Balakovskaya - Вспомогательные системы РО

172

Конструкция газодувки предусматривает продувку азотом уплотнений для исключения утечки перекачиваемого газа ч ерез концевое уплотнение и попадания паров масла в проточную ч асть, для чего согласно алгоритмам ТЗиБ при включении газодувк и автоматически открывается арматура подачи азота TS11(12,13)S01 на уплотнения. По данным завода-изготовителя при отсутствии продувки утечка рабочего газа через концевое уплотнение вала должна быть не более 0,1 гр/с, при этом утечка паров смазки в проточную часть составляет величину порядка 0,1 мг на 1 кг га за.

Концевое уплотнение на валу ведущего ротора выполнено в в иде трущегося сальника с асбестовой набивкой и поджимается д вумя цилиндрическими пружинами.

Система смазки шестерен - циркуляционно-барботажная. Для смазки шестерен и радиальных подшипников используется м асло индустриальное типа И-50А или И-20А. Объем заправки масла - 4 литра. Для смазки радиально-упорных подшипников использу ется смазка ВНИИ НП-242.

Эксплуатация газодувок системы дожигания водорода TS11(12,13)D01 имеет некоторые особенности. Главной особенностью машин этого типа являются малые зазоры порядка 0,2 мм между валами и корпусом.

При работе газодувок происходит небольшой разогрев корп уса и валов вследствие сжатия перекачиваемого газа. Совершенн о недопустима работа газодувок этого типа в безрасходном р ежиме, так как ее проточная часть охлаждается расходом перекачивае мой среды. В этом случае произойдет заклинивание роторов в корпусе в следствие их сильного теплового расширения.

Также должно быть исключено наличие в перекачиваемом газ е механических включений и, что более существенно для систе мы TS10, капельных жидкостей, так как вязкое трение также приводит к разогреву и заклиниванию роторов.

Контактный аппарат TS14(15)B01

1-головка ДП ТК10В01

2-контактные аппараты TS14, 15B01

174

Работа системы дожигания водорода TS10

Система дожигания водорода TS10 функционирует во всех режим ах нормальной эксплуатации блока, включая пуски и остановы, переходные режимы, а также при авариях, не связанных с разуплотнением первого контура или потерей электропита ния собственных нужд.

При нормальной эксплуатации системы TS10 в работе находятся : одна газодувка, один электронагреватель, один контактный аппарат. Вторая нитка находится в горячем резерве.

При работе блока на мощности допускается вывод в ремонт о дной технологической нитки системы сжигания водорода на срок до 8 часов. Если работоспособность этой нитки не восстановлена в течение указанного времени, блок должен быть переведен в “горячее” или “холодное” состояние и вывод теплоносителя из 1 конту ра должен быть снижен до минимума.

Управление системой дожигания реализовано с помощью следующих блокировок, формирующих управляющие воздейст вия по перечисленным ниже условиям:

автоматическое переключение с рабочей спирали на резервную, в случае неисправности рабочей; автоматическое переключение с рабочей газодувки на резервную, в случае неисправности рабочей; автоматическое открытие (закрытие) соответствующей арматуры при переключении газодувки; автоматическое отключение рабочей нитки при повышении

концентрации водорода более 3,5% и кислорода более 5%; автоматическое включение продувки деаэратора азотной газовой смесью при снижении давления менее 0,1 кгс/см2.

Парогазовая смесь из деаэратора продувки-подпитки TK10B01 расходом до 130 кг/час и давлением до 1,2 кгс/см2 (абс.) поступает в охладитель выпара TS10W01, где пар конденсируется. Из TS10W01

Упрощенная схема системы отсепарированный конденсат отводится по трубопроводу 18х 2,5 в дожигания водорода бак-гидрозатвор TS10B03, а из него по трубе 38х3 в приямок

организованных протечек TY20B01.

