Слободчук В.И., Лескин С.Т., Шелегов А.С., Кашин Д.Ю. Основные системы энергоблока с реактором ВВЭР-1000

тепловыделений и применяется схема ремонтного расхолаживания. Из опыта эксплуатации известно, что расход в системе САОЗ в таком режиме не превышает 470 т/ч. Исходя из низкого расхода при работе активной части САОЗ в режиме обратной циркуляции стабильное поддержание температуры первого контура возможно только спустя 2–3 сут. после останова реактора. Это связано с достаточно высоким уровнем энерговыделения в а.з. реактора в первые трое суток.

Рис. 6.2. Схема планового (а) и ремонтного (б) – «обратный поток» – расхолаживания

41

7.Система аварийного ввода бора

Вслучае больших течей первого контура давление в контуре быстро снижается, и охлаждение а.з. может осуществляться сначала борированной водой из ГЕ САОЗ, а затем системой аварийного и планового расхолаживания. В случае же малой течи (классифи-

кация течей: малая течь – разрыв до 50, средняя течь – разрыв от50 до 150 мм, большая течь – разрыв от 150 до 850 мм) давление в первом контуре может оставаться высоким довольно долго, и для восполнения потери теплоносителя требуется установка насосов высокого давления. Также опасными являются аварии с разрывом трубопроводов второго контура, которые приводят к резкому падению давления во втором контуре, интенсификации отвода тепла от теплоносителя и захолаживанию первого контура. При отрицательном температурном коэффициенте реактивности это может привести к разгону реактора. Для поддержания реакторной установки в безопасном подкритическом состоянии в данном случае необходимо вводить в первый контур раствор борной кислоты, что опять же требует установки высоконапорных насосов с малым временем запаздывания поступления борированной воды в первый контур.

Для этих целей и служит система аварийного ввода бора. Она предназначена для подачи высококонцентрированного раствора бора в первый контур при авариях, связанных с выделением положительной реактивности в а.з. реактора с сохранением высокого давления в первом контуре, а также в режимах, связанных с разуплотнением первого контура.

Система аварийного ввода бора состоит из трех идентичных каналов. Каждый канал состоит из двух групп: системы аварийного ввода бора высокого давления и системы аварийного впрыска бора высокого давления. Каждый канал системы в состоянии выполнить функцию всей системы. Система аварийного ввода бора относится к защитным системам безопасности и имеет первую категорию сейсмостойкости.

В основу проекта группы аварийного ввода бора высокого давления положены следующие критерии и требования:

•обеспечить подачу в первый контур раствора борной кислоты

сначальной концентрацией 40 г/кг с расходом не менее 130 м3/ч

42

при давлении в первом контуре 1,5–8,8 МПа (15–90 кгс/см2), а при давлении в первом контуре 9, 8 МПа (100 кгс/см2) – не менее

100м3/ч;

•обеспечить возможность работы насоса аварийного ввода бора высокого давления от бака-приямка при авариях, связанных с потерей теплоносителя в течение времени, необходимого для расхолаживания реактора и отвода остаточных тепловыделений;

•она должна допускать возможность поканального опробования при работе блока на мощности и при этом не терять своих функциональных свойств;

•в аварийной ситуации она должна обеспечить подачу борно-

го раствора в первый контур не позднее, чем через 35–40 с с момента достижения давления в первом контуре 8,8 МПа (90 кгс/см2).

Система аварийного впрыска бора высокого давления должна удовлетворять следующим требованиям:

•обеспечить подачу в первый контур раствора борной кислоты с концентрацией 40 г/кг с расходом 6 м3/ч при давлении в первом контуре 0–15,7 МПа (0–160 кгс/см2);

•она должна допускать возможность поканального опробования при работе блока на мощности и при этом не терять своих функциональных свойств;

•в аварийной ситуации она должна обеспечить подачу борного раствора в первый контур не позднее, чем через 5 мин.

Принципиальная схема одного канала системы аварийного ввода бора представлена на рис. 7.1. Каждый канал включает в себя следующее основное технологическое оборудование. Система аварийного ввода бора высокого давления содержит:

•бак аварийного запаса концентрированного раствора борной кислоты объемом 15 м3 с концентрацией борной кислоты 40 г/кг;

•насосный агрегат аварийного ввода бора высокого давления

(тип ЦН 150-110);

•трубопроводы, арматуру, КИП.

Система аварийного впрыска бора высокого давления содержит:

• бак аварийного запаса концентрированного раствора борной кислоты объемом 15 м3 с концентрацией борной кислоты 40 г/кг;

43

•насосный агрегат аварийного ввода бора высокого давления (тип ПТ 160/6-С);

•трубопроводы, арматуру, КИП.

