2. Назначение, состав, принцип действия и основы эксплуатации системы очистки теплоносителя 1 контура и организованных протечек (сво-2).

Система ТЕ (установка СВО-2) предназначена для:

• очистки продувочной воды (теплоносителя) и организованных протечек первого контура от продуктов коррозии конструкционных материалов, химических примесей воды и радионуклидов в ионной и дисперсной формах;

• вывода из первого контура избытка ионов щелочных металлов;

• плавного регулирования ВХР (концентрации щелочных металлов и аммиака) первого контура;

• вывода из теплоносителя борной кислоты в конце кампании (при низких концентрациях борной кислоты понижение ее концентрации путем водообмена не­эффективно).

Конструктивно система очистки оргпротечек и продувочной воды 1 контура СВО-2 представляет собой две абсолютно одинаковые цепочки (нитки), состоящие из двух параллельно включенных катионитных фильтров, последовательно включенного анионитного фильтра и ловушки ионитов.

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

Функциональная схема системы СВО-2 (ТЕ) представлена на рисунке 2.5

Рисунок 2.5 Функциональная схема системы СВО-2 (ТЕ).

1 - катионитовые фильтры. 2 - анионитовые фильтры. 3 - фильтр-ловушка ионитов. 4 - деаэратор подпитки. 5 - подпиточные агрегаты.

Каждая цепочка системы СВО-2 имеет в своем составе 2 катионитных фильтра, один анионитный фильтр и ловушку фильтрующих материалов. Одна цепочка рассчитана на производительность до 30 м³/час. Помещения, где расположено указанное выше оборудование - А122/₁₂ (фильтры), АО27/₂₃ (ловушки) - относятся к помещениям 1 степени по радиационной опасности, вход в них без согласования со службой РБ и предварительной разведки радиационной обстановки запрещен.

Катионит, которым загружены фильтры TE10(20)N01,02, может находиться в Н⁺ форме или NH₃⁺-K⁺ форме. Катионит в Н⁺ форме используют для вывода ионов щелочных металлов из теплоносителя I контура. Катионит в смешанной аммиачно-калиевой форме NH₃⁺-K⁺ форме используют для поддержания аммиачно- калиевого водного режима теплоносителя 1к, а также для вывода из теплоносителя примесей в виде катионов и продуктов коррозии.

Анионит, которым загружены анионитовые фильтры, может находиться в Н₃ВО₃ форме или ОН^- форме. Анионит в Н₃ВО₃ форме используют для вывода из теплоносителя I контура примесей в виде анионов (в основном Сl^- анионов). Анионит в ОН- форме используют для вывода борной кислоты из теплоносителя первого контура (особенно в конце кампании при малых значениях концентрации борной кислоты в теплоносителе < 0,2 г/дм³, 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 на уровне 16 кгс/см² с точностью + 0,4 кгс/см². Применен принцип регулирования давления "до себя".

Для предотвращения недопустимого повышения давления перед каждой ниткой до входной арматуры TE10(20)S01,02 установлены предохранительные клапаны TE00S01,02, рассчитанные на давление срабатывания 21,2-22 кгс/см².

2.1 Конструкция оборудования системы СВО-2

Все ионообменные фильтры системы СВО-2 -насыпного типа, имеют одинаковую конструкцию и представляют собой вертикальные цилиндрические сосуды наружным диаметром 1000 мм с эллиптическими днищами, опирающимися на цилиндрические опоры. Для проведения проверки и ремонта внутреннего пространства в средней части цилиндрической 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 А122/₁₂ обстройки РО.

Крышка люка-лаза крепится к горловине люка с помощью шарниров, предназначенных для облегчения открытия крышки. Уплотнение крышки к фланцу люка-лаза производится через щелочнокислостойкую прокладку шестнад-цатью шпильками.

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/см².

Все фильтры имеют штуцера ф32хЗ,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 TY20B01.

Для загрузки фильтрующего материала в конструкции фильтра предусмотрен загрузочный люк Ду100, который представляет собой трубу ф108х5 с фланцем под плоскую крышку, которая уплотняется через щелочнокиспостойкую 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.

