- •Фгудп «Атомтехэнерго»
- •Предисловие
- •Общие сведения об атомных станциях. Обеспечение безопасности атомных станций
- •Общие сведения об атомных станциях
- •Обеспечение безопасности ас
- •Контур многократной принудительной циркуляции реактора рбмк
- •Группы оборудования и трубопроводов аэу. Категории сварных соединений
- •Общие сведения о трубопроводах
- •Элементы трубопроводов
- •Размеры трубопроводов
- •Материалы и конструкции труб для изготовления трубопроводов ас
- •Требования Правил аэу к конструкции и эксплуатации трубопроводов
- •Опоры и подвески трубопроводов
- •Назначение опор и подвесок и требования к ним
- •Классификация опор и подвесок трубопроводов
- •Рисунки 5.2, 5.3
- •Общие сведения о ремонте опор и подвесок трубопроводов
- •Рисунки 5.8, 5.9
- •Техническое обслуживание и ремонт систем и оборудования атомных станций
- •Основные положения
- •Учет оборудования и трубопроводов ас
- •Контроль технического состояния систем, оборудования и трубопроводов ас
- •Организация работ по тОиР систем и оборудования
- •Организация работ со вскрытием оборудования
- •Вводная часть
- •Требование руководящих документов к организации и производству работ по тОиР со вскрытием оборудования
- •Обязанности исполнителей работ по тОиР систем ас со вскрытием оборудования и трубопроводов
- •Демонтаж и монтаж трубопроводов
- •Демонтаж элементов трубопроводов
- •Разметка трассы трубопровода и монтаж опор и подвесок
- •Рисунки 8.5, 8.6
- •Особенности монтажа трубопровода
- •Подготовка элементов трубопроводов под сварку
- •Сборка элементов трубопроводов под сварку
- •Сварка трубопроводов
- •Оборудование для подготовки трубопроводов под сварку
- •Станок труборезный птм
- •Станки труборезные т и 2т
- •Станки труборезные сркт
- •Труборезы модели 600 rbl
- •Приспособление к-208 для обработки концов труб под сварку
- •Труборез мр-342
- •Фаскорез мр-348
- •Устранение дефектов сварных швов трубопроводов
- •Дефекты сборки элементов трубопроводов и сварных швов
- •Причины возникновения дефектов сварных соединений
- •Методы и объем неразрушающего контроля
- •Методы устранения дефектов сварных швов трубопроводов
- •Сборка фланцевых соединений (фс)
- •Общие положения
- •Требования к фланцам, прокладкам и крепежным деталям фланцевых соединений
- •Требования к сборке фланцевых соединений
- •Контроль сборки фланцевых соединений
- •Общие требования к проведению ремонта фланцевых соединений оборудования и трубопроводов ас
- •Меры безопасности при проведении ремонтных работ
- •Общие положения
- •Рекомендуемые формы исполнительных документов тоир со вскрытием оборудования систем ас
- •Перечень принятых сокращений
- •Перечень принятых терминов и определений
- •Список литературы
- •Лист регистрации изменений
Предисловие
Взаимная связь всего тепломеханического оборудования электростанции, обеспечивающая непрерывность технологического процесса производства электроэнергии, осуществляется посредством большого количества трубопроводов.
Для того чтобы качественно изготовить и смонтировать трубопроводы, а также правильно их эксплуатировать и ремонтировать, необходимо знать их устройство и условия работы по проекту, технические условия на их изготовление и монтаж, технологию и производство сварочных работ.
Курс «Ремонт трубопроводов» предназначен для персонала, выполняющего ремонт трубопроводов, с целью поддержания его квалификации и, следовательно, повышения качества ремонта трубопроводов, надежности и безопасности систем атомных станций (АС).
В данном курсе приведены основные сведения о:
атомных станциях и обеспечении их безопасности,
трубопроводах,
опорах и подвесках трубопроводов,
техническом обслуживании и ремонте систем и оборудования АС,
организации работ со вскрытием оборудования и трубопроводов,
демонтаже и монтаже трубопроводов,
оборудовании для подготовки трубопроводов под сварку,
устранении дефектов сварных швов трубопроводов,
сборке фланцевых соединений применяемых на АС,
мерах безопасности, специфичных для АС.
При изложении материала предполагается, что обучаемые обладают базовыми сведениями по механике, материаловедению, теплотехнике и умеют читать схемы и чертежи.
Общие сведения об атомных станциях. Обеспечение безопасности атомных станций
Цели занятия:
По окончании занятия обучаемые смогут:
назвать состав и назначение основного технологического оборудования одноконтурной, двухконтурной и трехконтурной тепловых схем АС и их основные отличия;
дать определение безопасности АС (ядерной и радиационной);
рассказать за счет чего обеспечивается безопасность АС.
Общие сведения об атомных станциях
Атомная энергетика исчисляет свою историю с июня 1954 года, когда в СССР в г. Обнинске была введена в строй первая в мире АС мощностью 5 МВт.
Атомные станции являются тепловыми электростанциями, которые отличаются от традиционных тепловых электростанций способом получения тепловой энергии и видом используемого для ее получения топлива. На традиционных тепловых электростанциях тепловую энергию получают в результате контролируемой химической реакции горения органического вещества – топлива (мазут, газ, уголь).
