Системы аварийного охлаждения активной зоны и локализации аварии для ВВЭР
Назначение системы аварийного охлаждения активной зоны (САОЗ) реактора — не допустить расплавления активной зоны реактора и исключить непосредственный контакт теплоносителя с ядерным топливом при аварийных ситуациях, когда системы нормальной эксплуатации охлаждения активной зоны реактора не в состоянии это сделать.
Для реакторов ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 САОЗ выполняются одинаковым способом, поэтому достаточно рассмотреть одну из систем, например для ВВЭР-1000 (рис. 10.9). САОЗ включает в себя пассивные и активные системы. Пассивные системы представляют из себя гидроемкости (гидроаккумулятор — ГА) с борированной водой (поз. 13, рис. 10.9).
Рис 10.9. Принципиальная схема систем безопасности АЭС с ВВЭР-1000:
1 — реактор; 2— парогенератор, 3 — ГЦН; 4 — компенсатор давления; 5— турбина; 6 — конденсатор; 7 — конденсатный насос; 8 — группа ПНД; 9 — деаэратор; 10 — питательный насос; 11 — группа ПВД; 12 — генератор, 13 — гидроаккумулирующая емкость; 14 — бак запаса гидразингидрата; 15 — бак аварийного запаса раствора бора; 16 — бак запаса борного концентрата; 17 — теплообменник САОЗ; 19 — насос высокого давления аварийной подачи раствора бора; 19 — спринклерный насос; 20 — насос аварийного расхолаживания низкого давления; 21 — теплообменники промежуточного контура технической воды; 22 — насос подачи технической воды; 23 — шины электропитания первой категории, 24 — дизель генератор; 25 — шины электропитания второй категории; 26 — аккумуляторная батарея
Рис. 10.10. Система локализации аварии для АЭС с ВВЭР-440:
1 — ионообменный фильтр; 2 — помещение первого контура; 3 — спринклерное устройство, 4— конденсационные устройства; 5 — патрубок для прохода воздуха, 6 — запорноотсечная арматура; 7 — помещение для удержания воздуха (газгольдер), 8 — камера, 9 — кожух с наклонным скатом, 10 — лоток, 11 — стояк для прохода паровоздушной смеси, 12 — соединительный канал, 13 — насос; 14 — охладитель
Активные системы — это системы насосов высокого и низкого давления (поз. 18, 20), имеющие электропривод и подключенные к бакам запаса борированной воды (поз. 15, 16). ГА находятся при давлении 6 МПа и подсоединены непосредственно к корпусу реактора (к опускному и подъемному участкам). Давление в ГА создается и поддерживается азотом. Это дает возможность заливать активную зону реактора сверху или снизу в зависимости от того, потеряла плотность «холодная» или «горячая» часть реакторного контура циркуляции. На линии подсоединения ГА к реактору устанавливаются обратные клапаны. На реактор устанавливаются четыре ГА объемом 60 м3 каждый (объем воды — 50 м3). При разрыве главного циркуляционного трубопровода (МПА) активная зона реактора охлаждается также за счет воды, находящейся в компенсаторе давления. Подаваемая вода с высокой концентрацией бора позволяет обеспечивать надежное подкритическое состояние реактора.
Все оборудование первого контура заключено в герметичную цилиндрическую оболочку, рассчитанную на давление 0,45 МПа. Диаметр оболочки 47,4 м, высота — 67,5 я. При МПА теплоноситель превращается в пар и поступает в оболочку. Для уменьшения расчетного давления оболочки последние снабжаются спринклерными системами. Вода насосами 19 (см. рис. 10.9) подается на разбрызгивающее устройство спринклерной системы, происходит конденсация пара на струях этой воды. Конденсат пара и подаваемая вода собираются в приямке и через теплообменник 17 используются для дальнейшего расхолаживания реактора.
Для ВВЭР-440 системы локализации МПА выполняются по- разному. Так, для советского реактора ВВЭР-440 на АЭС «Ловиса» (Финляндия) так же, как и для реактора ВВЭР-1000, используется герметичная оболочка. При МПА паровоздушная смесь проходит в оболочку через ледовый конденсатор. Лед находится при температуре —7-.—12 °С. Пар, проходя через ледовый конденсатор, конденсируется, а воздух поступает в герметичную оболочку, рассчитанную на давление 0,17 МПа.