На напорном трубопроводе насоса аварийного ввода бора высокого давления установлена дроссельная шайба для обеспечения надежной работы насоса при снижении давления в первом контуре ниже 3,9 МПа (40 кгс/см2). Эта шайба обеспечивает работу насоса в рабочей части характеристики при любых противодавлениях в первом контуре, вплоть до 0,1 МПа (1 кгс/см2), что позволяет использовать насос и в аварийных ситуациях при давлении в первом контуре менее 1,4 МПа (15 кгс/см2).

Имеется линия рециркуляции на бак аварийного запаса концентрированного раствора бора, обеспечивающая опробование насоса и его работу в режиме ступенчатого пуска, когда отсутствуют технологические условия на подачу борного раствора в первый контур. Арматура на линии рециркуляции управляется автоматически, обеспечивая работу насоса в рабочей части характеристики.

Обратные клапаны, баки аварийного запаса раствора борной кислоты и оперативная арматура находятся в гермооболочке, остальное оборудования системы располагается за пределами гермооболочки.

В системе аварийного впрыска бора высокого давления также имеется линия рециркуляции на бак аварийного запаса раствора бора. Обратные клапаны и оперативная арматура находятся в гермооболочке, остальное оборудование – за ее пределами.

Напорные трубопроводы системы аварийного ввода бора высокого давления объединяются с трубопроводами аварийного впрыска бора высокого давления и врезаются в «холодные» нитки петель № 1, 3, 4. Врезка напорных трубопроводов аварийного ввода бора Dy 150 всех трех каналов в «холодные» нитки петель первого контура выполнена с установкой сужающих устройств, ограничивающих утечку теплоносителя из первого контура в случае разрыва напорных трубопроводов.

Каналы системы аварийного ввода бора высокого давления обеспечивают подачу в реактор раствора борной кислоты вначале с концентрацией 40 г/кг из баков аварийного запаса раствора бора объемом 15 м3, а затем после их опорожнения – раствора борной кислоты с концентрацией 16 г/кг из бака-приямка.

45

Каналы аварийного впрыска бора высокого давления обеспечивают подачу в первый контур раствора борной кислоты с концентрацией 40 г/кг из соответствующих баков аварийного запаса раствора бора.

Перед выводом реактора на МКУ должны быть работоспособны все три канала системы аварийного ввода бора. При работе реакторной установки на мощности допускается вывод в ремонт одного канала на срок не более трех суток с момента появления дефекта по согласованной заявке и письменному разрешению главного инженера станции при условии подтверждения работоспособности двух других каналов. При неисправности двух и более каналов реакторная установка должна быть переведена в «холодное» состояние. При работе энергоблока на мощности система аварийного ввода бора находится в состоянии готовности к выполнению своих функций в случае возникновения аварийной ситуации.

При аварии основным видом управления для насосов аварийного ввода бора высокого давления является автоматическое управление по командам защит САОЗ. Включение системы аварийного ввода бора высокого давления автоматически происходит по тем же сигналам, что и для системы аварийного и планового расхолаживания:

•обесточивание, т.е. снижение напряжения на секциях надежного питания 6 кВ до 0,25 номинального напряжения;

•разрывная защита первого контура РГО > 0,13 МПа, когда давление в гермооболочке повышается до 0,13 МПа;

•разрывная защита первого контура tS = 10, когда разность температуры насыщения первого контура и температуры теплоносителя «горячей» нитки петли первого контура меньше 10 °С;

•разрывная защита второго контура tS = 75, когда при уменьшении давления в паропроводе до 4,9 МПа (50 кгс/см2) и ниже разность температуры насыщения первого контура и температуры насыщения второго контура увеличивается до 75 °С и более, и температура первого контура более 200 °С.

При срабатывании любой из этих защит автоматически включаются насосы аварийного ввода бора, открывается напорная арматура, и если давление в первом контуре из-за течи упадет ниже 10,8 МПа (110 кгс/см2), то начнется поступление борированной воды в первый контур. В случае исчерпания запаса раствора борной

46

кислоты в баках аварийного запаса раствора бора предусмотрена работа насосов аварийного ввода бора высокого давления от бакаприямка с открытием соответствующей арматуры на всасе насоса.

Что же касается системы аварийного впрыска бора высокого давления, то автоматическое включение ее в работу происходит по сигналу обесточивания. При срабатывании разрывных защит первого и второго контуров автоматического включения насосов аварийного впрыска бора не предусмотрено. Они должны быть включены оператором дистанционно с БЩУ. Подача раствора борной кислоты происходит из баков аварийного запаса раствора бора.

