя поверхность RCB покрыта стальной облицовкой для обе-
спечения герметичности. Защитный слой бетона покрывает также часть
оболочки над фундаментной плитой. Резервуар хранения боросодержащей
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
356
© Яуров С.В.
Резервуар хранения
борированной воды
в защитной
оболочке
IRWST
Теплообменник
рециркуляции
Теплообменник
спринклерный
Спринклерный
насос
Канал 1 Канал 2
Система
расхолаживания SCS
Система
расхолаживания
SCS
Система
расхолаживания
SCS
Резервуар хранения
борированной воды
в защитной
оболочке
IRWST
Теплообменник
рециркуляции
Теплообменник
спринклерный
Спринклерный
насос
Система
расхолаживания SCS
Система
расхолаживания
SCS
Система
расхолаживания
SCS
Герметичная оболочка
. 3.76. Принципиальная схема двух каналов спринклерной системы защитной оболочки (CSS) APR1400
3.3. APR1400 — усовершенствованный энергетический реактор
357
воды в защитной оболочке IRWST расположен в RCB в кольцевой кон-
струкции между второй внешней бетонной стенкой цилиндрической части
и защитной оболочкой.
Для сохранения целостности защитной оболочки (RCB) и предотвраще-
ния утечки радиоактивных материалов при серьезных авариях RCB спро-
ектирована таким образом, чтобы иметь достаточный свободный объем для
того, чтобы избыточное давление внутри оставалось ниже предельно допу-
стимого в течение 24 часов после тяжелых аварий.
Системаудаленияводорода(HMS)
Система удаления водорода (HMS) в защитной оболочке предназначена
для контроля горючего газа, в первую очередь удаления газообразного водо-
рода (H
2
), внутри защитной оболочки в допустимых пределах или обеспече-
ния адиабатического контролируемого сжигания водорода при достаточно
низких концентрациях, чтобы предотвратить повышение концентрации во-
. 3.77. Конструкция защитной оболочки реакторного здания APR1400 (RCB)
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
358
дорода до детонационных уровней образования гремучей смеси с кислоро-
дом воздуха.
Система удаления водорода (HMS) состоит из системы пассивных ав-
токаталитических рекомбинаторов водорода (PAR), дополненных элек-
тротермическими устройствами сжигания водорода (HI), установленными
в защитной оболочке.
Рекомбинаторы PAR служат для аварий, при которых ожидаются уме-
ренные или медленные скорости высвобождения водорода, и поэтому ре-
комбинаторы устанавливаются равномерно в защитной оболочке.
При аварии с плавлением активной зоны водород будет вырабатываться
с большей скоростью, чем при максимальной проектной аварии. HMS спро-
ектирована таким образом, чтобы обеспечить удаление водорода из условий
100% прореагировавших материалов активной зоны в результате пароцир-
кониевой реакции и ограничить среднюю концентрацию водорода в защит-
ной оболочке до 10% при авариях с расплавлением активной зоны.
Принимая во внимание, что устройства сжигания водорода HI допол-
няют PAR при авариях с очень низкой вероятностью, но при которой ожи-
дается очень быстрая скорость высвобождения водорода, они размещаются
вблизи источников поступления водорода для контролируемого сжигания
водорода.
Система удаления водорода в защитной оболочке состоит из 30 устройств
PAR и 8 устройств HI, установленных в защитной оболочке, предназначеных
для поддержания концентрации водорода в защитной оболочке при запро-
ектных авариях и в IRWST ниже 10% по объему (рис. 3.78). Использование
водородообразующих материалов, таких как алюминий и цинк, в защитной
оболочке сведено к минимуму, насколько это практически возможно.
Конструктивно рекомбинатор (HMS) состоит из корпуса из нержавею-
щей стали, в котором установлены элементы-катализаторы картриджного
типа, покрытые каталитическим материалом. Корпус открыт снизу и свер-
ху, чтобы обеспечить тягу для повышения эффективности вентиляции ката-
литического устройства.
Устройство сжигания водорода (HI) представляет собой электротер-
мическое устройство накаливания с питанием от сети переменного тока
непосредственно от понижающего трансформатора. Каждая сборка HI
состоит из толстого стального корпуса, в котором располагаются транс-
форматор, воспламенитель и все электрические соединения. Герметичный
корпус включает в себя тепловой экран для минимизации повышения тем-
пературы внутри узла HI и брызгозащитный экран для защиты попадания
воды сверху.
При отключении внеплощадочного питания и отказе аварийных ди-
зель-генераторов (обесточивание станции) устройства сжигания водорода
имеют альтернативное электропитание от аварийного генератора перемен-
3.3. APR1400 — усовершенствованный энергетический реактор
359
ного тока (ААС). При полном отключении питания переменного тока, в том
числе от генератора AAC, устройства HI питаются от батареи бесперебойно-
го питания постоянного тока. Устройства HI приводятся в действие опера-
тором вручную при сигнализации, что концентрация водорода превышает
заданное значение объемной концентрации.
Рекомбинатор, установленный в IRWST, предназначен для удаления во-
дорода, образующегося в результате радиолиза воды в отстойнике резерву-
ара IRWST.
– пассивные
автокатали-
тические
рекомби-
наторы
водорода
– устройства
сжигания
водорода
Защитная оболочка
(контейнмент)
Парогенератор
Парогенератор
Вентустановка
Резервуар
Реактор
Галерея
СПЗО
Фундамент
IRWST
IRWST
HI
HI
HI
HR
HRHR
HR
HR
HR
HR
HR
HR
HR
HR
HR
HR
. 3.78. Схема размещения пассивных автокаталитических рекомбинаторов
водорода иэлектротермических устройств сжигания водорода вобъеме защитной
оболочки APR1400
Соседние файлы в папке Курсовой проект 5 кафедра (спецы 4 курс)