1-охладитель выпара TS10W01

2-охладитель газов TS10W02

3-газодувки TS11, 12, 13Д01

4-электронагреватели TS14, 15W01

5-контактные аппараты TS14, 15B01

6-хлодильник-сепаратор TS10W03

7-бак гидрозатвор TS10B03

8-буферные емкости TS10B01, 02

9-предохранительные клапаны

175

Неконденсирующиеся газы - кислород, азот, водород, и радиоа ктивные благородные газы направляются в охладитель газов циркул яции TS10W02. Повторно отсепарированный конденсат по трубопроводу 18х2,5 отводится в бак-гидрозатвор TS10B03. В охладитель TS10W02 поступает также рециркулирующий поток газов, основным компонентом которого является азот.

В охладителе газов неконденсирующиеся газы смешиваются с циркулирующим азотом. Так как расход газов в циркуляционн ом контуре, равный 200 нм3/час, значительно превышает расход поступающих из TK10B01, то газовая смесь разбавляется и концентрация водорода снижается до взрывоопасной (в любо м режиме концентрация водорода в системе TS10 не должна превышать 2%).

Большое количество теплообменников и устройств сепарац ии влаги установлено по условиям:

работоспособности газодувок TS11-13D01; эффективности работы катализатора ОПК-2.

В качестве теплоносителя в теплообменниках TS10W01,02 используе тся техническая вода группы “В”. С учетом неразборной сварной конструкции указанных теплообменников это делает трудн ым поддержание температуры на всасе TS11-13D01 менее 50 0С при неизбежном заиливании т/о. При повышении же температуры в ыше 50 0С на всасе TS11-13D01 происходит отключение работающей газодувки действием ТЗиБ и сбой c трудом налаженного режи ма работы всей системы. Особенно это актуально летом, а также если ДП работает в паровом режиме. Для проведения пневмогидроочи стки т/о на системах TS10 РО Балаковской АЭС была смонтирована подача сжатого воздуха в линию техводы VB39 на охлаждение теплообменников системы дожигания.

Образующаяся газовая смесь поступает в буферные емкости TS10B01,B02 общим объемом 9 кубических метров, которые предназначены для обеспечения нормальной работы систем ы измерения и регулирования с учетом их инерционности и дополнительной осушки воздуха. Конденсат из буферных емк остей TS10B01,B02 отводится по трубе 25х3 в бакгидрозатвор TS10B03.

Из буферных емкостей TS10B01,B02 газовая смесь забирается газодувкой TS11(12,13)D01 и прокачивается, через электронагревате ль TS14(15)W01 и контактный аппарат TS14(15)B01.

Электронагреватель TS14(15)W01 фактически представляет собой участок трубопровода системы перед контактным аппарато м, обмотанный нихромовой проволокой, при его запитке происх одит разогрев этого участка трубопровода и проходящего по нем у газа. В электронагревателе TS14(15)W01 газы подогреваются до температу ры 130 0С, т.е. на 30 градусов выше температуры конденсации водяного пара.

Длительная эксплуатация системы при температуре парога зовой смеси ниже 120 градусов может привести к частичной конденса ции пара на катализаторе и, следовательно к резкому снижению эффективности работы установки. Поэтому согласно пункту 15.5.11 “Основных правил обеспечения эксплуатации атомных стан ций” запрещается длительная (более 3 часов) эксплуатация устан овки дожигания водорода, если температура поступающего на контактный аппарат газа ниже 120 градусов.

В контактном аппарате на катализаторе ОПК-2 окисляется во дород:

2H2 + O2 = 2H2O + 136,8 êêàë;

Согласно проектным данным необходимый для сжигания кисл ород должен подаваться в систему с расходом примерно 1 нм3/час с таким расчетом, чтобы концентрация его газовой смеси пере д КА составляла 2 % объемных. При этом максимальный расход кислорода в систему не должен превышать 2.5 нм3/÷àñ.