Для АЭС с ВВЭР-440, построенных в СССР и странах — членах СЭВ, используется система локализации МПА с газгольдером и «мокрым» конденсатором (устройство барботажного типа, рис. 10.10).
При МПА пар выходит в помещения боксов 2, оборудованные спринклерными системами 3. Далее паровоздушная смесь через соединительный клапан 12 поступает в помещение с конденсирующими устройствами. Проходя через стояки 11 и барботируя через слой воды на лотке 10, пар конденсируется, а вода через трубу 5 и запорно-отсечную арматуру 6 направляется в газгольдер 7. Далее расхолаживание продолжается по контуру: насос 13, охладитель 14, ионообменный фильтр 1, спринклерная система 3, помещения первого контура 2, насос 13. Наиболее важным преимуществом такой системы локализации является возможность образования и поддержания вакуума в реакторном помещении, что исключает выброс радиоактивности за пределы АЭС, так как поступивший в газгольдер воздух отсекается от реакторного помещения и удерживается там с помощью запорно-отсечной арматуры 6.
Системы аварийного охлаждения РБМК
При обесточивании АЭС с ВВЭР пар через редукционно-охладительную установку (РОУ) можно сбрасывать в атмосферу, так как он не является радиоактивным. На АЭС с РБМК пар радиоактивен и выбрасывать его в атмосферу нельзя. Для этих целей имеются пароприемные устройства — баки-барботеры (поз. 2, рис. 10.11), в сочетании с технологическими конденсаторами (поз. 1). Таких баков-барботеров для блока РБМК-1000 устанавливают либо четыре, либо два, в зависимости от схемы технического водоснабжения (см. гл. 8). Если схема технического водоснабжения имеет промежуточный напорный бассейн, то часть пара подается в конденсаторы (поз. 7), а часть на баки-барботеры через РОУ (поз. 3).
Рис. 10.11. Схема сброса пара одноконтурной АЭС в конденсационное устройство
Рис 10.12. Устройство локализации аварии (бассейн-барботер) для реактора РБМК-1000:
1, 13 — спринклерные установки; 2, 8 — боксы верхних коммуникаций КМПЦ; 3, 7 — боксы нижних коммуникаций КМПЦ, 4 — клапаны; 5 — парораспределительный коридор; 6, 10 — обратные клапаны. 9 — перепускные трубы; 11, 14 — охладители; 12 — насос высокого давления; 15 — насос спринклерной системы; 16 — паровой объем барботера; 17 — водяной объем барботера
Реакторный контур РБМК в отличие от ВВЭР имеет значительно большие размеры. Размещение всего реакторного оборудования в герметичной оболочке не представляется возможным. Поэтому все оборудование реакторного контура РБМК располагается в отдельных боксах, а в качестве устройства для локализации аварии при МПА используются бассейн-барботер, располагающийся под реактором (рис. 10.12), система аварийного охлаждения реактора РБМК (САОР) также имеет в своем составе пассивные элементы (гидроаккумуляторы) и активные системы. Давление в гидроаккумуляторах выбирается 10 МПа, т. е. выше, чем для ВВЭР. Это связано с большой разветвленностью трубной системы РБМК.
Трубы и коллекторы большого диаметра КМПЦ расположены в боксах 2 и 8, рассчитанных на давление 0,45 МПа. Раздаточные групповые коллекторы и трубы нижних водяных коммуникаций (диаметром 300 мм и 50 мм) расположены в помещении 3 и 7, рассчитанные на давление 0,8 МПа. Помещения 2 и 8 снабжены спринклерными установками 1, в которые подается вода насосом 15 через охладитель 14.
При МПА в случае разрыва одного из коллекторов (напорного или всасывающего) КМПЦ, например, в бокс 2 открывается клапан 4, пар и воздух поступают в парораспределительный коридор 5 и далее по трубам 9 направляются под уровень воды 17 в барботер. Клапаны 4 боксов 8, 6 и 10 бокса 2 закрыты. Пар, проходя через, воду, конденсируется, а воздух собирается в воздушном пространстве 16 над уровнем воды. Часть пара конденсируется в боксе 2 за счет работы спринклерной системы 1. Вода барботера насосом 12 через охладитель 11 подается в раздаточные коллекторы КМПЦ для расхолаживания реактора.
