Balakovskaya - Системы безопасности РО

41

Кроме обратных клапанов, на каждом трубопроводе установл ено по две быстродействующие (по проекту время закрытия 10 сек) за порные задвижки Dy300 YT11,12,13,14S01,02, которые обеспечивают отсечение гидроемкости от реактора с целью исключения попадания аз ота в реактор при опорожнении гидроемкости во время аварии.

Имеется блокировка, по которой быстродействующие задвиж ки начинают автоматически закрываться при понижении уровн я в емкостях до 1200 мм. Такая блокировка предусматривает, что по лное закрытие хотя бы одной задвижки произошло на уровне в

Упрощенная схема включения гидроемкости не менее 800 мм. В процессе нормальной пассивной части САОЗ эксплуатации РУ обе задвижки открыты.

На трубопроводах связи Ду300 между быстродействующими задвижками имеется дренажная линия Ду20 с электроприводной арматурой YT1619S03,04. Они служат для отвода возможных протечек через закрытые быстродействующие задвижки YT1114S01,02 когда ГЕ САОЗ отключены от реактора.

Для организации разогрева трубопроводов и проверки плотности обратных клапанов предусмотрены байпасные линии параллельно обратным клапанам. На каждой байпасной линии установлено последовательно два сильфонных запорных вентиля Ду15 с электроприводом YT11,12,13,14S05,06,07,08. Во время нормальной эксплуатации эти вентили закрыты. В отличие от 5 блока НВАЭС (ВВЭР-1000 с РУ В-187), где байпасы отсутствовали, данная схема позволяет производить прогрев трубопроводов системы. Эти изменения были внесены в проект ВВЭР-1000 с РУ В- 320 на основании опыта пусконаладочных работ на 5 блоке НВАЭС, при выполнении которых были выявлены недостатки по надежному прогреву трубопроводов Ду300 САОЗ.

На каждой гидроемкости установлено по два предохранительных клапана (один рабочий и один контрольный) YT11,12,13,14S09,10. На блоках 1-3 установлены предохранительные клапаны

типа SiH 3115-H западногерманской фирмы “Bopp Reuther”, на блоке 4 - отечественного производства типа УФ50023-025. Пропускная способность клапана выбрана из условия непревышения рас четного давления в гидроемкости более, чем на 10% и составляет (при давлении 65 кгс/см2 и температуре рабочей среды 60 0С) 6 т/час на азоте и 30 т/час на воде, что превышает максимальный расход систем заполнения емкостей азотом или водой.

Система опор трубопроводов пассивной части САОЗ состоит из опор двух типов:

опор, воспринимающих нагрузки при нормальных условиях эксплуатации; опор, предназначенных для восприятия нагрузок,

обусловленных аварийными ситуациями, связанными с поперечными разрывами самих трубопроводов.

На трубопроводах имеются необходимые тройники и штуцера для подсоединения трубопроводов активной части САОЗ, байпас ных линий обратных клапанов, трубопроводов дренажей, импульс ных линий КИП. Для трубопровода от гидроемкости САОЗ до реакт ора применена сталь марки 10ГН2МФА с плакировкой внутренней поверхности. Для трубопроводов САОЗ (подпитка, подача азо та и пр.) и штуцеров применена хромоникелевая сталь аустенитн ого класса типа 08Х18Н10Т. Перемещения трубопроводов пассивной части САОЗ не приводят к повреждению других трубопроводо в.

Разрез реактора на уровне “горячих” петель

42

Для уменьшения количества врезок в корпус реактора трубо проводы Ду300 связи емкостей САОЗ также используются для подачи в 1 контур раствора борной кислоты от насосов аварийно-плано вого расхолаживания. Напорные трубопроводы от насоса TQ22D01 врезаются в трубопроводы связи от YT13B01 и YT14B01 между обратными клапанами. Напорные трубопроводы от насоса TQ32D01 врезаются в трубопроводы связи от YT11B01 и YT12B01 между обратными клапанами.