Ограничение подачи кислорода связано с тем фактором, что именно кислород и является одним из мощнейших коррозионно-актив ных элементов, который удаляется из воды при помощи деаэратор а. При подаче в систему TS10 избыточного относительно потребносте й горения количества кислорода будет происходить накопление его и збытка в газовой смеси циркуляционного контура, а в некоторых режи мах газовая смесь циркуляционного контура может продуватьс я через головку деаэратора....

176

Кроме того, часть газовой смеси после дожигания водорода поступает на фильтры системы СГО, активированный уголь которых обла дает повышенной пожароопасностью.

Для подачи и регулирования концентрации кислорода имеет ся линия кислорода с АКС с установленным на ней регулирующим клапаном TS10S22. Предусмотрены замер концентрации кислорода перед электронагревателями TS14(15)W01 кислородомерами типа ГГТМК-11М и автоматический регулятор TS00C01, отслеживающий концентрацию кислорода на уровне 2% воздействием на TS10S22.

При эксплуатации системы выяснилось что автоматическое поддержание концентрации кислорода затруднено из-за низ кой надежности и высокой погрешности измерений. В частности и з-за применения длинного трубопровода Ду18 для транспортировк и среды от места отбора на отметке 19.2 до установленного на от м.41 кислородомера система замера очень медленно и с сильным запаздыванием реагирует на изменения концентрации О2.

Также нужно отметить, что отбор газовой смеси на кислород омеры производится с применением гибких шлангов, при неплотнос ти которых будет происходить подсос воздуха из помещений и с ильное завышение показаний. Проще говоря, в этом случае кислород омер будет всегда стоять на зашкале, так как показывающий приб ор типа М-316 на БЩУ имеет предел показаний 5%, а воздухе кислорода содержится 20%.

Поскольку в обычном воздухе содержится до 20% кислорода, то при наладке TS10 в целях эксперимента пробовали производить под ачу кислорода в систему путем подсоса воздуха через приоткры тый воздушник в районе TS10B01,02 при закрытых TS10S21,22. Результат был положительным.

Реакция окисления водорода в контактном аппарате идет с выделением тепла. В зависимости от концентрации водорода в газовой смеси температура внутри контактного аппарата м ожет достигать 150-330 0С, причем при температуре внутри КА более 330 0С производится его вывод из работы действием ТЗиБ для предотвращения повреждения катализатора. Температура в контактном аппарате определяется исходной температурой газовой смеси и создаваемым приращением температуры за счет тепловыделения при сгорании водорода. При адиабатическо м сжигании 1% (объемного) водорода температура парогазовой смеси возрастает на 70 0С. Поэтому содержание водорода в

парогазовой смеси на входе в катализатор должно быть не б олее 3%, иначе температура в КА будет больше 330 0Ñ.

После КА часть газа, равная количеству газов, поступающих из ТК10В01, направляется в охладитель-сепаратор TS10W03, где происходит конденсация образовавшихся при сжигании водяных паров. Особенность конструкции охладителя-сепаратора TS10W03 состои т в наличии во внутренней его части наклонных перегородок дл я сепарации влаги. Конденсат по трубе 18х2,5 отводится в бакгидрозатвор TS10B03, а осушенная газовая смесь подается в нитку TS20, работающую через TS21-23S01 в режиме “основной рабочей” без работающей в ней газодувки.

Таким образом, основная часть газов после КА TS14(15)B01 поступае т в контур циркуляции и по трубопроводу Ду80 идет на разбавле ние водорода, поступающего из TK10B01. Небольшая часть газа (от 10 до 45 нм3/час) идет на очистку в СГО (спецгазоочистку) и далее удаляется через вентиляционную трубу энергоблока.

Расход газа в контуре циркуляции составляет 200 нм3/час, что должно обеспечивать по расчетам проектировщиков концентрацию водорода в неаварийных режимах работы от 0,2 до 2% объемных. Согласно алгоритмам ТЗиБ нормальным является расход газа в контур е более 180 м3/час, а при расходе менее 144 м3/час производится отключение работающей газодувки TS11(12,13)D01 и эл.нагревателя TS14(15)W01 из-за опасности создания высоких концентраций водорода.