На АС тепловую энергию получают в результате контролируемой ядерной реакции деления вещества, поэтому правильнее бы было сказать не «атомная станция», а «ядерная станция».
Наибольшее распространение в качестве ядерного топлива на АС получил уран‑235, содержащийся в природном уране в небольшом количестве (0,7%). Для осуществления цепной реакции природный уран обогащается, т.е. содержание в нем урана-235 повышается до нескольких процентов.
Тепловая энергия, выделяемая в процессе деления урана-235 в ядерном реакторе, получается за счет торможения осколков в веществе таблетки. Топливо в современных реакторах, содержащее делящийся изотоп урана-235, применяется в виде таблеток двуокиси урана (UO2), помещенных в металлическую трубку. В реакторе большой мощности канальном (РБМК) трубка диаметром 13,5 мм выполнена из циркониевого сплава. Герметично заваренная заглушками трубка с таблетками топлива, называется тепловыделяющим элементом (ТВЭЛ). ТВЭЛы, в работающем реакторе, омываются потоком теплоносителя. В результате деления тепловая энергия передается на оболочку ТВЭЛа. Теплоноситель (вода), омывая оболочку ТВЭЛа, снимает тепловую энергию и нагревается. Схема тепловых потоков ТВЭЛа приведена на рис. 1.1.
Наибольшее распространение в России получили реакторы корпусного иканальноготипов(рис. 1.2):
|
а – реактор корпусного типа; б – реактор канального типа
1 - привода СУЗ; 2 – каналы для СУЗ; 3 – стержни А3; 4 – стержни управления; 5 ‑ корпус; 6 ‑ каналы для ТВС; 7 – ТВС; 8 – замедлитель; 9 – отражатель; 10 ‑ биологическая защита.
Рисунок 1.2 – Схемы ядерных реакторов.
в реакторах корпусного типа (реактор типа ВВЭР – водо-водяной энергетический реактор) давление первичного теплоносителя держится общим прочным корпусом;
в реакторах канального типа (реактор типа РБМК – реактор большой мощности канальный) давление держится каждым каналом, в котором находится топливная сборка.
В системе АС различают теплоносительирабочее тело.
Рабочим телом, то есть средой, совершающей работу с преобразованием тепловой энергии в механическую, является водяной пар. Устройством, в котором работает пар, является турбина.
Назначение теплоносителя, циркулирующего через активную зону реактора - отводить тепловую энергию, выделяющуюсяв активной зоне реактора(объем внутри корпуса реактора, где размещается ядерное топливо, в котором протекает самоподдерживающаяся управляемая реакция деления).
Если контуры теплоносителя и рабочего тела не разделены, АС называют одноконтурной (рис. 1.3).
На АС с одноконтурной тепловой схемой парообразование происходит в реакторе. Пар направляется в турбину, где производит работу, превращаемую в генераторе в электроэнергию. После конденсации всего пара в конденсаторе конденсат насосом подается снова в реактор.
В одноконтурных АС все оборудование работает в условиях радиационного воздействия, что осложняет его эксплуатацию. Большое преимущество таких схем - простота и экономичность. Параметры пара перед турбиной и в реакторе отличаются только на величину потерь.
По одноконтурной схеме в России работают Ленинградская, Курская Билибинская и Смоленская АС.
Если контуры теплоносителя и рабочего тела разделены, то АС называют двухконтурной(рис. 1.3).
Соответственно контур теплоносителя называют первым, а контур рабочего тела - вторым. В таких схемах теплоноситель прокачивается главным циркуляционным насосом (ГЦН) через реактор, охлаждая его, и парогенератор, в котором отдает тепло рабочему телу. Образованный таким образом радиоактивный первый контур включает в себя лишь часть оборудования станции. Во втором контуре пар из парогенератора поступает в турбину, затем в конденсатор, а конденсат из него насосом возвращается в парогенератор. Оборудование второго контура работает в отсутствие радиационной активности, что упрощает эксплуатацию станции.
По двухконтурной схеме работают Нововоронежская, Кольская, Калининская и Балаковская АС.
Если необходимо исключить контакт теплоносителя и рабочего тела во всех режимах, включая аварийные, между их контурами создают дополнительный, промежуточный контур. На АС такая необходимость возникает при использовании в качестве теплоносителя жидкого натрия, так как натрий активно взаимодействует с водой и паром. Такие АС называют трехконтурными(рис. 1.3).
Радиоактивный жидкометаллический теплоноситель насосом прокачивается через реактор и промежуточный теплообменник, в котором отдает теплоту нерадиоактивному жидкометаллическому теплоносителю промежуточного контура. Теплоноситель промконтура прокачивается насосом через промежуточный теплообменник и парогенератор, и отдает теплоту рабочему телу. Давление в промежуточном контуре выше давления в первом контуре. Система второго контура такая же, как в двухконтурной схеме. Трехконтурные АС наиболее дорогие из-за большого количества оборудования. По трехконтурной схеме работает третий блок Белоярской АС.
