2.Организация вхр 1 контура при работе энергоблока на энергетическом уровне мощности.

Для обеспечения оптимальных условий эксплуатации топлива РУ АЭС с ВВЭР-1000 ВХР первого контура должен обеспечивать:

- подавление образования окислительных продуктов радиолиза теплоносителя при работе энергоблока на мощности;

- проектную коррозионную стойкость оболочек ТВЭЛ в течение срока службы;

- проектную коррозионную стойкость конструкционных материалов оборудования и трубопроводов первого контура в течение всего срока эксплуатации энергоблока;

- минимизацию отложений на поверхностях ТВЭЛ и теплообменной поверхности парогенераторов;

- минимизацию накопления активированных продуктов коррозии;

- минимальное количество радиоактивных отходов.

При работе энергоблока на мощности необходимо контролировать качество теплоносителя 1 контура методом химанализа отобранных проб и при необходимости производить корректировку содержания в теплоносителе калия, аммиака, водорода, кислорода и др. показателей. Требования к качеству теплоносителя первого контура предусматривают разделение показателей качества на нормируемые и диагностические.

Нормируемые показатели - показатели качества теплоносителя, поддержание которых в диапазонах допустимых значений обеспечивает целостность топливных кассет активной зоны реактора, проектный ресурс безопасной эксплуатации оборудования первого контура и удовлетворительную радиационную обстановку при ремонте оборудования.

Диагностические показатели - показатели качества теплоносителя, подпиточной воды, воды бассейнов выдержки и перегрузки топлива, растворов борной кислоты систем безопасности, обессоленной воды и воды в баках запаса "чистого" конденсата, обеспечивающие получение дополнительной информации о причинах изменений нормируемых показателей или ухудшения водно-химического режима, отклонения которых от контрольных уровней при длительном воздействии могут привести к повреждениям топливных кассет активной зоны реактора.

Для каждого из нормируемых показателей устанавливаются диапазоны допустимых значений и допустимые отклонения от этих значений. Для диагностических показателей уста­навливаются контрольные уровни. Массовая концентрация борной кислоты не яв­ляется ни нормируемым ни диагностическим показателем качества теплоносителя или растворов систем безопасности, так как массовая концентрация борной кисло­ты определяется физикой активной зоны и требованиями безопасности.

Отклонения нормируемых показателей качества теплоносителя подразделяют­ся на уровни. Для каждого уровня установлены максимальные отклонения показа­телей качества теплоносителя и максимально допустимое время работы энергобло­ка при таком отклонении.

Данные контроля ВХР первого контура должны фиксироваться и храниться на АЭС в течение 10 лет. Данные химического контроля, полученные в период нарушений ВХР первого контура должны храниться на АЭС до вывода энергоблока из эксплуатации.

Нарушением водно-химического режима является:

- отклонение нормируемых показателей качества теплоносителя от диапазона допустимых значений в пределах первого и второго уровней, не устраненные в течение установленного для каждого уровня времени;

- превышение при работе на энергетических уровнях мощности суммарной продолжительности отклонений нормируемых показателей в пределах первого уровня более тридцати суток и в пределах второго уровня более пяти суток за топливную компанию;

- достижение нормируемыми показателями качества теплоносителя третьего уровня;

- отклонения диагностических показателей от контрольных уровней не устраненные в течение установленного времени.

Установленное время работы энергоблока, приведенное в настоящем документе, начинается с момента обнаружения отклонений нормируемых, диагностических показателей.

4.3 Нормы качества теплоносителя первого контура с реактором типа ВВЭР-1000 при работе энергоблока на энергетическом уровне мощности должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Нормируемые показатели
Наименование показателей	Диапазон допустимых значений	Отклонения от допустимых значений
		Первый уровень	Второй уровень		Третий уровень
Массовая концентрация хлорид-иона, мг/дм3	не более 0,1	—	более 0,1 до 0,2		более 0,2
Массовая концентрация фторид-иона, мг/дм3	не более 0,1	—	более 0,1 до 0,2		более 0,2
Массовая концентрация кис­лорода, мг/дм3	не более 0,005	более 0,005 до 0,02	более 0,02 до 0,1		более 0,1
Массовая концентрация раст­воренного водорода, мг/дм3	от 2,2 до 4,5	более 4,5 до 7,2 или менее 2,2 до 1,3	более 7,2 до 9,0 или до 0,5		более 9,0 или менее 0,5
Суммарная молярная кон­центрация ионов щелочных металлов (калия, натрия, ли­тия) в зависимости от текущей концентрации борной кисло­ты согласно рисунку 2.1, ммоль/дм3	Зона А	Зона Б и В	Зоны ГиД		ЗонаЕ
Диагностические показатели
Наименование показателей				Контрольные уровни
Водородный показатель рН, единиц				от 5,8 до 10,3
Массовая концентрация аммиака, мг/дм				не менее 3,0
Массовая концентрация железа, мг/дм				не более 0,05
Массовая концентрация меди*, мг/дм3				не более 0,02
Массовая концентрация нитрат-иона , мг/дм				не более 0,2
Массовая концентрация общего органического углерода", мг/дм3				не более 0,1

Примечания:

1. Значения химических показателей качества соответствуют результатам измерений или пересчета для стандартных условий измерений анализируемых проб: температура 25°С, давление 0,1 МПа.