На случай превышения давления в системе TS10 выше допустимог о предусмотрен сброс газа в венттрубу блока через предохра нительные клапана прямого действия (для блока N01 - гидрозатворы), установленные на выходе из системы дожигания.

177

Характерные

инциденты, происходившие при эксплуатации системы TS10

События, происшедшие в апреле-мае 1994 года на Хмельницкой АЭС

Согласно отчета на 1 энергоблоке Хмельницкой АЭС 24.04.1994 года в 20:00 по данным химического контроля обнаружено превышение концентрации кислорода в теплоносителе 1 контура более максимально-допустимого уровня 0,005 мг/дм3. С целью ликвидации данного отклонения качества теплоносителя в 22:30 начата под ача раствора гидразин-гидрата в подпиточную воду, что не прив ело к уменьшению концентрации кислорода в теплоносителе до необходимого уровня не более 0,005 мг/дм3. В период 25.04 - 06.05.94 с целью устранения данного отклонения от условия безопас ной эксплуатации АЭС принимались дозирование в подпиточную воду растворов гидразин-гидрата и аммиака, однако нормализаци я водно-химического режима не была достигнута и 08.05.94 энергоблок был остановлен для выяснения и устранения при чин нарушения ВХР.

Непосредственными причинами событий комиссией по расследованию определены нарушения режима работы систе мы дожигания водорода и дегазации в ДП при снижении расхода выпара вследствие залива водой теплообменников TS10W01,02 системы TS10 из-за непроходимости дренажей при попадании в н их платинового катализатора.

Еще в 1992 на 1 энергоблоке Хмельницкой АЭС произошло повреждение корзины контактного аппарата с попаданием катализатора ОПК-2 через появившиеся неплотности в систем у дожигания. В периоды ППР-92 и ППР-93 не было произведено полное удаление попавшего в систему TS10 катализатора, что явилось причиной последующего забивания большого количества трубопроводов и повреждения арматуры в системе.

Вышеуказанное повреждение в 1992 году корзины контактного аппарата системы TS10 с выносом платинового катализатора мо гло также оказать влияние на усиленное разложение дозируемо го в подпиточную воду для связывания кислорода гидразина (гла вным образом в контуре циркуляции организованных протечек чр ез бак организованных протечек), однако согласно акта “данное предположение представляется необоснованным без резуль татов обследования головки деаэратора подпитки и бака организ ованных протечек на предмет наличия катализатора”.

По Международной шкале оценки опасности событий (ИНЕС) да нное событие было оценено уровнем 1. Столь высокая оценка была обусловлена тем, что эти события оказали негативное влиян ие на состояние безопасности АЭС, обусловленное снижением рес урса оборудования первого контура и ТВС вследствие возможног о усиления коррозионных процессов, а также смывом с ТВС и осаждением на внутренних поверхностях 1 контура радиоакт ивных загрязнений.

Учитывая неудовлетворительное коррозионное состояние п оверхности антикоррозионной наплавки корпуса реактора в предпуско вой период, а также обнаруженный в период ППР-94 рост коррозионн ых язв, которые могли быть связаны с повышенным содержанием углерода в наплавочном материале (до 0,16% по сравнению с регламентируемым уровнем 0,04%), представляется необходимой оценка влияния рассматриваемых нарушений, в первую очере дь, на коррозионное состояние корпуса реактора.

179

Цели обучения

По окончании изучения данного материала обучаемые будут способны:

1.Описать назначение системы спецгазоочистки TS20.

2.Описать взаимодействие системы TS20 со следующими система ми: TY, TS10, TP, VF, TN, вентpубой АЭС.