Кроме того, пассивная часть САОЗ связана со следующими системами:

подпитки 1 контура TK, которая обеспечивает подачу раствора борной кислоты в гидроемкости, с расходом до 5 м3/час и температурой 20-60 0С при давлении в гидроемкости 1-85 кгс/см2; оргпротечек TY, которая обеспечивает слив раствора борной кислоты из ГЕ САОЗ, при давлении в гидроемкости 1-85 кгс/см2, температуре 20-60 0С, с расходом до 5 м3/÷àñ;

азота высокого давления TP(UG), которая обеспечивает подачу азота в гидроемкости давлением 1-60 кгс/см2 и температурой 20-60 0Ñ;

газоудаления TP(TS20), которая обеспечивает воздухоудаление при заполнении гидроемкостей, сброс газа из одной ГЕ САОЗ объемом 10 м3 расходом до 60 м3/час и температурой 20-60 0С при давлении 60 кгс/см2; контроля плотности уплотнений оборудования РУ.

К системам, от которых зависит работоспособность пассивн ой части САОЗ относится система аварийного электроснабжения. Электропитание КИП и исполнительных органов пассивной ч асти САОЗ осуществляется от надежных источников питания.

При эксплуатации системы гидроемкостей САОЗ надо также п омнить об ограничениях на температуру и давление для корпуса яде рного реактора, которые основываются на опасности хрупкого раз рушения. Корпус ядерного реактора выполнен из материала, подверже нного такому явлению, как хрупкое разрушение, то есть, металл может разрушаться без явной пластической деформации. Поскольк у хрупкого разрушения нужно избегать любой ценой, напряжен ия, возникающие в корпусе ядерного реактора под воздействие м градиентов давления и температурных градиентов, должны ограничиваться безопасным значением.

При возникновении же аварии в реактор будет поступать вод а из ГЕ САОЗ, которая без принятия специальных мер будет иметь температуру порядка 30 0С. Именно поэтому на всех реакторах ВВЭР1000 типа В-320 при изготовлении корпусов реакторов в патрубках САОЗ устанавливаются тепловые рубашки. В настоящее время ведутся работы по установке нагревательных элементов в емкостях САОЗ с целью поддержания температуры среды в них на уровне 55 0С, что вызвано необходимостью защиты реактора в аварийных режи мах от резких перепадов температур.

44

Конструкция гидроемкости САОЗ

1-штуцер заполнения и подпитки

2-штуцер подвода и отвода азота

3-штуцер для контроля давления

4-штуцер для контроля уровня

5-штуцер к ПК

6-штуцер контроля плотности люка

7-патрубок для боромера

8-карман для установки термопары

9-штуцер для отбора проб

10-штуцер дренажа

Упорный узел состоит из кольца, устанавливаемого на корпу с емкости САОЗ, двенадцати клиньев, закладного кольца и двенадцати кронштейнов. Закладная деталь под опору представляет соб ой оребренную кольцевую плиту с приваренными к ней анкерным и стержнями.

Технические характеристики гидроемкостей САОЗ YTQ11,12,13,14B01

45

Обратные клапаны Dy300 YT11,12,13,14S03,04

Обратные клапаны предназначены для отсечения гидроемко сти от реактора в процессе нормальной эксплуатации РУ. Использу ются обратные клапаны прямого действия с закрытыми крышками и дистанционным указателем конечных положений запорного органа.

Технические характеристики обратных клапанов YT11,12,13,14S03,04

Быстродействующие задвижки YT11,12,13,14S01,02

Быстродействующие задвижки YT11,12,13,14S01,02 предназначены для отсечения гидроемкости от реактора с целью: исключения по падания азота в реактор при опорожнении гидроемкости, отключения емкости при плановом снижении давления в 1 контуре, для осм отра, ремонта или ревизии емкости, отключения емкости при неисправности одного или обоих обратных клапанов.