8. Система локализации аварий и спринклерная система

При авариях с разрывом трубопроводов первого контура на атомной станции может происходить выброс радиоактивных веществ во внутреннее пространство технологических помещений. Для того чтобы удержать среду с высоким давлением и температурой, которая выходит из места разрыва, используется защитная оболочка. Защитная герметичная оболочка (гермооболочка) энергоблока с реактором ВВЭР-1000 выполнена в виде цилиндра внутренним диаметром 45 м, соединенного с плоским днищем и куполообразным верхом. Верхняя отметка гермооболочки – 66,55 м. Сопряжение цилиндра с куполом выполнено в виде кольца. Цилиндр с днищем соединен жестко. С внутренней стороны зона соединения усилена утолщением. Радиус кривизны купола в 1,5 раза больше радиуса кривизны цилиндра, так как при таком соотношении радиусов вертикальные усилия в цилиндрической части оболочки и усилия, возникающие при внутреннем давлении в куполе, могут быть восприняты предварительно напряженной арматурой одного сечения.

Толщина стен цилиндрической части гермооболочки равна 1,2 м, толщина стены купола 1,1 м. Для обеспечения герметичности внутренняя поверхность оболочки покрыта металлической облицовкой толщиной 8 мм, выполненной из углеродистой стали. В защитной оболочке размещены системы, оборудование и трубопроводы с высокопотенциальным радиоактивным теплоносителем первого контура:

47

•реакторная установка, в состав которой входят реактор, парогенераторы, ГЦН, трубопроводы главного циркуляционного контура, компенсатор давления, ГЕ САОЗ, трубопроводы связи;

•система байпасной очистки теплоносителя первого контура;

•система подпитки-продувки первого контура;

•система организованных протечек первого контура;

•бассейн выдержки для хранения отработанного топлива. Схематично основные элементы гермооболочки показаны на

рис. 8.1. Для размещения арматурных пучков–тросов в цилиндри-

48

утечки устанавливается 0,3 % объема гермооболочки в сутки. Для того чтобы при авариях с разрывом трубопроводов первого контура не происходила утечка радиоактивности в окружающую среду, все пересекающие стены гермооболочки коммуникации должны быть отсечены. Для этого стены и перекрытия герметичной оболочки в местах пересечения с трубопроводами или электрическим кабелем оборудуются герметичными проходками, предотвращающими распространение радиоактивности за пределы герметичного объема.

При возникновении аварии с разрывом трубопроводов первого контура желательным является снижение давления в защитной оболочке для уменьшения утечки радиоактивных веществ в окружающую среду. В целях смягчения эффекта выделения большого количества пара при аварии с разрывом трубопроводов первого контура предусмотрена специальная система безопасности – спринклерная система.

Спринклерная система предназначена для:

•понижения давления в гермооболочке при разгерметизации первого или второго контуров;

•связывания радиоактивных изотопов;

•аварийного заполнения бассейна выдержки в режимах, при которых нарушен доступ охлаждающей воды к нему.

Спринклерная система в соответствии с принципами единичного отказа и возможности вывода в ремонт оборудования одного из каналов состоит из трех независимых идентичных каналов, каждый из которых способен выполнить функции, возлагаемые на всю систему в целом.

Принципиальная схема одного канала представлена на рис. 8.2.

Всостав каждого канала входят: спринклерный насос, бак спринклерного раствора, водоструйный насос, распылительные форсунки (20 шт. на каждый канал), трубопроводы, арматура, КИП.

Напорные магистрали каналов заканчиваются независимыми кольцевыми коллекторами под куполом гермооболочки на высоте 62–64 м, на которых располагаются форсунки таким образом, чтобы обеспечить наиболее равномерное орошение всего объема гермооболочки. Напорный коллектор каждого канала снабжен двадцатью форсунками-распылителями, обеспечивающими равномерное распыление подаваемого раствора на значительную площадь

49

(рис. 8.3). Перепад давления на форсунках составляет 0,1 МПа (1 кгс/см2). На напорной магистрали от спринклерных насосов к форсункам установлены параллельно две нормально закрытые задвижки с электроприводом. Они открываются на орошение гермообъема по сигналам повышения давления под гермооболочкой.

Рис. 8.2. Принципиальная схема канала спринклерной системы:

1 – спринклерный насос; 2 – водоструйный насос; 3 – бак спринклерного раствора; 4 – насос аварийного и планового расхолаживания; 5 – насос перемешивания спринклерного раствора.

Линии связи: 1 – заполнение бака спринклерным раствором; 2 – дренаж; 3 – к бассейну выдержки; 4 – линия рециркуляции; 5 – от теплообменника аварийного и планового расхолаживания

50