3.Описать устройство и основные технические хаpактеpистик и следующих компонентов системы СГО:

Самоочищающихся фильтpов TS21-23N01; Цеолитовых фильтpов TS21-23N02,03; Угольных фильтpов-адсоpбеpов TS21-23N04-07; Газодувок TS21-23D01,02;

Электpонагpевателей контуpа pегенеpации TS33W02,03; Теплообменников TS21-23W01,02 и TS31-33W01. Баков-гидрозатворов TS21,22,23B01

4.Наpисовать пpинципиальную схему системы СГО на примере любой ее нитки.

5.Описать особенности pаботы нитки СГО TS21(22,23) на очистку сдувок с из ТY и с TB30, или из системы TS10.

6.Описать технологию pегенеpации цеолитовых фильтpов

TS21-23N02,03.

Описать назначение, общее устройство и основные эксплуатационные режимы системы спецгазоочистки TS20.

180

Назначение системы спецгазоочистки S20

На энергоблоках с РУ ВВЭР-1000 можно выделить две разновидно сти образующихся радиоактивных газов: воздух производствен ных помещений, в которых находится оборудование с активным теплоносителем и сдувки из технологического оборудован ия. Первая характеризуется малой активностью, но большим расходом в оздуха, вторая, напротив, отличается большой активностью, но отно сительно малым расходом воздуха. Наиболее сложными с точки зрения обработки и последующей очистки являются технологическ ие сдувки, что связано, опять же, с их достаточно высокой активностью .

Технологические сдувки появляются в результате удалени я воздуха из содержащих радиоактивный теплоноситель реактора, ПГ, компенсатора давления, баков, фильтров, емкостей, теплооб менников или в результате продувки газовых полостей технологичес кого оборудования, мест возможного скопления водорода. Основн ой причиной загрязнения технологических сдувок радионукли дами являются микронеплотности в оболочках твэлов, в результа те чего в теплоноситель поступают РБГ и ряд нуклидов, находящихся п ри высокой температуре в газообразном состоянии, в частност и, йод.

Соответственно для сбора и переработки образующихся в пр оцессе эксплуатации РУ технологических сдувок спроектирована и эксплуатируется система очитки технологических сдувок (СГО). Согласно проекта оборудование системы спецгазоочистки маркируется как TS20.

В соответствии с п. 3.2.25. ТОБ система очистки технологических сдувок (спецгазоочистка) предназначена для уменьшения в ыброса радиоактивных инертных газов, радиоактивного йода и аэро золей из газообразных сдувок технологического оборудования РО, выделяющихся во всех режимах эксплуатации.

Система спецгазоочистки TS20 предназначена для очистки от радиоактивных загрязнений технологических сдувок, поступающих из:

охладителя организованных протечек TY10W01; приямка (бака) организованных протечек TY20B01; баков боросодержащих вод ТВ30В01,02;

системы дожигания водорода TS10.

Кроме того, в систему СГО периодически могут поступать сд увки из: гидроемкостей САОЗ УТ11-14В01; теплообменников охлаждения бассейна выдержки.

Спецгазоочистка является системой нормальной эксплуата ции, важной для безопасности, в части обеспечения функций по удержанию радиоактивных продуктов в установленных гран ицах и относится к I категории сейсмостойкости в соответствии с “Номами проектирования сейсмостойких АЭС”.

Критериями проектирования для системы являются:

в режимах нормальной эксплуатации и при авариях, исключая аварии с повышением давления под оболочкой выше 1,3 кгс/см2 (абс), основным критерием работоспособности системы является обеспечение очистки газовых сдувок на 2 - 2,5 порядка (по ИРГ); степень очистки газа по ИРГ, йодам и аэрозолям при

нормальной эксплуатации должна исключить превышение предельно-допустимых норм по выбросам радиоактивных веществ, установленных действующими нормативами.

Система функционирует во всех режимах нормальной эксплу атации включая переходные режимы, а также в режимах обесточения.