Технические характеристики быстродействующих задвижек YT11,12,13,14S01,02

Предохранительные клапаны YT11,12,13,14S09,10 типа SiH 3115-H

Предохранительные клапаны предназначены для защиты гидроемкости от повышения давления более, чем на 10% от рабо чего. Предохранительные клапаны типа SiH 3115-H изготавливаются западногерманской фирмой “Bopp Reuther”. На каждой ГЕ САОЗ устанавливаются два клапана (один рабочий, другой контро льный), отличающиеся только уставками срабатывания. Конструкци я клапана обеспечивает его принудительное открытие с БЩУ при давле нии, ниже уставки срабатывания при помощи двойного электрома гнита (через катушку открытия электромагнита).

Усилие закрытия в этом предохранительном клапане (ПК) соз дают подъемный колокол, шток и основная пружина. Следует отмет ить, что функцию полного подъема золотника в клапане “Bopp Reuther” выполняет подъемный колокол, так как при подрыве золотник а резко увеличивается действующая вверх сила (площадь колокола б ольше). Чтобы среда при срабатывании клапана направлялась в патр убок выхода, в конструкции клапана предусмотрена прочно-плотн ая втулка с сильфоном и уплотнительными прокладками.

46

Предохранительный клапан SiH 311-H фирмы “Bopp Reuther”

1-рычажная система

2-блокировочный болт

3-концевые выключатели

4-нажимной болт основной пружины

5-контрагайка нажимного болта

6-основная пружина

7-труба

8-вспомогательная пружина

9-металлический сильфон

10-колокол

11-золотник с наплавкой

Основная пружина клапана настраивается на давление срабатывания. Для обеспечения герметичности затвора ПК д о давления срабатывания имеется вспомогательная пружина. Если катушка закрытия двойного электромагнита клапана наход ится под напряжением, то действующая вниз электромагнитная сила передается через рычаг, втулку, шестерню, нажимную втулку , трубу на вспомогательную пружину. Совместно с главной пружиной кл апана, настроенной на давление срабатывания, вспомогательная п ружина в этом режиме действует на золотник клапана.

Если катушка открытия двойного электромагнита клапана н аходится под напряжением, то электромагнитная сила действует ввер х на рычаг, втулку, шестерню, нажимную втулку и в конечном итоге на шток клапана. Шток клапана, следовательно, и золотник приподни маются. Клапан начинает открываться и сбрасывать давление азота .

Мощность эл. магнита открытия такова, что его сила преодол евает сопротивление главной пружины даже в тех случаях, когда д авление под золотником сильно падает или оно значительно меньше у ставки срабатывания. То есть клапан можно подорвать с БЩУ принудительно даже при очень низком давлении в ГЕ САОЗ.

В комплекте с клапанами SiH 3115-H фирма “Bopp Reuther” поставляет электроконтактные манометры (ЭКМ) и логическ ие устройства для формирования схемы совпадения “2 из 3õ”. С их помощью:

при повышении давления в ГЕ САОЗ до 67 кгс/см2 формируется команда на открытие ПК YT11-14S09 от катушки открытия двойного электромагнита; при повышении давления в ГЕ САОЗ до 68,4 кгс/см2

формируется команда на открытие ПК YT11-14S10 от катушки открытия двойного электромагнита;

47

при понижении давления в ГЕ САОЗ ниже 62 кгс/см2 формируется команда на обесточение катушки открытия и запитки катушки закрытия двойного электромагнита.

При полном обесточении двойного электромагнита вспомогательная пружина блокируется и только главная пружина определяет величину срабатывания клапана. При таком среднем положен ии ПК работает, как обычный пружинный клапан прямого действия. Давление срабатывания будет определяться настройкой гл авной пружины.