Конструкция ионообменных фильтров системы СВО-2 представлена на рисунке 2.6

Рисунок 2.6 Конструкция ионообменных фильтров системы СВО-2

1- воздушник. 2 – вход очищаемой воды. 3 – гидрозагрузка. 4 – ВРУ. 5 – опора. 6 – гидровыгрузка. 7 - выход очищенной воды. 8 – НРУ.

Ловушка ионитов предназначена для улавливания ионообменных материалов фильтров СВО-2 в случае повреждения НРУ фильтров и представляет собой цилиндрический вертикальный сосуд, опирающийся на юбочную опору.

Сосуд состоит из двух частей раздельного исполнения с вынимаемой группой фильтрующих элементов.

Нижняя часть включает цилиндрический кожух, эллиптическое днище и фланец, верхняя часть - эллиптическое днище и фланец. Верхняя и нижняя части соединены с помощью шпилек.

Трубная доска с 12-ю фильтрующими элементами закреплена между фланцевыми соединениями с помощью специальных пружин.

Фильтрующий элемент - заглушённая с одного торца ребристая труба ф54 мм длиной 1023 мм, по 24 образующим которой расположены отверстия диаметром 4 мм и шагом 50 мм. Количество отверстий в каждом фильтрующем элементе - 492 шт. На ребристой трубе по всей ее длине по винтовой линии шагом 0,9 мм нарезана спиральная канавка глубиной 0,4 мм; по этой канавке намотана проволока диаметром 0,8 мм. Проволока обеспечивает ширину щели 0,1 мм и закрепляется точечной сваркой.

Фильтрующие элементы закреплены в трубной доске с помощью гаек. В случае неисправности фильтрующего элемента предусмотрена его замена. Штуцера сосуда имеют необходимую для приварки присоединительных трубопроводов разделку кромок.

Герметичность фланцевых соединений обеспечивается щелочекислотостойким уплотнением. Поверхность уплотнения фланцевого соединения типа "выступ-паз".

2.2 Основы эксплуатации системы СВО-2

2.2.1 Ввод в работу СВО-2

1) Производится воздухоудаление из фильтров. Открываются клапаны подачи воды на фильтра, вручную устанавливается давление в нитке 10-12 кгс/см² и открытием воздушников удаляется воздух из фильтров.

2) Производится перевод АФ в ВО₃^- форму до выхода на МКУ.

Перед выходом реактора на МКУ, по согласованию с контролирующим персоналом ОЯБ, при концентрации Н₃ВО₃ выше пускового интервала нужно приступить к насыщению анионита в фильтре одной нитки установки СВО-2 борной кислотой, для чего необходимо:

- установить расход продувочной воды первого контура от 20 до 30 м³/час;

- подключить в работу катионитовый и анионитовый фильтры СВО-2;

- произвести водообмен в фильтрах с целью замены ХОВ на раствор борной кислоты;

- контролировать концентрацию борной кислоты до момента выравнивания ее концентрации в теплоносителе и после АФ СВО-2.

Допускается разница между концентрациями борной кислоты в теплоносителе первого контура и на выходе анионитового фильтра не более 0,1 г/дм³. При достижении выравнивания концентрации Н₃ВО₃, процесс завершения перевода АФ в борную форму считать законченным, фильтр оставить в работе.

3) Производится перевод КФ в аммонийно-калиевую форму.

