Balakovskaya - Вспомогательные системы РО

91

Конструктивно система очистки оргпротечек и продувочно й воды 1 контура СВО-2 представляет собой две абсолютно одинаковы е цепочки (нитки), состоящие из двух параллельно включенных катионитных фильтров, последовательно включенного анио нитного фильтра и ловушки ионитов.

1 - катионитовые фильтры ТЕ10, 20N01,02

2 - анионитовые фильтры ТЕ10, 20N03

3 - фильтр-ловушка ионитов ТЕ10,20В01

4 - деаэратор подпитки ТК10В01

5 - подпиточные агрегаты ТК21-23Д01,02

Упрощенная схема системы СВО-2

Нитки СВО-2 функционально не связаны друг с другом. В номинальном режиме работы энергоблока АЭС включается од на нитка системы. В переходных режимах в работу могут быть вк лючены обе нитки параллельно.

Система очистки оргпротечек и продувочной воды 1 контура занимает важное место в общей схеме технологического про цесса:

обеспечивает поддержание оптимального ВХР 1 контура, что увеличивает ресурс основного оборудования; снижает радиоактивность теплоносителя 1 контура, что улучшает радиационную обстановку на блоке;

при выводе борной кислоты из теплоносителя 1 контура в конце кампании исключает образование большого объема грязных вод (по сравнению с разомкнутым водообменом).

Если находящиеся в работе фильтры СВО-2 не способны поддерживать качество теплоносителя в соответствии с но рмами

(или не работоспособны), то через 24 часа после нарушения пре делов качества воды 1 контура РУ должна быть остановлена и перев едена в “холодное” состояние.

Cистема очистки пpодувочной воды теплоносителя I контура TE спpоектиpована на основании технического задания на пpоектиpование технологических систем pеактоpного отделен ия и относится к системам ноpмальной эксплуатации, важным для безопасности pеактоpной установки.

92

Конструкция оборудования системы СВО-2

фоpме используют для вывода из теплоносителя I контура пpимесей в виде анионов (в основном Cl- анионов). Анионит в OH- фоpме используют для вывода борной кислоты из теплоносителя первого контура (особенно в конце кампании при малых значениях концентрации борной кислоты в теплоносителе < 0,2 г/кг, когда эффективность водообмена очень низка).

Конструкция фильтров системы ТЕ рассчитана на работу при давлении пропускаемой среды 16 кгс/см2, что позволяет снизить до минимума выделение водорода из обрабатываемой воды вследствие дегазации теплоносителя и его накопление в корпусе фильтра.

По проекту давление в каждой нитке фильтров поддерживается установленным на выходе из каждой нитки автоматическими регуляторами TE10,20S11 на уровне

16 êãñ/ñì2 с точностью + 0,4 кгс/см2. Применен принцип регулирования давления “до себя”.

Для предотвращения недопустимого повышения давления пе ред каждой ниткой до входной арматуры TE10(20)S01,02 установлены предохранительные клапаны ТЕ00S01,02, рассчитанные на давлени е срабатывания 21,2-22 кгс/см2.

Фильтры TE10(20)N01,02,03

Все ионообменные фильтры системы СВО-2 TE10(20)N01,02,03 - насыпного типа, имеют одинаковую конструкцию и представл яют собой вертикальные цилиндрические сосуды наружным диам етром 1000 мм с эллиптическими днищами, опирающимися на цилиндрические опоры. Для проведения проверки и ремонта внутреннего пространства в средней части цилиндрическо й обечайки фильтров предусмотрен люк-лаз Ду 450. Фильтры имеют два присоединительных патрубка ф108х5 под приварку к трубопроводам. Изготовлены фильтры из нержавеющей стали типа 12Х18Н10Т. Ионообменные фильтры системы СВО-2 расположены в помещениях А122/1,2 обстройки РО.

Крышка люка-лаза крепится к горловине люка с помощью шарн иров, предназначенных для облегчения открытия крышки. Уплотне ние крышки к фланцу люка-лаза производится через щелочнокислостойкую прокладку шестнадцатью шпильками М 20х2.

1 - воздушник

2 - вход очищаемой воды

3 - гидрозагрузка

4 - верхнее водораспределительное устройство

5 - опора

6 - гидровыгрузка

7 - выход очищенной воды

8 - нижнее водосбросное устройство

Конструкция фильтра ионообменного типа АФИ-1,0-2,0

Расположение загрузочных люков фильтров СВО-2 в здании РО

93

Внутри фильтров имеются верхнее водораспределительное (ВРУ) и нижнее водосборное (НРУ) устройства, служащие для равномерного распределения потока воды по сечению фильтра.