Открытие и закрытие клапана фиксируется при помощи конце вых выключателей с выводом сигнализации положения клапана н а панель БЩУ.

В верхней части корпуса клапана имеется резьбовое отверс тие, предназначенное для расположения блокировочного болта и подкладной шайбы. Через это отверстие в корпусе имеется д оступ к штоку клапана, причем в верхней части штока соосно отверс тию в корпусе также имеется сверление с резьбой.

Блокировочный болт представляет собой стержень, с обоих с торон имеющий несимметричные резьбовые участки. С одной сторон ы резьбовой участок короткий и имеет больший диаметр, котор ый соответствует диаметру отверстия в корпусе. C другой стор оны резьбовой участок длинный и более тонкий, который соответ ствует диаметру отверстия в верхней части штока клапана.

Если ввернуть блокировочный болт более коротким и толсты м резьбовым участком в корпус, подложив под него шайбу, то эт о будет режим “хранения” блокировочного винта. Никакого влияния на сам ПК при этом оказано не будет.

Если ввернуть блокировочный болт более коротким и толсты м резьбовым участком в корпус, не подложив под него шайбу, то при этом конец болта, пройдя внутрь корпуса ПК (на толщину шайб ы, которой теперь нет) надавит на шток клапана вниз. Клапан бу дет зафиксирован от срабатывания.

При попытке ввернуть блокировочный болт более тонким и дл инным резьбовым участком он будет ввинчиваться в резьбовое отв ерстие, расположенное по оси штока клапана. При дальнейшем закручивании блокировочного болта он будет по резьбе под нимать шток клапана. Клапан будет зафиксирован в открытом положе нии.

Блокировочный болт нужно откручивать-закручивать тольк о руками. Категорически запрещается крутить его ключом, так как при подклинивании резьбы возможно закусывание болта в корпу се (использование толстой резьбовой части) или повреждение сильфона вследствие прокручивания штока (использование тонкой резьбовой части).

Технические характеристики предохранительных клапанов YT11,12,13,14S09,10

48

Особенности воднохимического режима гидроемкостей САОЗ и роль подогрева

В воде гидроемкостей САОЗ нормируется определенное соот ношение борной кислоты и щелочей, поддержание которого должно обеспечиваться проектными системами и технологией эксп луатации. Одна из задач организации водно-химического режима САОЗ заключается в том, чтобы в аварийных ситуациях, связанных с потерей герметичности первого контура и нарушением герметичнос ти оболочек ТВЭЛ, уменьшить образование летучих форм радион уклидов йодов, которыми, в первую очередь, определяется радиацион ная опасность выхода радионуклидов за пределы защитной обол очки в обслуживаемые помещения АЭС и окружающую среду. В нормальных условиях эксплуатации при поддержании в перв ом контуре восстановительного ВХР летучие формы радионукл идов йода практически отсутствуют.

Требования к ВХР ГЕ САОЗ

При заполнении гидроемкостей САОЗ в раствор должен вводи ться гидразин-гидрат в количестве, создающем концентрацию гид разина не менее 100 мг/л.

По мнению ОКБ “Гидропресс” (Отчет “Анализ и обоснование в однохимического режима САОЗ”, 1996) нормирование концентрации кислорода в гидроемкостях САОЗ нецелесообразно, так как п ри срабатывании САОЗ в дальнейшем в активную зону подается к ак раствор борной кислоты, в котором содержание кислорода не нормируется, так и кислородсодержащая вода приямков. Поддержание концентрации кислорода по опыту эксплуатац ии должно сводиться только к обеспечению избытка гидразина в растворе борной кислоты, подаваемого в гидроемкости САОЗ при заполнении и подпитке.

Кроме того, для обеспечения требований ядерной безопасно сти точность измерения борной кислоты как в гидроемкостях СА ОЗ, так и в баках запаса борной кислоты должна быть на уровне 7%, что обеспечивает возможность автоматического контроля конц ентрации борной кислоты боромерами.