После выхода реактора на МКУ, по согласованию с контролирующим персоналом ОЯБ, нужно приступить к переводу одного КФ одной из ниток СВО-2 в аммонийно-калиевую форму , для чего необходимо:

- проверить на соответствие требованиям концентрации рабочих растворов аммиака и гидроокиси калия и их уровни в расходных баках;

- провести химический контроль рабочих растворов реагентов по содержанию в них ионов натрия и хлоридов;

- включить насосы-дозаторы аммиака и гидроокиси калия и подать растворы во всасывающий коллектор ПН ТК с периодичностью дозирования два раза в смену;

- не допускать повышения концентрации ионов калия в теплоносителе первого контура более 19,5 мг/дм³ и аммиака более 30 мг/дм³, общее количество поглощенной гидроокиси калия не должно превышать 35 кг на 1 м³ катионита в пересчете на 100-процентный продукт;

- при вводе реагентов контролировать величину рН в подпиточной воде, измеренную при температуре пробы 25^оС, концентрацию аммиака, ионов калия, борной кислоты на входе и после КФ с периодичностью не реже одного раза в смену;

- при достижении суммарной молярной концентрации ионов щелочных металлов после КФ, соответствующей значению зависимости от текущей концентрации борной кислоты в теплоноси­теле, дозировку гидроокиси калия прекратить;

- после выравнивания концентрации аммиака и калия на входе и после КФ, процесс перевода фильтра в аммонийно-калиевую форму считать законченным, разница концентрации аммиака до и после фильтра не должна превышать 5 мг/дм³.

Общее время перевода КФ в NН₄⁺- K⁺-форму должно составлять не более 7 суток после начала работы реактора.

Анионитовый и катионитовый фильтры одной нитки установки СВО-2, переведенные в бор-форму и аммонийно-калиевую, остаются в работе, фильтры второй нитки установки СВО-2 в ОН^- и Н⁺ - формах находятся в резерве.

2.2.2 Контроль за работой СВО-2.

При нормальной работе энергоблока постоянно производится 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 вода направляется на СВО-2 через регулирующие клапаны TK81.82S02. После СВО-2 очищенная вода подается в ДП ТК10В01 и далее на всас подпиточных насосов.

Организованные протечки поступают в бак-приямок TY20B01, откуда насосом TY21 (22,23)D01 они могут направляться через фильтры СВО-2 (или по байпасу СВО-2) в деаэратор подпитки ТК10В01. По проекту была предусмотрена постоянная работа насоса оргпротечек 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 заполнении TY20B01 и отключается после его откачки.

В соответствии с этим стала проблематичной постоянная очистка воды оргпротечек, так как система СВО-2 не может работать в импульсном режиме возобновления и прекращения подачи воды оргпротечек на очистку. Организованные протечки из бака-приямка TY20B01 стали направлять по байпасу фильтров СВО-2 (через арматуру TE00S04) в деаэратор подпитки ТК10В01. В настоящее время на блоках АЭС реализуется техрешение по замене высоконапорных насосов системы TY типа Х45/240-К-2Г на низконапорные 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 путем дросселирования. Вследствие этого определенную опасность представляет режим резкого прекращения расхода через СВО-2 и неоткрытия байпаса TEOOSO1 при работающей продувке 1 контура: произойдет подъем давления в системе СВО-2 до уставки срабатывания предохранительных клапанов. При несрабатывании ПК произойдет дальнейший ростдавления и опрессовка СВО-2 давлением 1 контура 160 кгс/см².

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

При ложной посадке пневмоотсечной арматуры TK80S01(02,03) происходит прекращение расхода продувочной воды теплоносителя I контура и уменьшение давления в системе ТЕ перед регулирующим клапаном TE10(20)S11. Клапан начинает прикрываться, стараясь удержать номинальное давление в системе. При последующем открытии пневмоотсечной арматуры происходит резкое увеличение давления в системе ТЕ, вплоть до срабатывания предохранительных клапанов TE00S02(03).

Для исключения срабатывания предохранительных клапанов TE00S02(03), необходимо (при посадке TK80S01(02,03)) с разрешения НСБ вывести из автоматического режима регулятор ТКС01 и закрыть регулирующий клапан TK81(82)S02, вывести из автоматического режима регулятор ТЕС10(20) и открыть регулирующий клапан TE10(20)S11. После этого открыть пневмоотсечную арматуру TK80S01(02,03) и, открывая регулирующий клапан TK81(82)S02, установить необходимый расход продувки. Регулятор ТКС01 поставить в автоматический режим.

