Balakovskaya - Вспомогательные системы РО

51

Èç 35 ì3/час расхода, создаваемого маслонасосом TK91(92,93)D01 на подпиточный насос подается только 17,2 кубометра/час, осталь ные 17,8 идут на рециркуляцию.

Маслоохладители TK91(92,93)W01. Предназначены для поддержания температуры масла в системе на уровне не более 40 градусов. Представляют собой кожухотрубчатые теплообменные аппар аты типа МО-25х4, вертикальные, двухходовые по стороне технической во ды. Площадь поверхности теплообмена - 25 кв.м. Расход по среде технической воды - до 32 тонн/час, возможно регулирование.

В трубном пространстве маслоохладителя - техвода группы “ А”, в межтрубном пространстве - масло типа Т-22, Тп-22, Тп-22с.

Масляный бак TK91(92,93)B01. Бак - прямоугольной формы, выполнен из углеродистой стали Ст20 и предназначен для хранения зап аса масла в маслосистеме. Геометрический объем бака - 4,4 кубоме тра, полезный объем бака 4,0 кубометра.

Маслобак разделен на два отсека металлическими сетками. С лив масла от подпиточного агрегата происходит в “грязный” от сек, а забор масла - из “чистого” отсека. Представляет интерес оп ределение объема маслобака, который выбран, с одной стороны, для обеспечения достаточной площади фильтрации масла через разделительную сетку, и с другой стороны - для обеспечения дегазации масла при движении в баке от слива к всасу маслонасосов.

Масляный фильтр TK91(92,93)N01,02. Предназначен для механической очистки подаваемого на ПНА масла. Рассчитан на расход масла не более 8 тонн/час и давление 4 кгс/см2. Номинальный перепад давления на маслофильтре составляет 0,5 кгс/см2.

Масляный фильтр - двухсекционный, с фильтрующим элементом в виде набора дисков из металлической сетки. В маслосистеме установлено два фильтра - один в работе, другой в резерве.

Основные защиты подпиточных агрегатов

Поскольку насосный подпиточный агрегат представляет со бой сложное техническое устройство с высокими параметрами, т о для его защиты от повреждения в непроектных режимах работы имеет ся целый ряд защит.

Защита по давлению на всасе

Как любой многоступенчатый высокооборотистый насос выс оких параметров основной подпиточный насос TK21(22,23)D02 требует создания избыточного давления на всасе во избежание возникновения кавитации, что обеспечивается работой предвключенного насоса TK21(22,23)D01. Соответственно при возникновении нарушений в работе бустерного насоса необ ходим останов основного насоса во избежание кавитации. Для этог о имеются следующие защиты: при снижении давления на всасе TK21(22,23)D02 ниже 4,5 кгс/см2 он отключается с запретом включения, при давлении на всасе TK21(22,23)D02 ниже 5,4 кгс/см2 накладывается запрет на его включение.

Защита по температуре всасываемой жидкости

Повышение температуры на всасе приводит к снижению запас а до вскипания жидкости и может вызвать кавитацию. Кроме того в гидропяте жидкость за счет дросселирования в зазорах дополнительно подогревается на 15-20 градусов, и при высокой температуре на всасе может достигаться кипение и нарушен ие работы гидропяты. По всем этим причинам: при повышении t на всасе TK21(22,23)D02 выше 75 градусов он отключается с запретом включения.

52

Защита по давлению на напоре

Чрезмерно низкое давление на напоре TK21(22,23)D02 при нормальной эксплуатации как правило указывает на повреж дение насоса, кроме того при этом насос эксплуатируется вне раб очей части характеристики. Для исключения этого предусмотрено след ующее: при снижении P на напоре TK21(22,23)D02 ниже 24 кгс/см2 производится его отключение с запретом включения.

Защита по расходу

Работа насоса с вне рабочей части характеристики приводи т к повышенному износу насоса и электродвигателя, поэтому: пр и расходе от насоса TK21(22,23)D02 выше 70 тонн/час производится его отключение с запретом включения.

Защита по давлению масла

Исчезновение подачи масла на подшипники основного подпи точного насоса и гидромуфты приведет к их повреждению, поэтому: пр и снижении P на входе масла в TK21(22,23)D02 ниже 0,35 кгс/см2 производится его отключение с запретом включения, при дав лении масла на входе в TK21(22,23) D02 ниже 0,7 кгс/см2 на него накладывается запрет включения.

Характерные

инциденты, происходившие при эксплуатации подпиточных насосных агрегатов

Событие, происшедшее 26 июля 1996 года на Балаковской АЭС

Утром 26 июля 1996 блок N4 Балаковской АЭС работал на мощности 885 МВт (эл), все каналы СБ находились в дежурстве, по оборудованию замечания отсутствовали. При регламентном обходе работающего оборудования оперативным персоналом смены РЦ-2 обнаружено: посторонний шум в районе улитки насоса 4TK21D01 и слабоструйная течь по уплотнению насоса.

При вскрытии насоса было обнаружено следующее: срезана резьбовая часть вала на границе перехода от диаметра 36 мм к диаметру 21 мм. У гайки крепления рабочего колеса конусная и торцевая поверхности смяты и завальцованы. Лопасти рабоч его колеса равномерно стерты на 50% их первоначальной высоты. Комиссия, расследовавшая причины повреждения насоса, отм етила что существующая заводская конструкция крепления рабоч его колеса насоса АХ90/49К-2ГУХЛ4 не исключат самораскручивания гайки крепления рабочего колеса на валу насоса, т.к. не предусмот рена установка стопорной шайбы.

Событие, происшедшее зимой 1991 года на Балаковской АЭС

В феврале 1991 блок N2 Балаковской АЭС работал на номинальной мощности, все каналы СБ находились в дежурстве, по оборудо ванию замечания отсутствовали. В ночную смену согласно разреше нной заявки оперативный персонал РЦ-1 приступил к выполнению перехода с TK21D01,02 на TK23D01,02. На выводимом из работы подпиточном агрегате планировалось провести ремонтные работы для устранения небольшой течи по торцевому уплотнению TK21D0 1.

После проведения осмотра и подготовки к работе был включе н TK23D01,02, осмотрен в работе без замечаний, и далее нагружен до

53

номинальных параметров, его гидромуфта поставлена в автоматическое управление. Одновременно с нагружением TK23D01,02 был разгружен и отключен TK21D02. Менее чем через 1 минуту после отключения TK21D02 ВИУР заметил, регуляторы гидромуфт насосов TK21-23D02, находящиеся в автоматическом режиме подержания перепада давления, стали непрерывно отрабатывать на “меньше”. Попытка ручного управления рег улятором гидромуфты работающего TK23D02 была неуспешной. В связи с этим был выполнен обратный переход на TK21D01,02, а подпиточный насосный агрегат TK23D01,02 выведен в резерв.

После анализа техдокументации и распечаток УВС было сдел ано предположение о ложной работе блокировки ТК32,50,68(н). Эта блокировка по проекту имеет следующий алгоритм: при отсут ствии сигнала о работе основных подпиточных насосов TK21-23D02 через 15 секунд после отключения последнего работающего закрыва ются с запретом открытия все гидромуфты. При осмотре шкафа УКТС предположение подтвердилось: была оборвана шинка подтверждения включенного состояния насоса TK23D02; таким образом при его включении и отключении TK23D02 в УКТС фиксировалось отключенное состояние всех трех подпиточ ных насосов.

55

Цели обучения

По окончании изучения данного материала обучаемые будут способны:

1.Объяснить назначение системы расхолаживания бассейна выдержки TG.

2.Перечислить требования к эксплуатационному режиму при хранении в бассейне выдержки отработавшего ядерного топ лива.

3.Описать устройство и основные технические характеристи ки компонентов системы расхолаживания БВ:

Описать насосы расхолаживания БВ TG11-13D01.

Описать теплообменники системы расхолаживания БВ TG1113W01.

Описать общее устройство бассейна выдержки и мокрой перегрузки TG21B01-06.

4.Нарисовать принципиальную схему системы расхолаживания БВ TG.

5.Объяснить необходимость открытия аварийных дренажей с шахт ревизии ВКУ, БЗТ TG21S11-16 и снятия шандор после окончания

перегрузки перед пуском блока.

6. Перечислить мероприятия по предупреждению ошибочного попаданию РБК в БВ при заполнении бассейнов выдержки сосе дних блоков.

7.Описать технологические операции пpи заполнении БМП для пеpегpузки.

8.Описать технологические операции пpи дpениpовании БМП пос ле пеpегpузки для хpанения отpаботанного ЯТ.

Описать назначение, общее устройство и основные эксплуатационные режимы системы расхолаживания бассейн а выдержки TG.

56

Теоретические аспекты обращения с отработавшим ядерным топливом

Схема движения ядерного топлива по активной зоне в принят ом теперь топливном цикле является традиционной. Она осущес твляется за три перегрузки топлива в активной зоне. Свежие ТВС обогащением 4,4% по урану-235 устанавливают на периферию активной зоны, а частично выгоревшие - переставляют ближе к центру. Отработавшее три года топливо удаляется из центра активн ой зоны. Такая схема движения топлива (периферия - центр - центр) позволяет обеспечивать равномерное энерговыделение в т опливе и максимальный запас до кризиса теплообмена воды на оболоч ках твэл.

Учитывая требования безопасности, связанные со специфик ой размещения оборудования 1 конура в защитной оболочке, перегрузка реактора, доставка “свежего” топлива, выгрузк а отработанного топлива, вывоз отработанного топлива из ре акторного отделения производится при неработающем реакторе в пери од его перегрузки.

Выгруженные из ядерного реактора отработавшие три года Т ВС содержат внутри твэлов большое количество радиоактивны х веществ (“осколков” деления урана). Сразу после выгрузки одна отработавшая ТВС содержит, в среднем, 0,3 миллиона кюри р/а веществ, которые выделяют энергию 100 кВт. По мере выдержки отработавших ТВС в воде бассейна выдержки уменьшается их радиоактивность и мощность остаточных энерговыделений.

Остаточное тепловыделение одной ОТВС реактора ВВЭР-1000

Установка отработавшей ТВС в закрытый чехол с водой практ ически не изменяет ее температуру относительно поверхности чех ла, но закрытие ТВС в чехле с воздухом вызывает увеличение ее температуры примерно на величину, указанную в предыдущей таблице.

Извлечение одной ТВС из воды БВ лишает ее защитного слоя в оды и создает большую мощность экспозиционной дозы гамма-излу чения в реакторном зале до 60-100 рентген/час (на расстоянии 40-20 метров), что недопустимо для безопасности работающего та м персонала.

Обращение с отработанным ТВС требует повышенного вниман ия. Все элементы, извлекаемые из реактора, радиоактивны, недоступ ны для непосредственного обслуживания и требуют наличия биоло гической защиты персонала при проведении с ними технологических операций. Кроме того, отработанные кассеты имеют остаточн ые тепловыделения и нуждаются в охлаждении.

57

Практика эксплуатации отечественных и зарубежных АЭС с в одоводяными реакторами, а также известные проектные решения по вопросам перегрузки ВВЭР дают основания утверждать, что н аиболее оптимальным для этого типа реакторов является так называ емый “мокрый” способ перегрузки. “Мокрая” перегрузка предусм атривает транспортировку отработанных кассет от реактора к месту выдержки под слоем воды. Исходя из этого генеральным проектировщик ом РУ ВВЭР-1000 (ОКБ “Гидропресс”) был принят “мокрый” способ перегрузки.

Назначение и проектные основы хранения отработавшего топлива

Организация хранения отработавших ТВС в приреакторных бассейнах выдержки с последующей отправкой их на завод по регенерации или в долговременные отдельно стоящие храни лища - заключительный этап всей технологической схемы эксплуа тации ядерного топлива на АЭС. Этот этап характеризует собой на чало так называемого “послереакторного” цикла.

Предусматривается продолжительная выдержка отработавш его топлива в бассейнах при АЭС для обеспечения спада остаточ ного тепловыделения, обуславливаемого активностью продуктов деления, при которой транспортировка его к месту назначения стане т возможной и экономически целесообразной.

Согласно ОСТ.95.745-87 после выгрузки из реактора и до отправления на регенерацию отработавшее топливо должно храниться в бассейне выдержки в течение не менее трех лет для спада остаточных энерговыделений до необходимого значе ния.

При хранении в бассейне выдержки отработавшего ядерного топлива должен обеспечиваться следующий режим:

для исключения неконтролируемой цепной реакции деления подкритичность должна быть не менее 0,05; исключение возможности попадания посторонних предметов в кассеты;

защита персонала от радиоактивности (газовой, аэрозольно й и гамма-излучения); возможность периодической химической очистки воды бассейна выдержки на СВО-4;

исключение возможности случайного опорожнения; исключение перегрева отработавшего топлива из-за остаточного тепловыделения благодаря работе системы расхолаживания.