Основные трудности в процессе эксплуатации в поддержани и ВХР емкостей САОЗ сводятся к обеспечению перемешивания раст вора для поддержания концентраций нормируемых показателей в соответствии с требованиями нормирующей НТД по ведению В ХР первых контуров АЭС с ВВЭР и их контроля.

Нарушения ВХР систем безопасности могут быть устранены введением системы подогрева растворов в гидроемкостях С АОЗ:

для действующих энергоблоков с ВВЭР-100 организацией внешнего контура подогрева раствора в гидроемкостях САО З; для проектируемых энергоблоков с ВВЭР-100 установкой ТЭН непосредственно в гидроемкостях САОЗ.

49

Организация подогрева среды в гидроемкостях САОЗ предус мотрена требованиями “Сводных мероприятий” СМ-90-ВВЭР, а также техническими решениями N0116.441-89 îò 03.03.87 (16ÃÓ ÌÀÝÏ

ÑÑÑÐ), N0Â187-ÒÏ-1326 îò 26.04.90, N0320-ТП-1232 от 17.05.85, в которых была определена необходимость обеспечения подогрева ср еды в ГЕ САОЗ до температуры не ниже 55 0С для защиты реактора в аварийных режимах от резких перепадов температур.

Существующие и способы подогрева среды в ГЕ САОЗ обладают существенными недостатками, в определенном смысле сдерживающими их внедрение на АЭС. В частности, значитель ные материальные затраты, применение нестандартного оборуд ования, сложности при транспортировке, монтаже, обслуживании и ре монте, наличие в гидроемкостях САОЗ и соединительном трубопров оде застойных зон с пониженной температурой. Указанных недос татков лишен вариант подогрева воды в ГЕ САОЗ, основанный на прин ципе естественной циркуляции с использованием выносного подогревателя, в котором применен штатный блок ТЭН от компенсатора давления (КД) реакторной установки ВВЭР-1000.

Данное решение реализовано на энергоблоке N03 Ровенской АЭС, где смонтирована и проведена опытно-промышленная эксплуата ция системы подогрева борного раствора в ГЕ САОЗ-1,2, в основу ко торой положен принцип ЕЦ с использованием выносного контура.

Проведенные испытания в сентябре 1994 года и опытнопромышленная эксплуатация в течение 105 суток подтвердили работоспособность оборудования системы подогрева и ее х орошие эксплуатационные характеристики: обеспечивается равном ерное перемешивание среды в гидроемкости и присоединительном трубопроводе, а также поддержание требуемой температуры по всему объему ГЕ САОЗ. Контроль работы системы в период опытнопромышленной эксплуатации показал, что вода в ГЕ САОЗ в ве рхнем сечении прогрета до температуры не ниже 65 0С, в нижнем сечении и трубопроводе Ду300 не ниже 58 0С. Данное обстоятельство свидетельствует об отсутствии раслоения борной кислоты и ионов калия в ГЕ САОЗ.

ОКБ “Гидропресс” разработал технический проект системы подогрева борного раствора в ГЕ САОЗ действующих АЭС с ВВЭР-1000 (320.23.00.00.000ТП), в которую входят: подогреватель, трубопроводы, арматура, электрооборудование, КИП, защиты и блокировки, и золяция тепловая.

Подогреватель содержит цилиндрический корпус со встрое нным блоком трубчатых электронагревателей (ТЭН). После включе ния блока ТЭН борный раствор в подогревателе нагревается и за счет разности плотностей РБК в подогревателе и возникает цирк уляция по контуру:

ГЕ САОЗ -> трубопровод к подогревателю ->подогреватель -> тру бопровод отвода -> САОЗ

После подогрева борного раствора в ГЕ САОЗ до заданной температуры (55 0С), мощность подогревателя снижается до величины, необходимой для поддержания температуры раствора в ГЕ СА ОЗ на заданном уровне. Необходимая мощность подогревателя в пр оцессе работы системы подогрева обеспечивается соответствующе й комбинацией групп мощности блока ТЭН. Для поддержания требуемых параметров по температуре борного раствора в Г Е САОЗ достаточно работы подогревателя на мощности 4 кВт. Общая мощность подогревателя - 90 кВт.