Далее прикрывая регулирующий клапан TE10(20)S11, установить номинальное давление в системе и регулятор ТЕС10(20) поставить в автоматический режим.

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

для катионитного фильтра - 1,0 кгс/см²;

для анионитного фильтра - 0,8 кгс/см²;

для фильтр ловушки - 0,5 кгс/см²

Превышение указанных перепадов может привести к разрушению нижних водосборных устройств фильтров и, в конечном итоге, к выносу ионообменной смолы в 1 контур. Повышение перепадов давления происходит из-за слеживания засыпки и разрушения 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 ТК10В01 без проведения предварительного химического анализа ее на содержание продуктов коррозии, ионов натрия и хлора. До получения результатов химанализов сброс очищенной воды вести в систему спецканализации с расходом не более 5 тонн/час.

Также нельзя допускать передозировку аммиака в подпиточную 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 металлов в теплоносителе 1 контура. Для оперативного устранения нарушения необходимо ввести в работу катионитовый фильтр системы СВО-2, находящийся в Н⁺ форме. Это позволит поглотить избыток калия из теплоносителя и одновременно снизить величину рН теплоносителя, т.к. катионит будет эквивалентно отдавать в очищаемый теплоноситель ионы водорода в результате чего нейтрализуется избыточная щелочность.

2.2.3 Особенности взрыхления и регенерации фильтров СВО-2

С целью снижения перепадов на фильтрах СВО-2 (или перед регенерацией, для увеличения ее эффективности) производится взрыхляющая отмывка фильтрующей загрузки обратным током. Для этого производят подачу промывочной воды через арматуру TB6OSO1 (с расходом для КФ не более 8 м³/час, АФ не более 6 м³/час) с отводом через линию верхней гидровыгрузки.

При этом ключевым моментом является необходимость визуального контроля отсутствия выноса рабочих функций ионита (диаметром более 0,3 мм) путем отбора проб из воздушника, иначе вместо взрыхляющей отмывки может быть произведена гидровыгрузка. Критерием окончания отмывки обратным током является достижение прозрачности отмывочной воды более 85% и отсутствии выноса нерабочих фракций ионита.

Отключение на регенерацию рабочей нитки фильтров (для восстановления обменных свойств катионита и анионита в случае их насыщения) производится при достижении любого из следующих показателей:

- увеличении величины рН свыше 6,5 единицы на выходе катионитного фильтра при совместной работе катионитного и анионитного фильтров;

- содержании ионов натрия после катионитного фильтра более 1 мг/дм³;

- содержании продуктов коррозии после катионитного фильтра более 0,2 мг/ дм³;

- содержании хлорид-иона после анионитного фильтра более 0,1 мг/ дм³.

Регенерация катионитовых фильтров также производится в том случае, когда требуется вывод из контура избытка щелочных металлов, а катионит находится в аммиачно-калиевой форме, и когда необходимо перевести катионит в Н⁺форму.

Регенерация анионитовых фильтров также проводится в случае необходимости перевода анионитового фильтра из борнокислой формы в гидроксильную для эффективного вывода борной кислоты из контура в конце кампании.

Регенерация фильтров СВО-2 является очень ответственной операцией, так как она проводится непосредственно в корпусах фильтров, при этом может произойти ошибочное поступление регенерационных растворов в подпиточную воду и резкое ухудшение ВХР 1 контура. На основании имеющегося опыта нужно напомнить что данная операция может и должна производиться только по бланку переключений.

Перед проведением регенерации инструкция по эксплуатации СВО-2 11Э-РЦ однозначно требует вывода этой цепочки из работы и разборки эл. схем арматуры TE10(20)S01-S1O,13,14 в закрытом положении с проверкой по месту.

Регенерация производится для катионитового фильтра подачей 5% раствора азотной кислоты HNO₃, соли которой хорошо растворимы и не образуют накипи. Для анионитового фильтра регенерация проводится подачей 5% раствора КОН. При регенерации азотная кислота для КФ или едкий калий для АФ подаются с расходом 5 м³/час в течение 1 часа для всех фильтров. Регенерация анионита в установке обработки радиоактивных вод СВО-2 в силу жестких требований по содержанию хлорид-иона в воде первого контура должна производиться едким калием высшего качества, содержание хлоридов в котором не превышает 1%.