2. * - Контроль массовой концентрации меди проводится на энергоблоках, имеющих в составе конструкционных материалов первого контура медьсодержащие сплавы.

3. ** - При отсутствии методов и средств измерений массовой концентрации общего органического углерода, контроль проводится по показателю "массовая концентрация масел и нефтепродуктов".

4. *** - Контроль осуществляется в течение суток после включения в работу катионитового фильтра со свежеотрегенерированной смолой.

5 Анализ фторид-ионов выполняется в течение первых 1000 часов работы энергоблока после перегрузки активной зоны реактора.

Рисунок 2.1

ЗАВИСИМОСТЬ СУММАРНОЙ МОЛЯРНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ

ИОНОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ (КАЛИЯ, ЛИТИЯ, НАТРИЯ)

В ТЕПЛОНОСИТЕЛЕ ПЕРВОГО КОНТУРА ОТ ТЕКУЩЕЙ

КОНЦЕНТРАЦИИ БОРНОЙ КИСЛОТЫ

Суммарная молярная концентрация ионов щелочных металлов в теплоносителе, ммоль/дм³

Концентрация борной кислоты, г\дм

Зона А - диапазон допустимых значений Зоны Б и В - первый уровень отклонений Зоны Г и Д - второй уровень отклонений Зона Е - третий уровень отклонений

А). Хлориды и фториды снижают защитные свойства оксидных пленок поверхностей оборудования и трубопроводов, что приводит к корро­зионному растрескиванию под напряжением сталей аустенитного класса. Хлорид-ионы способны адсорбироваться окисными пленками, вы­тесняя из них кислород и в точках адсорбции образуется раствори­мое хлористое железо, оголяя при этом металл.Действие фторид-ионов аналогично. Основным источником поступления хлоридов в теплоноситель первого контура являются подпиточная вода и химреагенты, вводи­мые в контурную воду для корректировки ВХР. Источником появления концентрации фторид-ионов могут слу­жить свежезагруженные кассеты, технология изготовления которых предусматривает обработку их поверхности смесью HNO₃ и НF с последующей отмывкой ХОВ. Снижение содержания хлоридов и фторидов достигается исполь­зованием высокой степени чистоты химреагентов, подпиточной воды, а также очисткой теплоносителя первого контура на ионообменных фильтрах установки СВО-2.

Б). Кислород. Основная роль кислорода сводится к деполяризации катодных участков металла, интенсифицируя при этом развитие коррозии кон­струкционного материала первого контура. Накопление кислорода происходит в процессе радиолиза тепло­носителя и при подпитке первого контура недеаэрированными раство­рами борной кислоты, химреагентов и "чистым" конденсатом (ХОВ). Снижение концентрации кислорода достигается путем термиче­ской деаэрации подпиточной воды и вводом раствора гидразина, который взаимодействует с 0₂ по формуле: O₂ + N₂H₄ = N₂ + 2H₂O, а также подавлением процесса радиолиза теплоносителя первого кон­тура за счет поддержания массовой концентрации водорода в теплоносителе от 2.2 до 4,5 мг/дм³. Во все растворы, вводимые при работе реактора в 1 контур без предварительной деаэрации и имеющие концентрацию кислорода более 0,02 мг/дм³ должен вводиться гидразин-гидрат в 2 – 3 кратном избытке по отношению к концентрации кислорода. В) Водород. Избыток водорода, необходимый для подавления процесса радио­лиза теплоносителя, образуется в результате радиолитического раз­ложения дозируемых в первый контур растворов аммиака и гидразина:

2NH₃ = N₂ + 3H₂

2N₂H₄ = 2NH₃ + N₂ + H₂

Концентрация водорода в теплоносителе зависит от уровня мощности реакторной установки, содержания аммиака и расхода про­дувки первого контура.

Содержание водорода в теплоносителе 2,2 мг/дм³ и более практически полностью обеспечивает связывание кислорода в контурной воде, верхний предел концентрации водорода в теплоносителе ограничен величиной 4,5 мг/дм³ из-за водородного охрупчивания циркониевых сплавов. На отечественных АЭС концентрацию водорода в теплоносителе поддерживают за счет периодического дозирования в 1 контур раствора аммиака.

Г).Суммарная концентрация ионов щелочных металлов ( К, Na, Li)

Для нейтрализации действия борной кислоты и поддержания значения рН в щелочной области при рабочей температуре, в тепло­носитель первого контура дозируется раствор гидроокиси калия.

