Якубенко Технологические процессы производства тепловой 2013

Специальными расчетами и экспериментами зафиксировано, что мощность, снимаемая с активной зоны естественной циркуляцией теплоносителя по четырем циркуляционным петлям при номинальных давлениях первого и второго контуров, составляет до 10 % от полной тепловой мощности реактора.

Оборудование первого контура заключено в предварительнонапряженную металлическую герметичную и железобетонную оболочку, имеющую форму цилиндра со сферическим куполом и плоским основанием. Внутри герметичная оболочка облицована листовой сталью марки Ст3сп5 толщиной 8 мм.

В плане четыре циркуляционные петли и оборудование, входящее в их состав, размещены попарно в двух диаметрально противоположных от реактора боксах (рис. 4.7). Реактор установлен в центре аппаратного зала в своей бетонной шахте толщиной 3,0 м. Корпус реактора установлен на опорной ферме, опирающейся на кольцевую консоль бетонной шахты, и зафиксирован от перемещений в плане опорным буртом на опорном кольце, закрепленном в опорной ферме бетонной шахты реактора. Фланец корпуса реактора закрепляется и фиксируется от перемещений в плане с помощью упорного кольца, закрепленного также в опорной ферме шахты реактора.

Герметичная железобетонная плита толщиной 2,5 м, находящаяся на отметке 13,7 м, замыкает снизу герметичный объем и воспринимает все нагрузки от реакторной установки. От центра герметичной плиты вверх до пола центрального зала, расположенного на отметке 36,9 м, идет железобетонный ствол внутренним диаметром 6 м и толщиной стенки 3,0 м. Этот ствол-шахта является опорной конструкцией реактора. Параллельно герметичной плите, выше ее расположены три железобетонные монолитные пластины, связанные с шахтой и имеющие между собой вертикальные связи-стены.

Первая и вторая пластины (если считать снизу от герметичной плиты) служат для размещения оборудования и трубопроводов и воспринимают на себя весь спектр нагрузок от оборудования, включая сейсмические нагрузки, и передают его на шахту и герметичную плиту. Третья пластина служит полом центрального зала на отметке 36,9 м и воспринимает на себя, в основном, монтажные нагрузки (при перестановке оборудования), а также нагрузки от тяжелых узлов оборудования при раскладке во время ремонта.

121

Обеспечение сейсмостойкости оборудования РУ реализовано в основном за счет установки гидроамортизаторов, которые препятствуют большим смещениям оборудования и трубопроводов относительно оболочки и друг относительно друга при воздействии экстремальных нагрузок и ускорений от землетрясения и других техногенных явлений.

Максимальные смещения оборудования, снабженного гидравлическими амортизаторами, при экстремальных воздействиях составляют величину порядка 5 мм и происходят не мгновенно, а растянуто по времени на 10–12 с, что вполне допустимо по условиям прочности при имеющихся длинах трубопроводов.

Аналогичные амортизаторы, только меньшей мощности, установлены на трубопроводы системы компенсации объема. Для ограничения смещения оборудования и предотвращения появления летящих предметов, могущих разрушить герметичную оболочку, при внезапном поперечном разрыве трубопроводов предусмотрены элементы крепления (ограничители, аварийные тяги, тросы), удерживающие трубопроводы и подвижное оборудование от больших смещений и ударов о соседнее оборудование.

Для высоких сосудов (компенсатор объема, емкости САОЗ) спроектированы дополнительные опоры в верхней части сосудов. Конструкция этих опор такова, что они не препятствует термическому расширению сосуда вверх и по радиусу и в то же время при толчках не позволяют “голове” сосуда смещаться в горизонтальной плоскости и удерживают сосуд в вертикальном положении.

С точки зрения обслуживания оборудования, компоновкой предусмотрено деление здания на зоны обслуживаемые и необслуживаемые. Так, например, электродвигатели ГЦН и электродвигатели арматуры на трубопроводах САОЗ и трубопроводах системы компенсации объема, нуждающиеся в частичном обслуживании, защищены стенами от оборудования, обладающего большой радиационной активностью (главные циркуляционные трубопроводы, парогенераторы). Главные циркуляционные трубопроводы, соединяющие оборудование главного циркуляционного контура, предназначены для организации циркуляции теплоносителя через реактор по четырем петлям: парогенератор – ГЦН – реактор – парогенератор. Конструкция ГЦТ и способы его закрепления рассчитаны на

123

восприятие нагрузки от максимального расчетного землетрясения силой 9 баллов. Основные параметры ГЦТ приведены в табл. 4.1.

Главные циркуляционные трубопроводы установлены в помещениях герметичной оболочки и недоступны для обслуживания при работе реакторной установки. Циркуляционные петли размещены попарно в диаметрально противоположных сторонах от реактора (рис. 4.8).

Угол между парными петлями равен 55°. Участки между выходными патрубками реактора и входными патрубками парогенераторов (рис. 4.9) называются «горячими» нитками. Участки между выходными патрубками парогенераторов и входными патрубками ГЦН, а также между нагнетающими патрубками ГЦН и входными патрубками реактора, называются «холодными» нитками. Каждая из четырех циркуляционных петель имеет свою «горячую» и «холодную» нитку.

По «горячим» ниткам нагретый в реакторе теплоноситель подается к парогенераторам. По «холодным» ниткам охлажденный теплоноситель возвращается из парогенераторов в реактор. Для обеспечения циркуляции теплоносителя между реактором и парогенераторами в «холодных» нитках установлены ГЦН.

124

•теплоизоляция ГЦТ;

•патрубки и штуцера вспомогательных систем;

•182 датчика термоэлектрических термометров с компенсационными коробками;

•28 отключающих устройств в импульсных линиях датчиков давления.

ГЦТ состоит из трубных узлов, изготовленных бесшовным способом из низколегированной углеродистой стали перлитного класса 10ГН2МФА с плакированием внутренней поверхности нержавеющей сталью 08Х18Н10Т. Петли собираются из 28 трубных блоков и привариваются между собой и к патрубкам реактора, парогенераторов и ГЦН (выполняется 40 монтажных сварных швов).

Для обеспечения нормальной и безопасной эксплуатации РУ, контроля параметров первого контура, а также для обеспечения безопасности РУ в аварийных режимах ГЦТ соединен со следующими вспомогательными системами, входящими в первый контур РУ:

•системой компенсации объема первого контура;

•системой аварийно-планового расхолаживания;

•системой аварийного ввода и вывода бора;

•системой байпасной очистки теплоносителя первого контура

(СВО-1);

•системой продувки-подпитки первого контура;

•системой сбора воды организованных протечек первого кон-

тура;

•системой измерения параметров теплоносителя первого кон-

тура.

С системой компенсации объема ГЦТ соединен патрубком Ду

219х19 и регулирующими клапанами («холодная» нитка петли № 1)

ипатрубком Ду 426х40 без арматуры («горячая» нитка петли № 1).

Ссистемой аварийно-планового расхолаживания ГЦТ связан четырьмя патрубками Ду 351x36 («холодные» и «горячие» нитки петель № 1 и 4). С другими системами первого контура ГЦТ связан трубопроводами меньшего диаметра.

Трассировка трубопроводов ГЦТ выполнена с учетом самоком-

пенсации температурных расширений при разогреве первого контура. Температурные расширения ГЦТ компенсируются перемещением на роликовых опорах парогенераторов и на шаровых опорах

127

ГЦН. Величина хода опор ПГ в направлении продольной оси составляет 200 мм, а в направлении поперечной оси – 140 мм в сторону “холодного” коллектора и 40 мм в сторону “горячего” коллектора. Шаровые опоры ГЦН имеют величину хода 80 мм во всех направлениях.

Для ограничения перемещений ГЦТ в случае его разрыва и обеспечения требований по сейсмостойкости, предусмотрены на каждой петле аварийные ограничители. Нагрузки, вызванные аварийным разрывом ГЦТ, воспринимаются ограничителями, установленными под трубными отводами ГЦТ и у улиток ГЦН, а также тягами (рис. 4.10.), препятствующими вертикальному перемещению ГЦТ.

На каждом ГЦН установлено по три аварийные тяги диаметром 170 мм, препятствующих перемещению ГЦН вверх при разрыве ГЦТ. Защита ГЦТ от сейсмических воздействий осуществляется посредством гидроамортизаторов, закрепляющих парогенераторы и ГЦН. На каждом ГЦН устанавливается по 5 гидроамортизаторов, три гидроамортизатора воспринимают экстремальные ускорения и усилия от перемещения гидравлической части ГЦН и два – от перемещения электродвигателя.

Для восприятия сейсмических нагрузок на ПГ также предусмотрена система гидроамортизаторов. На каждом парогенераторе установлено по 8 гидроамортизаторов, по четыре с противоположных боковых поверхностей ПГ у противоположных люков-лазов ПГ по второму контуру. При этом с каждой из сторон ПГ гидроамортизаторы расположены попарно во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Дополнительно на трубопроводах выхлопа импульсных предохранительных устройств КД имеется три гидроамортизатора, а на трубопроводах впрыска КД – семь.

С целью обеспечения минимальных тепловых потерь от оборудования и трубопроводов во время работы РУ весь ГЦТ покрыт теплоизоляцией. Теплоизоляционным материалом являются матрасы из базальтового волокна в оболочке из кремнеземистой ткани толщиной 60 мм. Поверх матрацев устанавливаются окожушивающие алюминиевые листы, которые закрепляются бандажами и замками.

128

блоки с большими воздушными зазорами) как менее теплопроводные, более долговечные и экологически чистые. Такие же кожухи планируют использовать и при теплоизоляции парогенераторов.

Однако тепловые потери во время нахождения РУ в горячем состоянии, даже при наличии на поверхностях оборудования и трубопроводов современной проектной тепловой изоляции, имеют достаточно большие значения – порядка 3 МВт, выделяемые в пространство герметичного объема. Причем тепловые потери петель ГЦТ (включая парогенераторы) составляют примерно 84 % от общих тепловых потерь оборудования первого контура.

4.3.Система компенсации объема первого контура на АЭС

сВВЭР-1000

В первом контуре ректоров в качестве теплоносителя применяется вода, недогретая до кипения примерно на 60 °С (при номинальном давлении в первом контуре 16 МПа). Выбор именно такой величины недогрева обусловлен компромиссом между достижением максимальных параметров теплоносителя на выходе из реактора (и, следовательно, получения высокого КПД установки в целом) при заданном номинальном давлении в первом контуре и обеспечением запасов до кризиса теплообмена на оболочках топливных элементов, а также обеспечением запаса от кавитации во всасывающих патрубках главных циркуляционных насосов для возможности их надежной работы.

Вода при параметрах первого контура обладает относительно большим температурным коэффициентом изменения объема и низкой сжимаемостью, что при замкнутом первом контуре приводит к недопустимо большим изменениям давления при изменении температурного режима первого контура (даже при нормальных переходных режимах). Например, при давлении 10,0 МПа и изменении температуры от 250 до 300 °С, удельный объем воды увеличивается на 11 %. При разогреве реактора ВВЭР-1000 из холодного (tх < < 70 °С) до горячего (tг = 280 °С) состояния плотность теплоносителя уменьшается на 30 %. Это обстоятельство делает необходимым организацию в первом контуре специальной системы компенсации объема.

130