Таким образом, реализация системы подогрева раствора бор ной кислоты в ГЕ САОЗ на действующих энергоблоках с ВВЭР-1000 с внедрением циркуляционного контура решает задачу перемешивания раствора и поддержания концентрации борн ой кислоты и щелочных добавок в соответствии с требованиями нормирующей НТД по ведению ВХР первых контуров АЭС с ВВЭР .

50

Эксплуатация, контроль и управления в пассивной части САОЗ

При нормальной эксплуатации РУ (работа на мощности) систе ма пассивной части САОЗ находится в состоянии готовности, на случай возникновения аварии с потерей теплоносителя. Гидроемко сти должны быть заполнены раствором борной кислоты концентр ацией 16 гр/кг от системы подпитки. В гидроемкостях созданы: номинальный уровень, соответствующий объему РБК 50 м3, и номинальное давление 60 кгс/см2.

Гидроемкости САОЗ подключаются к реактору в режиме разог рева и подъема давления в первом контуре путем открытия задвиже к YT1114S01,02 при повышении давления в 1 контуре более 65 кгс/см2.

Кроме того, указанная операция производится автоматичес ки по блокировке YTB04(I,II,III) если есть совпадение следующих условий: давление в 1 контуре больше 70 кгс/см2, давление в гидроемкости более 55 кгс/см2 и отсутствует запрет открытия этой арматуры из-за понижения уровня в ГЕ САОЗ менее 1200 мм.

Для исключения срабатывания системы на 1 контур в результ ате понижения давления в режиме планового расхолаживания, за движки закрываются дистанционно с БЩУ при снижении давления в реакторе до 80 кгс/см2. Кроме того, указанная операция производится автоматически по блокировке YTB05(I,II,III) после снижения давлени я в 1 контуре до 70 кгс/см2, если отсутствует сигнал на запрет действия блокировок нормальной эксплуатации (из защиты TQS05). При наличии сигнала на запрет действия блокировок н.э., то есть при возникновении реальной аварии, автоматического отсечен ия гидроемкостей не происходит.

Проектом предусматривается управление и контроль пасси вной части САОЗ во всех предусмотренных проектом режимах. Сред ства автоматизации приняты в сейсмостойком исполнении. Для измерений предусматриваются преобразователи типа “Сапф ир 22”, термопреобразователи сопротивления типа ТСП-8053, анализат оры бора типа НАР-Б. Измеряемыми параметрами, характеризующим и нормальное функционирования системы, являются:

уровень в емкости САОЗ; концентрация борной кислоты; температура борной кислоты; температура корпуса емкости САОЗ; давление азота в ГЕ САОЗ; давление в трубопроводах САОЗ.

На панелях контура оперативного БЩУ предусматриваются индивидуальные показывающие приборы типа М-316 по уровню и давлению в каждой емкости САОЗ и сигнализация положений И ПК емкостей САОЗ. Сигнализация положений обратных клапанов выведена как на панели БЩУ, так и РЩУ.

Для контроля за оборудованием в условиях нормальной эксплуатации на ЦГТ РМОТ выведена необходимая информаци я по положению арматуры ИПК емкостей САОЗ и ОК, а также в цифров ом виде по основным технологическим параметрам. Кроме того, на ЦГТ РМОТ выведена сигнализация отклонений параметров, хода и останова арматуры в промежуточном положении.

Задвижки на сливе из емкостей САОЗ YT11-14S01,02 запитаны от II категории надежного питания, управляются дистанционно с БЩУ, РЩУ и автоматически по блокировкам.