Для отвода остаточного тепла от ОТВС реакторный цех экспл уатирует систему охлаждения бассейна выдержки. Оборудование сист емы охлаждения бассейна выдержки отмаркировано латинскими

буквами TG. Собственно БВ организационно относится к оборудованию ЦЦР, однако фактически также является соста вной частью системы TG.

Система охлаждения БВ предназначена для отвода тепла от находящихся в кассетных отсеках отработанных или времен но выгруженных из реактора ТВС. Тепло отводится технической водой VF, циркулирующей в трубном пространстве теплообменников расхолаживания БВ. В состав системы входят:

насосы расхолаживания БВ TG11(12,13)D01, расположенные в пом. А-122/1-3 на отметке 0.0; теплообменники расхолаживания БВ TG11(12,13)W01, расположенные в пом. А-122/1-3 на отметке 0.0; трубопроводы, арматура, приборы КИП.

58

Упрощенная схема системы расхолаживания бассейна выдержки TG

Вода в каждом отсеке бассейна выдержки циркулирует через систему охлаждения БВ, которая обеспечивает допустимую температуру воды бассейна выдержки не более 70 0С (при аварийной выгрузке зоны), определенную исходя из условия недопустимости вскипания охлаждающей воды и расплавлен ия топлива от остаточных энерговыделений.

Для подачи воды к отсекам БВ предусмотрена установка 3-х на сосов и 3-х теплообменников. Каждый насос может подать воду в любо й отсек БВ, для чего на всасе и напоре насосов предусмотрена перемычка.

При компоновке насосы с соответствующим теплообменнико м были расположены в отдельных помещениях, не связанных друг с д ругом, что позволяет обеспечивать независимость каналов охлаж дения, электроснабжения, контроля и т.п.

В случае отказа работающего насоса расхолаживание БВ осуществляется от резервного насоса, включаемого операт ором БЩУ. Насосы охлаждения БВ запитаны от секций 2 категории надеж ного питания, которые в случае обесточения получают энергосна бжение от дизель-генератора. Однако при обесточении секции надежно го питания любой СБ автоматического включения насосов не происходит. Они могут быть включены, в случае необходимос ти, с КУ БЩУ при наличии запаса по мощности дизеля после окончания запуска всех механизмов СБ по программе ПСП.

В случае потери охлаждения БВ или возникновения течи предусмотрена подпитка бассейна выдержки от спринклерн ой системы (через арматуру TQ11-31S14).

На напорных и всасывающих магистралях системы установле ны по две локализующие пневмоарматуры. С целью недопущения переполнения бассейна в каждом из его отсеков установлен о по 2 перелива, один из которых соответствует уровню воды при длительном хранении топлива, второй - уровню воды при перегрузке.

59

Все трубопроводы, входящие и выходящие из топливных отсек ов БВ заведены сверху бассейна таким образом, чтобы их разрывы не приводили к снижению уровня ниже отметки, требуемой для р ежима хранения топлива. Кроме того, напорные трубопроводы от на сосов TG11-13D01, проходящие под слоем воды до самого дна отсеков, оборудованы устройством пассивного срыва сифона, которы й может возникнуть при разрыве указанных трубопроводов. Эти устр ойства представляют собой гидрозатвор с отверстием в верхней то чке, соединяющем гидрозатвор с атмосферой защитной оболочке .

При хранении топлива во всех рассматриваемых режимах обеспечивается подкритичность не менее 0,05 в чистой воде, ч то достигается в первую очередь за счет конструкции стеллаж а БВ, в котором ТВС установлены с шагом 400 мм по треугольной решетк е.

Кроме того система расхолаживания БВ обеспечивает защит ный уровень воды в БВ при хранении отработавших ТВС, который составляет не менее 2900 мм и обеспечивает защиту обслуживающего персонала от облучения. При этом мощность дозы на уровне пола реакторного зала не превышает 2,2·10-3 áýð/÷.

Основным критерием выполнения системой расхолаживания БВ своих функций является поддержание температуры в бассей не выдержки не более 50 0С при плановой перегрузке и длительном хранении топлива и не более 70 0С при выгрузке всей активной зоны.

Система охлаждения БВ является системой, важной для безоп асности, в части напорных трубопроводов в гермозоне она относится к защитным системам безопасности. В части остальных трубоп роводов система является системой нормальной эксплуатации.