Количество вводимого раствора КОН рассчитывается с учетом по­ступающих с подпиточной водой ионов натрия и накапливающихся в теплоносителе ионов лития, который образуется в контурной воде при облучении бора нейтронами:

В¹⁰+ n = Li⁷ + 

Суммарная концентрация щелочных ионов в теплоносителе поддерживается в зави­симости от концентрации борной кислоты ( см.рис.2.1) При необходимости снижения суммарной концентрации щелочных ионов в теплоносителе необходимо подключать катионитовый фильтр установки СВО-2 в Н⁺ форме. Продолжительность работы катионитового фильтра установки СВО-2 в Н⁺ форме определяется по результатам анализов.

Д). Аммиак.Аммиак используется с целью образования и накопления в диапазоне допус­тимых значений водорода, необходимого для подавления процесса радиолиза теп­лоносителя. Равновесная концентрация аммиака в теплоносителе определяется верхним и нижним пределами концентрации водорода в контурной воде и достигается путем дозирования раствора аммиака в контур.

Е). Продукты коррозии (железо, хром, никель)

Продукты коррозии характеризуют протекание процессов коррозии конструк­ционного материала, массопереноса и смыва отложений в переходные периоды.

При циркуляции теплоносителя продукты коррозии активируются и отлагают­ся на внутренних поверхностях оборудования по всему контуру, осложняя в даль­нейшем проведение планово-предупредительных ремонтов.

Поддержание качества теплоносителя в соответствии с установленным контрольным уровнем содержания массовой концентрации железа снижает скорость коррозии, повышает безопасность эксплуатации оборудования, уменьшает количество радиоактивных отходов, улучшая в целом радиационную обстановку на АЭС. Очистка теплоносителя первого контура от продуктов коррозии осуществляется на установках СВО-1 и СВО-2.

Ж). Борная кислота

Растворы борной кислоты используются в качестве жидкого поглотителя ней­тронов с целью плавного регулирования мощности реактора.

Концентрация борной кислоты в теплоносителе определяется физикой актив­ной зоны и зависит от режима работы реактора.

З). Медь

Наличие ионов меди в теплоносителе способствует протеканию локальной электрохимической коррозии стальных и циркониевых материалов и косвенно ха­рактеризует состояние медьсодержащих элементов оборудования первого контура (бронзовые втулки подшипников приводов СУЗ, лабиринтовое уплотнение ГЦН и т.д.)

И). Значение рН

Значение рН характеризует состав среды и определяется соот­ношением констант диссоциации воды, борной кислоты, гидроокиси калия, лития, натрия и аммиака, находящихся в теплоносителе пер­вого контура.

Поддержание рН в заданных пределах позволяет снизить скорость коррозионных процессов и регулируется путем дозирования раствора КОН в зависимости от концентрации борной кислоты в теплоносителе

.2.1 ОГРАНИЧЕНИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ РЕАКТОРНОЙ УСТАНОВКИ

ПРИ ОТКЛОНЕНИИ НОРМИРУЕМЫХ И ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ПЕРВОГО КОНТУРА

Действия при отклонении нормируемых показателей качества теплоносителя при работе энергоблока на энергетических уровнях мощности.

Первый уровень. Допустимая продолжительность работы энергоблока на энергетических уровнях мощности при отклонении одного или нескольких нормируемых показателей, указанных в таблице 2.1, в пределах первого уровня отклонений не должна превышать семи суток с момента регистрации отклонения. При невозможности в течение семи суток выявить причины и устранить отклонения нормируемых показателей от диапазона допустимых значений перевести реактор с регламентной скоростью в состояние "горячий останов".

Второй уровень. Допустимая продолжительность работы энергоблока на энергетических уровнях мощности при отклонении одного или нескольких нормируемых показателей, указанных в таблице 2.1, в пределах второго уровня отклонений не должна превышать 24 часа с момента регистрации отклонения. При невозможности в течение 24 часов выявить причины и устранить отклонения нормируемых показателей – перевести энергоблок с регламентной скоростью в состояние "горячий останов".

Прекращение разгрузки и последующий подъем мощности энергоблока возможны только после устранения причин отклонения и восстановления нормируемых показателей в пределах диапазона допустимых значений, указанных в таблице 2.1.

Третий уровень. Энергоблок должен быть переведен с регламентной скоростью в состояние "холодный останов" при достижении одним или несколькими нормируемыми показателями качества теплоносителя значений третьего уровня отклонений, указанных в таблице 2.1.

Прекращение разгрузки и последующий подъем мощности энергоблока возможны только после устранения причин отклонения и восстановления нормируемых показателей в пределах диапазона допустимых значений, указанных в таблице 2.1.

Действия при отклонении диагностических показателей от контрольных уровней.

При отклонении одного или нескольких диагностических показателей от контрольных уровней должны проводиться работы по поиску и устранению причин отклонения. Продолжительность работы энергоблока с отклонениями одного или нескольких диагностических показателей не должна превышать семи суток.

Суммарная продолжительность работы энергоблока с отклонениями одного или нескольких диагностических показателей не должна превышать тридцати суток за топливную кампанию.