1 – реактор; 2 – барабан-сепаратор; 3 – парогенератор; 3а – испаритель; 3б ‑ пароперегреватель;4 – ГЦН; 5 – турбина; 6 – генератор; 7 – конденсатор; 8 ‑ конденсатный насос; 9 – деаэратор; 10 – питательный насос; 11 - промежуточный теплообменник.
Рисунок 1.3 – Тепловые схемы АС.
На рис. 1.4приведена упрощенная одноконтурная двухпетлевая тепловая схема АС с РБМК-1000.
Пар от барабанов-сепараторов (БС) 2 поступает в цилиндр высокого давления (ЦВД) 4. После расширения в ЦВД пар увлажняется, поэтому перед подачей на цилиндр низкого давления (ЦНД) 6 он пропускается через сепаратор‑пароперегреватель (СПП) 5.
Из ЦНД отработанный пар направляется в конденсатор 8. Для охлаждения пара в конденсаторы турбины подается охлаждающая вода. Конденсатными насосами 1-го подъема 9 конденсат через конденсатоочистку 10 подается на вход конденсатных насосов 2-го подъема 11, которые через подогреватели низкого давления (ПНД) 12 подают конденсат в деаэраторы 13.
Питательная вода из деаэраторов подается в коллекторы питательной воды барабанов-сепараторов питательными насосами 14.
1 – реактор; 2 – барабан-сепаратор; 3 – ГЦН; 4 – ЦВД; 5 – СПП; 6 – ЦНД; 7 – генератор; 8 – конденсатор; 9 – конденсатный насос 1 подъема; 10 – конденсатоочистка; 11 – конденсатный насос 2 подъема; 12 – ПНД; 13 – деаэратор; 14 – питательный насос.
Рисунок 1.4 - Упрощенная тепловая схема АС с РБМК-1000.
Первый энергоблок с реакторами РБМК-1000 на Ленинградской АС вступил в эксплуатацию в декабре 1973 года.
Реактор РБМК-1000 тепловой мощностью 3200 МВт представляет собой систему, в которой в качестве замедлителя используется графит, в качестве теплоносителя – вода, в качестве топлива – UO2.
Компоновка АС с РБМК-1000 приведена на рис. 1.5. В целом реактор состоит из набора вертикальных каналов с топливом, вставленных в цилиндрические отверстия графитовых колонн, верхней и нижней защитных плит. Легкий цилиндрический корпус (кожух) замыкает полость графитовой кладки.
Кладка состоит из собранных в колонны графитовых блоков квадратного сечения с цилиндрическими отверстиями по оси. Кладка опирается на нижнюю плиту, которая передает вес реактора на бетонную шахту.
Топливные каналы и каналы регулирующих стержней проходят через нижние и верхние металлоконструкции. Приводы регулирующих стержней расположены над активной зоной в районе верхней защитной конструкции реакторного зала.
Перегрузка топлива осуществляется на мощности с помощью разгрузочно-загрузочной машины (РЗМ), расположенной в центральном зале (ЦЗ).
Приблизительно 95% энергии, выделяющейся в результате реакции деления, прямо передается теплоносителю. Около 5% мощности реактора выделяется в графите от замедления нейтронов и поглощения гамма - квантов. Для снижения термического сопротивления и предотвращения окисления графита полость кладки заполнена циркулирующей смесью газов гелия и азота, которая служит одновременно и для контроля целостности каналов по изменению влажности и температуры газа.
Рисунок 1.5 - Компоновка АС с РБМК-1000.
Реактор РБМК-1000 имеет две петли контура многократной принудительной циркуляции (КМПЦ), расположенные симметрично относительно осевой плоскости реактора. Каждая петля включает два барабана-сепаратора и четыре главных циркуляционных насоса, прокачивающих воду через технологические каналы, в которых она нагревается до образования пароводяной смеси и поступает в барабаны-сепараторы, где разделяется на пар и воду. Вода поступает в опускные трубопроводы, а сухой насыщенный пар поступает от каждого барабана сепаратора на обе турбины.
На один энергоблок АС с реактором РБМК-1000 устанавливаются две турбоустановки с конденсационными турбинами К-500-65/3000 и генераторами ТВВ-500-2. Турбина мощностью 500 МВт с частотой вращения 3000 об/мин состоит из цилиндра высокого давления и четырех цилиндров низкого давления.
Взаимная связь тепломеханического оборудования АС, обеспечивающая непрерывность технологического процесса производства электроэнергии, осуществляется посредством большого количества трубопроводов, а управляют технологическим процессом при помощи арматуры.
Схемы, определяющие взаимную связь тепломеханического оборудования, обеспечивающего технологический процесс производства энергии, называются тепловыми схемами АС.
Тепловая схема АС должна обеспечивать работу блока в нормальных эксплуатационных режимах, разогрев блока при пусках и его расхолаживание при остановах (в том числе аварийных), а также предотвращать выбросы радиоактивных веществ во внешнюю среду. Поэтому тепловые схемы блоков АС сложнее блоков тепловых электростанций (ТЭС), включают значительное количество оборудования, арматуры и требуют более сложной системы управления технологическим процессом.