ВРУ - лучевого типа, состоит из шести отглушенных с одного конца перфорированных труб Ду 50 (диаметр перфорации 8 мм), присоединенных на сварке и к центральному коллектору Ду 150 и через кронштейны к стенке корпуса фильтра.

НРУ - дренажного типа, состоит из центрального коллектора Ду 250 и из двух полуколлекторов Ду 80. На полуколлекторах размещены перфорированные трубы, отверстия в которых перекрыты полукожухами с щелями размером 0,25 (+0,08 мм) (-0,05 мм). НРУ служит для отвода очищенной воды и предотвращения выхода загрузочного материала в фильтрат. НРУ выдерживает нагрузку, возникающую за счет уплотнения фильтрующего материала при перепадах давления на фильтре до 0,8-1 кгс/кв.см.

Все фильтры имеют штуцера ф32х3,2 под воздушники, которые заведены в камеру сдувок. Камера сдувок представляет собой герметичный бокс со стеклянной передней стенкой. Газовые сдувки выходят в помещение через аэрозольные фильтры из ткани Петрянова, установленные на камере. Вода, поступающая через воздушники в камеру сдувок, стекает по трубопроводу в бак оргпротечек ТY20В01.

Для загрузки фильтрующего материала в конструкции фильтра предусмотрен загрузочный люк Ду100, который представляет собой трубу ф108х5 с фланцем под плоскую крышку, которая уплотняется через щелочнокислостойкую прокладку шестью шпильками М20х2. Загрузочные люки фильтров TE10(20)N01,02,03 выведены на отметку 6.6. в помещение А-326 и закрыты защитными плитами. Срок службы корпуса фильтра не менее 30 лет.

1 - защитные плиты

2 - загрузочные люки

96

97

Технические характеристики ИПУ TE00S02,S03

Регулиpующие клапаны TE10(20)S11

Регулиpующие клапаны TE10(20)S11 типа И68030-100.01 установлены в помещениях А027/2 и А027/3 и вваpены в тpубопpоводы системы до фильтров ловушек. Электpопpиводы вынесены за пpеделы помещений А027/2 и А027/3 в коpидоp А017 и соединены с pегулиpующими клапанами чеpез пpомежуточную штангу.

Регулирующие клапана TE10(20)S11 управляются по командам регуляторов давления TEC10(20) и предназначены для поддержани я

Особенности

применения ионообменных смол в системе СВО-2

Для очистки воды, идущей на заполнение и подпитку основных и вспомогательных контуров АЭС, для поддержания заданного воднохимического режима блока и доочистки воды от радионуклидов, широко используются иониты.

Ионитами называются химически стойкие материалы неорганического и органического происхождения, в структ уре которых имеются функциональные группы, способные к диссо циации и обмену с находящимися в воде катионами и анионами. Все иониты делятся на два больших класса: катиониты - иониты, обменивающиеся катионами, и аниониты - обменивающиеся

98

анионами. Есть, однако, материалы с амфотерными свойствам и, которые ведут себя как катиониты или аниониты в зависимос ти от рН воды. Ионообменными свойствами обладают многие природны е вещества, однако практическое применение находят только искусственные ионообменные смолы, представляющие собой высокомолекулярные соединения с очень большой молекуля рной массой и обладающие чрезвычайно развитой поверхностью вследствие многочисленных пор и каналов.

По степени диссоциации иониты делятся на сильнокислотны е (сильноосновные), слабокислотные (слабоосновные) и заним ающие промежуточное положение. В атомной энергетике нашли прим енение только иониты органического происхождения: сильнокисло тный катионит КУ-2-8 и сильноосновной анионит АВ-17-8.

Процесс ионного обмена представляет собой обмен ионами м ежду раствором электролита (очищаемый теплоноситель) и тверд ым веществом (ионообменная смола), в результате чего извлека емые ионы удерживаются твердым ионообменным веществом, отдаю щим в раствор эквивалентное количество обменных ионов одинак ового знака. При пониженном обессоливании воды продуктами обме ны ионов на катионите и анионите в исходных Н+ è ÎÍ- формах являются ионы водорода и гидроксила, которые, взаимодейст вия,

образуют в качестве конечного продукта обмены молекулы в оды НО.

2

Âпроцессе фильтрования раствора электролита через ионо обменные материалы последние насыщаются поглощенными ионами в количестве, соответствующем значению обменной емкости.

