1.3 Место операции перегрузка среди других режимов работы и предъявляемые к ней требования безопасности и надёжности работы.
На каждом энергоблоке АЭС существуют четыре основных режима работы, которые отличаются:
а) своими целями, б) степенью безопасности, в) длительностью их выполнения, г) степенью автоматизации, д) измерительной аппаратурой и е) требованиями, которые предъявляются к аппаратуре с точки зрения вероятностей Q аварийно-опасных отказов, как показано в таблице 1.
Эта таблица приведена для представления регламента работы и методов управления ЯР типа ВВЭР и она сильно отличается от ЯР типа РБМК и БН.
Значения вероятностей отказов соответствуют новым требованиям надёжности и безопасности ( 10 и 11 ).
Таблица 1.
Наименование |
Перегрузка |
Пуски |
Работа На мощности |
Остановки |
Цель работы |
Замена топлива |
Перевод ЯР на номинальный уровень мощности |
Желательно без остановок |
Только в аварийных режимах работы |
Время работы |
30 суток |
3 суток |
300 суток |
2 суток |
Управление |
Ручное |
Полуавтоматич. |
Автоматическое |
Автоматич. |
Аппаратура |
СКП |
СП и АРМ |
АРМ |
АЗ-1 |
Значение Q |
10-5 |
5х 10-6 |
5х 10-6 |
10-6 |
Эта таблица полезна для модернизации по нескольким причинам:
1.Из неё видно, что при отношении системы перегрузки к системам контроля (СКП), как это было раньше, то требования к надёжности будут в 10 раз ниже, чем если она будет выполнять и защитные действия, а по старым нормам надёжности эти требования были ещё в 10 раз ниже!
2.Старые нормы времени перегрузки ( 30 суток) должны быть сокращены в настоящее время примерно вдвое для повышения норм КИУМ к реакторам типа ВВЭР, поскольку стоимость потерь из-за недодачи электроэнергии в сеть составляет около 20 млн. рублей в сутки.
Поэтому сокращение времени перегрузки на 15 суток при модернизации дает экономию 300 млн.руб.
Ручные операции снижают надёжность работы, ухудшают ядерную безопасность и поэтому их желательно автоматизировать!
Таким образом, количественными показателем экономичности режима работы перегрузка является сокращение длительности этой операции, а показателем надёжности аппаратуры следует принять Q = 10-6 .
Автоматизация этого процесса также должна уменьшить ошибки оперативного персонала и повысить безопасность перегрузки, сократив число аварийно-опасных и безопасных отказов.
1.4 Старая структура системы перегрузки и её недостатки.
На рис.1. приведена общая структура системы перегрузки топлива, которая состоит из:
1) активной зоны ЯР (АЗ ЯР ), 2) оператора перегрузочной машины, 3) системы дистанционного телевизионного контроля за перегрузкой, состоящей из телевизионных камер (ТК) и телевизионного монитора (ТМ), 4) перегрузочной машины (ПМ) и системы дистанционного управления перегрузочной машины (СУП), 5) аппаратуры контроля нейтронного потока (АКНП) и
6) измерителя скорости счёта (ИСС).
Объектом перегрузки является активная зона ЯР, в которой находятся 312 неподвижных кассет с ядерным топливом и 37 подвижных кассет, предназначенных для управления и аварийной защиты ЯР. Особенность управляющих кассет заключается в том, что, в отличие от управляющих стержней ЯР типа ВВЭР-1000, они состоят из двух половин – верхней из поглотителя нейтронов и нижней из делящегося материала. В результате этого они обладают очень большой поглотительной способностью и их замена потенциально ядерно опасна.
При перегрузке все 37 этих кассет находятся внизу так, чтобы делящийся материал выходил из активной зоны, а поглотители нейтронов входили в активную зону. При этом ЯР становится подкритическим и этим по мнению физиков обеспечивается ядерная безопасность операция перегрузки.. Контроль за этой безопасностью осуществляется только счётчиками нейтронов (АКНП) и измерителем скорости счёта ( ИСС ).
ОПМ
АЗ ЯР
ТМ
ТК
СУП
ПМ
ИСС
АКНП
Рис.1. Старая структура взаимодействия элементов при перегрузке топлива.
Активная зона ЯР состоит из 312 топливных сборок (ТВС) и 37 управляющих кассет (АРК). В процессе перегрузки заменяется примерно 100 ТВС и неисправные АРК.
Система работает следующем образом:
Контроль за нейтронным потоком осуществляется системой из 6 измерительных каналов (ИК). По показаниям этих ИК и по приказу дежурного физика оператор перегрузочной машины (ОПМ) извлекает из активной зоны с помощью перегрузочной машины (ПМ) выгоревшие ТВС и заменяет их свежими ТВС.
Вся операция перегрузки делится на три этапа:
Подготовка к перегрузке механической части системы, системы телевизионного контроля, исправности СУП и аппаратуры контроля нейтронного потока,
Сам процесс перегрузки топлива и
Восстановление рабочего состояния ЯР после перегрузки.