Аппаратура аварийной защиты реактора выполняется таким образом, чтобы в зависимости от значимости поступившего в аварийную защиту сигнала осуществлялось действие защиты определенной эффективности. Например, для реакторов типа ВВЭР-440 и первых реакторов типа ВВЭР-1000 формируются четыре рода аварийных команд:
- АЗ-1, вызывающая одновременное падение всех поглотителей под действием силы тяжести, которое не прекращается при снятии аварийного сигнала;
- АЗ-2, вызывающая поочередное падение групп поглотителей под действием силы тяжести; при исчезновении сигнала АЗ-2 падение поглотителей прекращается;
- АЗ-З, вызывающая поочередное движение вниз групп поглотителей с рабочей скоростью; при исчезновении аварийного сигнала АЗ-З движение вниз прекращается;
- АЗ-4, запрещающая движение вверх всех поглотителей; при исчезновении аварийного сигнала запрет снимается.
При появлении сигнала АЗ-2 происходит поочередное падение групп исполнительных органов вниз с последующей выдержкой времени 10 — 15 с. Выдержка времени формируется только в том случае, если предыдущая группа в процессе падения прошла верхнее промежуточное положение ВПВ (см. гл. 6, рис. 6.1). Падение продолжается до снятия первопричины.
При появлении аварийного сигнала АЗ-З исполнительные органы рабочей группы, а за ней другие группы поочередно двигаются вниз со скоростью 0,02 м/с до снятия сигнала. Каждая следующая группа начинает движение после того, как предыдущая группа в процессе движения вниз пройдет нижнее промежуточное положение НПВ (см. гл. 6, рис. 6.1).
Таблица 7.1. Срабатывание аварийной защиты реактора при различных уставках давления первого контура
Род аварийной зашиты | Уставка, МПа | Направление отклонения параметра от нормы |
АЗ-1 | 17,6 | Повышение |
АЗ-1 | 11,2 | Понижение |
АЗ-2 | 14,7 | Понижение |
АЗ-З | 17,0 | Повышение |
АЗ-4 | 16,2 | Повышение |
В большинстве случаев аварийная защита срабатывает в результате отклонения параметра за пределы допустимого диапазона В ряде случаев защита действует как по понижению параметра, так и по повышению его. Часто один и тот же параметр участвует в формировании защит разного рода. Так, при номинальном давлении теплоносителя над активной зоной реактора типа ВВЭР-1000, равном МПа, отклонение в обе стороны приводит к срабатыванию всех родов аварийной защиты реактора (табл. 7.1).
Ниже приводится перечень сигналов, по который срабатывает защита реактора ВВЭР-1000.
Защита АЗ-1 срабатывает при уменьшении периода ниже 10 с в диапазоне источника, промежуточном и энергетическом диапазонах, повышении уровня нейтронного потока в промежуточном диапазоне выше 140% уставки; повышении уровня нейтронного потока в энергетическом диапазоне выше 110% установки, обесточивании одного ГЦН из двух работающих, двух ГЦН из трех работающих или трех ГЦН из четырех работающих, падении перепада давления на любом ГЦН ниже 0,49 МПа; повышении напора на любом ГЦН выше 0,78 МПа, превышении заданного значения перепада давления на активной зоне на 0,02—0,05 МПа, совпадении сигналов падения давления над активной зоной ниже 14,7 МПа и скорости падения давления выше 0,098 МПа/c, понижении давления теплоносителя над активной зоной ниже 14,2 МПа; повышении давления над активной зоной выше 17,6 МПа; закрытии стопорного клапана последней работающей турбины, исчезновении надежного электропитания СУЗ и других ответственных систем (два ввода I категории), нажатии кнопки АЗ 1 на БЩУ, нажатии кнопки АЗ-1 на РЩУ, исчезновении силового питания 380/220 В.
Защита АЗ-2 срабатывает при снижении давления над активной зоной ниже 14,7 МПа; обесточивании двух ГЦН из четырех работающих, если питание не восстановилось через 3 с; повышении уровня нейтронного потока в диапазоне источника выше 140% уставки, повышении давления во втором контуре до 7,4—7,6 МПа; повышении давления под оболочкой реактора до 0,26 МПа, повышении температуры под оболочкой реактора до 90 °С, нажатии кнопки АЗ-2 на БЩУ, наличии сигнала АЗ-З в течение 30—40 с.