Âустановках очистки контурных вод реакторов АЭС нашли применение отечественные ионообменные материалы преимущественно следующих марок: катионит ÊÓ-2-8÷Ñ â

водородной форме и анионит АВ-17-8чС в гидроксильной форме. О т обычных ионообменных смол они отличаются малым содержан ием мелкой фракции и почти полным отсутствием хлорид-иона в с воем составе.

Особенностью применения ионообменных смол в системе СВО -2 является их работа на очистку радиоактивной воды. При это м будет происходить накопление радиоактивных веществ и облучен ие ионообменной смолы. Основное влияние облучения на свойст ва ионитов проявляется в уменьшении их обменной емкости. Обы чно принимается, что ионит должен потерять за время работы не более 30% обменной емкости.

Температура воды, подаваемой на обработку в СВО-2, предварительно снижается до 40-50 0С с целью сведения к

минимуму термического разложения ионитов. Термическая с тойкость катионита типа КУ-2-8 достаточно высока и теоретически возм ожно его использование до температуры 120 0С. Однако при более высокой температуре катионит подвергается термогидролизу (т.е. термическому разложению).

Анионит типа АВ-17-8 значительно менее устойчив. Максимально й эксплуатационной температурой для него считается 70 0С, оптимальной же считается температура 30-40 0C.

Для защиты ионообменной смолы фильтров системы СВО-2 от термогидролиза при повышении температуры продувочной в оды до 58 градусов автоматически действием ТЗиБ происходит ее вы вод из работы с открытием TE00S01,04 и закрытием TE10,20S01. В этом случае продувочная вода 1 контура сбрасывается по байпасу TE00S01,04 в деаэратор подпитки минуя СВО-2. При повышении температуры продувочной воды до 100 градусов С автоматичес ки происходит отсечение продувки 1 контура закрытием пневмо отсечной арматуры TK80S01-03.

Для поддержания равновесной концентрации аммиака в теплоносителе катионит в фильтрах очистки продувочной в оды 1 контура должен находиться, очевидно, в NH4 форме и процесс выведения катионов загрязняющих примесей будет сопрово ждаться выделением в фильтрат эквивалентного количества аммиак а. Однако более оптимальным является использование катионита в см ешанной NH4-К (аммиачно-калиевой) форме, при этом он приобретает буферные свойства, позволяющие стабилизировать также концентрацию калия в теплоносителе и устранить опасност ь перещелачивания воды.

99

Подключение катионитного фильтра в водородной форме производится в особых случаях, например, при чрезмерном повышении концентрации щелочей в теплоносителе первого контура, высокой удельной цезиевой активности, при достаточно бол ьшой негерметичности твэлов и т.д.

В процессе работы анионита он переводится в Н3ÂÎ3 форму за счет содержащейся в воде первого контура борной кислоты и в та ком виде удаляет из воды все ионные примеси (хлор, фтор, нитрат ы и т.д.), за исключением борной кислоты. В конце кампании реактора, когда концентрация борной кислоты в теплоносителе 1 контура мен ее 0,2 гр/л и водообмен становится неэффективным, производится регенерация анионита для перевода в ОН форму и подключени е его в этой форме на очитку воды 1 контура для поглощения РБК. Во всех остальных случаях используется только переведенный в бо рформу (ВО3) ионит.

Замена фильтрующего материала производится после пропу ска через него примерно 80 тыс. объемов воды за один полный объем иони тов или после их полного истощения, что определяется по резул ьтатам химических анализов фильтрата.

Характеристика ионообменных смол, загружаемых в фильтры системы СВО-2

Эксплуатация системы СВО-2

При нормальной работе энергоблока постоянно производит ся продувка 1 контура с расходом 15-25 м3/час путем отбора воды из “холодных” ниток петель с напора ГЦН. Продувочная вода охлаждается в РТО TK80W01 за счет регенеративного теплообмена с подпиточной водой и доохладителе TK80W02 водой промконтура до температуры 40-50 градусов. После охлаждения продувочная вод а направляется на СВО-2 через регулирующие клапаны TK81,82S02. После СВО-2 очищенная вода подается в ДП TK10B01 и далее на всас подпиточных насосов.

Организованные протечки поступают в бак-приямок TY20B01, откуд а насосом TY21(22,23)D01 они могут направляться через фильтры СВО-2 (или по байпасу СВО-2) в деаэратор подпитки TK10B01. По проекту была предусмотрена постоянная работа насоса оргпротече к TY21(22,23)D01 с автоматическим поддержания уровня в баке TY20B01. Однако после замены щелевых уплотнений подпиточных насосов на торцевые из-за уменьшения расхода оргпротечек (с 16 до примерно 1 м3/час) постоянная работа насоса TY21(22,23)D01 стала невозможна, теперь он автоматически включаются при запол нении TY20B01 и отключается после его откачки.