Оборудование системы хранения отработавших ТВС и констр укции БВ рассчитаны на нагрузки при сейсмическом воздействии н е менее 7 баллов по шкале MSK-64, на ударную волну от разрыва главного циркуляционного трубопровода, веса ТВС, стеллажей БВ и во ды БВ.

Общее устройство бассейна выдержки

Бассейн выдержки и перегрузки топлива (БВ) располагается внутри защитной оболочки и служит для хранения и выдержки отработанного топлива. БВ примыкает непосредственно к ша хте реактора, соединен с ней перегрузочным каналом для пронос а топливной сборки. Ограждающие конструкции БВ:

сохраняют заданные функции (плотность и прочность) по удержанию активных продуктов деления во всех режимах эксплуатации, включая режим проектной аварии в сочетании с сейсмическими воздействиями до проектного землетрясе ния - 6 баллов включительно, а также при сейсмических воздействиях максимального расчетного землетрясения - 7 баллов; обеспечивают биологическую защиту как в условиях

нормальной эксплуатации, так и при проектных авариях; огнестойкость в соответствии с ВСН-01-87 не менее 2,5 часа.

Бассейн выдержки ВВЭР-1000 с РУ В-320 состоит из четырех отсеков : три отсека TG21B01-03 под установку ТВС и герметичных пеналов и гнездо универсальное TG21B04. Охлаждаемыми выполнены только кассетные отсеки БВ TG21B01-03. Разделение БВ на три кассетных отсека дает возможность проводить ремонтные работы в одн ом из них при размещении отработанных кассет в других с осушени ем ремонтируемого отсека.

В отсеках TG21B01-03 располагаются стеллажи для одноярусного хранения отработанного топлива (ОТВС). Стеллажи выполнен ы из шести отдельных секций, каждая из которых состоит из двух дистанционирующих плит и одной (нижней) - несущей. Несущая плита установлена на опоры, расположенные на днище бассей на, а дистанционирующие плиты устанавливаются на опорные сто йки, закрепленные на несущей плите. Конструкция стеллажей раз работана с учетом нагрузок, вызванных максимальным расчетным

1 - секции стеллажа под установку ТВС

2 - ячейки под установку ТВС

3 - пеналы СОДС

4 - универсальное гнездо TG21В04

Общее устройство бассейна выдержки TG21В01-04

60

землетрясением 9 баллов по шкале MSK-64. Конструкция стеллажей обеспечивает:

вертикальность установленных в нем сборок и герметичных пеналов; исключение механических повреждений наружных

поверхностей сборок при их установке/извлечении из ячеек стеллажа; фиксацию в плане устанавливаемых в стеллаж топливных

сборок и герметичных пеналов (захватные пальцы кассет и пробок герметичных пеналов располагаются по оси II-IV); надежное снятие остаточного тепловыделения отработанны х ТВС, размещенных непосредственно в гнездах стеллажа или находящихся в герметичных пеналах; размещение ячеек по равностороннему треугольнику со

стороной 600 мм, при которой подкритичность больше 0,05 положение кассет (непосредственно в ячейках стеллажа и в пеналах герметичных) на одном уровне.

Универсальное гнездо TG21B04, которое иногда еще называют контейнерным отсеком, используется для установки чехла с о свежими ТВС, чехла для пеналов герметичных или специально го транспортного контейнера ТК-13, рассчитанного под установ ку в него 12 ОТВС. Гнездо универсальное представляет собой кольцеву ю металлоконструкцию с горизонтальными посадочными поверхностями и фиксирующими пазами, обеспечивающими свободную, без заеданий, установку и снятие вышеуказанног о оборудования, а также центровку и фиксацию его в плане.

Стены БВ выполнены из конструкций типа “смешанных стальн ых ячеек”, армированных обычной стержневой и внешней (со сто роны бокса) листовой арматурой. Толщина стен - 1000 мм, толщина внутренних перегородок 400 мм и 680 мм.

До отметки 30.70 стенки отсеков БВ облицованы двумя слоями листовой стали: внутренний слой в сторону бетона - углерод истой сталью толщиной 8 мм, наружный слой - сталью 08Х18Н10Т толщиной 8 мм. Выше отметки 30.70 выполнена только нержавеющая облицовка толщиной 6 мм.