Защита АЗ-З срабатывает при уменьшении периода разгона ниже 20 с в промежуточном диапазоне, менее 20 с в энергетическом диапазоне, повышении давления над активной зоной до 17 МПа; повышении давления во втором контуре до 7 МПа, повышении тепловой мощности сверх допустимой для данного числа работающих петель; увеличении уровня нейтронного потока в промежуточном и рабочем диапазонах до 102,5—105% уставки, повышении температуры теплоносителя на выходе из активной зоны в любой петле до 330 °С, исчезновении силового питания 380/220 В; повороте ключа АЗ-З на БЩУ.
Защита АЗ-4 срабатывает при повышении тепловой мощности реактора выше 102% уставки, уменьшении периода разгона ниже 40 с в диапазоне источника; повышении давления теплоносителя над активной зоной выше 16,2 МПа; повышении уровня нейтронного потока в диапазоне источника выше 120% уставки, повышении температуры теплоносителя на выходе из отдельны* кассет до 340 °С.
Для серийного реактора типа ВВЭР-1000, начиная с первого блока Запорожской АЭС, принят другой принцип организации защиты реактора. Предусматривается формирование аварийной команды только первого рода АЗ-1, вызывающей одновременное падение всех поглотителей под действием их силы тяжести, и формирование двух родов предупредительных команд: ПЗ-1, вызывающей поочередное движение вниз групп поглотителей с рабочей скоростью, и ПЗ-2, запрещающей движение вверх всех поглотителей.
Для реактора РБМК формируются пять родов аварийных команд: АЗ-1, вызывающая управляемое снижение мощности реактора до 80% Whom*, АЗ-2, вызывающая управляемое снижение мощности реактора до 50% МНОм; АЗ-З, вызывающая управляемое снижение мощности реактора до 40% НHOM; АЗ-4, вызывающая управляемое снижение мощности реактора до 20% N ном, АЗ-5, вызывающая полный останов реактора.
Управляемое экстренное снижение мощности реактора (АЗ-1, АЗ-2, АЗ-З, АЗ-4) осуществляется с помощью автоматического регулятора и группы стержней, подключаемых в этом случае дополнительно.
Полный останов реактора (АЗ-5) осуществляется путем введения всех стержней СУЗ в активную зону с рабочей скоростью; автоматический регулятор мощности в этом процессе снижения мощности не участвует.
Действие автоматических защит производится по следующим причинам АЗ-1 — при неисправности ГЦН в любой из двух насосных групп, АЗ-2 — при останове одной турбины, АЗ-З —при останове двух ГЦН в любой из двух насосных групп, АЗ-4 при выходе уровней в барабанах-сепараторах за установленные пределы, при отключении внешних потребителей от электрогенераторов турбин с сохранением питания собственных нужд; АЗ-5 — при повышении мощности в рабочем диапазоне более установленного предела; уменьшении периода разгона реактора ниже установленного предела, останове четырех ГЦН, исчезновении напряжения 6 кВ собственных нужд; повышении давления в помещениях барабанов сепараторов, прочностного бокса более 50 МПа, неисправности двух регуляторов мощности, посадке стопорных клапанов обеих турбин или при работе одной турбины — посадке стопорных клапанов этой турбины
Рис. 7 2 Структурная схема аварийной защиты реактора ВВЭР-1000
В реакторах на быстрых нейтронах существует два вида аварийных защит: быстрая защита БАЗ и медленная защита МАЗ.
По сигналу БАЗ стержни аварийной защиты сбрасываются в активную зону реактора. По сигналу МАЗ они вводятся в активную зону с рабочей скоростью Одновременно в режимах АЗ в зону вводятся и другие поглотители.
Быстрая аварийная защита срабатывает при уменьшении периода разгона ниже 20 с, превышении нейтронным потоком заданного значения более чем на 40%, уменьшении расхода теплоносителя через реактор более чем на 20% от заданного значения, повышении температуры Na на выходе из реактора до 580 °С, снижении уровня Na в реакторе, по сигналам «обесточение станции», «отключение более чем одной петли», «отключение петли» и при отсутствии сигнала «закрытие обратного клапана», отказах двух или трех каналов контроля мощности и периода или двух из трех расходомеров расхода теплоносителя через реактор, снижении уровня теплоносителя в баках двух ГЦН-1, совпадении сигнала МАЗ с сигналом неисправности механизмов СУЗ или сигналом «отключение петли»; от кнопки БАЗ.
Медленная аварийная защита срабатывает при выходе из строя двух регуляторов (резервного и работающего), превышении мощности более чем на 15% заданного значения, по сигналам от системы теплотехнического контроля и от кнопки МАЗ.