В соответствии с этим стала проблематичной постоянная оч истка воды оргпротечек, так как система СВО-2 не может работать в импульсном режиме возобновления и прекращения подачи во ды оргпротечек на очистку. Организованные протечки из бака-п риямка TY20B01 стали направлять по байпасу фильтров СВО-2 (через арматуру TE00S04) в деаэратор подпитки TK10B01. В настоящее

100

время на блоках Балаковской АЭС реализуется техрешение п о замене высоконапоpных насосов системы TY типа Х45/240-К-2Г на низконапоpные типа Х80/50-250К-55-2У.

Расход подаваемой на очистку в СВО-2 воды регулируется клапанами продувки 1 контура TK81,82S02, а давление в системе СВО-2 поддерживается на уровне 16 кгс/см2 работой регуляторов TE10,20S11 путем дросселирования. Вследствие этого определенную опасность представляет режим резкого прекращения расхо да через СВО-2 и неоткрытия байпаса TE00S01 при работающей продувке

1 контура: произойдет подъем давления в системе СВО-2 до уст авки срабатывания предохранительных клапанов. При несрабаты вании ПК произойдет дальнейший ростдавления и опрессовка СВО-2 давлением 1 контура 160 кгс/см2.

Из двух параллельных ниток системы ТЕ10,20 в работе постоянн о находится одна нитка фильтров. Вторая нитка фильтров долж на находиться в резерве, готовая к включению в работу. Включе ние второй нитки в работу в параллель с первой производится в режиме увеличения расхода продувочной воды первого контура до в еличины более 30 т/час. В случае вывода рабочей нитки на регенерацию или ремонт в работу также включается резервная нитка.

Пpи ложной посадке пневмоотсечной аpматуpы TK80S01(02,03) пpоисходит пpекpащение pасхода пpодувочной воды теплоносителя

I контура и уменьшение давления в системе TE пеpед pегулиpующи м клапаном TE10(20)S11. Клапан начинает пpикpываться, стаpаясь удеpжать номинальное давление в системе. Пpи последующем откpытии пневмоотсечной аpматуpы пpоисходит pезкое увеличе ние давления в системе TE, вплоть до сpабатывания пpедохpанитель ных клапанов TE00S02(03).

Для исключения сpабатывания пpедохpанительных клапанов TE00S02(03), необходимо (пpи посадке TK80S01(02,03)) c pазpешения HСБ вывести из автоматического pежима pегулятоp TKC01 и закpыть pегулиpующий клапан TK81(82)S02, вывести из автоматического pежима pегулятоp TEC10(20) и откpыть pегулиpующий клапан TE10(20)S11. После этого откpыть пневмоотсечную аpматуpу ТK80S01(02,03) и, откpывая pегулиpующий клапан TK81(82)S02, установить необходимый pасход пpодувки. Регулятоp TKC01 поставить в автоматический режим.

Далее пpикpывая pегулиpующий клапан TE10(20)S11, установить номинальное давление в системе и pегулятоp TEC10(20) поставить в автоматический pежим.

При эксплуатации системы СВО-2 контролируются перепады на фильтрах работающей цепочки. Они не должны превышать:

Превышение указанных перепадов может привести к разруше нию нижних водосборных устройств фильтров и, в конечном итоге , к выносу ионообменной смолы в 1 контур. Повышение перепадов давления происходит из-за слеживания засыпки и разрушени я ионитов до нерабочих фракций смолы с диаметром менее 0,3мм.

При введении в работу какой-либо нитки системы СВО-2 после ремонта, регенерации или резерва запрещается сброс воды в деаэратор подпитки TK10B01 без проведения предварительного химического анализа ее на содержание продуктов коррозии , ионов натрия и хлора. До получения результатов химанализов сбро с очищенной воды вести в систему спецканализации с расходо м не более 5 тонн/час.

На период ввода в теплоноситель первого контура борной ки слоты и едкого калия анионитный фильтр выводится из работы до око нчания ввода реагентов.

Также нельзя допускать передозировку аммиака в подпиточ ную воду. В этом случае превышение концентрации аммиака в подпитке приводит к вымыванию калия из катионитового фильтра (находящегося в калий-аммиачной форме). Это в свою очередь приводит к резкому повышению концентрации щелочных мета ллов в теплоносителе 1 контура. Для оперативного устранения нару шения