Процесс регенерации завершается отмывкой фильтра, необходимой для удаления из межзеренного пространства слоя остатков регенерационного раствора и продуктов регенерации. Для этого после 1 часа с начала регенерации со щита СВО производят отключение насосов-дозаторов КОН для анионитного (HNO₃ для катионитного) фильтра и увеличивают расход промывочной воды до 10 м³/час.

Отмывка фильтров водой собственных нужд проводится до достижения следующих показателей:

Катионитный фильтр – рН > 4,5 ед.; жесткость < 1 мкг-экв/кг.

Анионитный фильтр - рН < 9,0; Сl < 0,05мг/кг

Если планируется ввод фильтров после регенерации в работу, то они должны быть отмыты до кислотности менее 50 мкг-экв/кг для КФ и щелочности менее 50 мкг-экв/кг для АФ. Продолжительность отмывки после регенерации не должна превышать трех часов, в противном случае необходимо повторить регенерацию.

Основанием отмывки ФЛЗМ является перепад давления на ФЛЗМ более 1,5 кгс/см². Отмывка производится обратным током промывочной воды в течение 5... 10 мин. По окончании регенерации ионитовых фильтров и от­мывки ФЛЗМ нитка СВО-2 переводится в резерв.

2.2.4 Расчет расхода хим.реагентов на регенерацию фильтров СВО-2.

1. Количество 100% азотной кислоты(НNО₃) требуемой для одной регенерации Н⁺ катионитового фильтра определяется по формуле:

(кг)

где — количество 100% азотной кислоты, кг

d — диаметр фильтра, d=l,0 м

h — высота слоя катионита КУ-2-8 чс в фильтре, h=1,5м

Е — обменная работа емкости катионита при Н⁺ катионировании,

Е=1300 г-экв/м³

у — удельный расход 100% азотной кислоты на регенерацию, у=150 г/г-экв.

2. Необходимое количество 100% азотной кислоты для регенерации:

(л)

где Р — плотность 100 % азотной кислоты, Р= 1,522 г/м³

3. При любой концентрации азотной кислоты необходимое количество в литрах рассчитывается по формуле:

(л)

где Р₁— процентное содержание азотной кислоты при замеряемой плотности; С₁— замеренное текущее значение плотности азотной кислоты в приемном баке.( коэффициент 100, т.к. С₁ в %)

4.Необходимое количество дистиллята при приготовлении 5% раствора азотной кислоты рассчитывается по формуле:

(л)

где C₁ - текущее значение плотности азотной кислоты, г/л

С₂ – плотность 5% раствора азотной кислоты = 1,027 г/л

Пример 1. Расчет необходимого количества азотной кислоты на регенерацию Н⁺ катионитового фильтра СВО-2.

Необходимое количество 100% азотной кислоты составит:

= 229.6 кг

Объем 100% кислоты, л

(л)

Если замеренное текущее значение плотности азотной кислоты составит 1,251 г/л, тогда процентное содержание кислоты по табл. составит 40%

(л)

Заполнить расходный бак ОТВ40В01 456 л азотной кислоты. Настроить насос-дозатор OTB40D01,02 на расход 450 л/час. Необходимое количество дистиллята для приготовления 5% раствора азотной кислоты составит:

(л)

Пример 2. Расчет необходимого количества едкого кали на регенерацию ОН^- анионитового фильтра СВО-2.

Необходимое количество едкого калия составит:

Если замеренное текущее значение плотности едкого кали составит 1,217 г/л, тогда процентное содержание кислоты по табл.составит 24%

Заполнить расходный бак ОТВ52В01 725,65 л едкого кали. Настроить насос-дозатор OTB40D01,02 на расход 450 л/час. Необходимое количество дистиллята для приготовления 5% раствора едкого кали составит: