При полном завершении реакции взаимодействия на каждый моль прореагировавшей с натрием воды образуются 2 моля гидрида и 1 моль оксида натрия. Тогда максимально возможное количество продуктов реакции в натрии можно определить из выражения
(5-44)
Оценка степени разрушения (площади отверстия истечения воды в натрий). Теплообменную поверхность парогенератора в зависимости от особенностей среды, истекающей в натрий при разрушении трубок, можно условно разделить на две части: экономайзерную, где находится вода, не догретая до температуры насыщения или при температуре насыщения; испарительная и пароперегревательная, где имеется пароводяная смесь или перегретый пар.
Известно, что истечение через каналы и отверстия воды, не догретой до температуры насыщения или находящейся при этой температуре, сопровождается частичным испарением среды. Это явление в значительной степени усложняет расчет процесса истечения.
При разрушении теплообменной трубки, стенка которой имеет сравнительно небольшую толщину, зону истечения можно рассматривать как канал с малым отношением L/d.
Для расчета расхода воды в экономайзерной зоне парогенератора с учетом самоиспарения воды можно воспользоваться экспериментальными результатами, полученными Ю. А. Калайдой при исследовании процессов истечения воды через короткие каналы и отверстия [74].
Расходная характеристика процесса истечения имеет вид
(5.45)
По данным [74], для ρΗ2O = 14,0 -г 15,0 МПа в диапазоне L/d = = 1 -г 10 значение β (отношение давления на выходе из канала к входному давлению) изменяется от 0,2 до 0,55 и далее с увеличением отношения L/d остается постоянным. Расчетные оценки показывают, что изменение βcρ от минимального значения до максимального изменяет GH2O на 25 %.
В соответствии с рекомендациями [75] массовый расход газовой фазы (условия испарителя или перегревателя) через отверстия (сопло) в общем виде можно выразить следующим образом:
(5.46)
Для случая истечения пара и пароводяной среды показатель адиабаты к = 1,135. При критическом (максимальном) истечении среды можно принять G' = 1, μг =1.
Таким образом, при известном максимальном расходе воды в натрий эквивалентную площадь разрушения Sr в зависимости от места течи можно рассчитать, используя либо выражение (5.45), либо (5.46). Поскольку место течи расчетным образом определить невозможно, то для определения предполагаемого размера разрушения (с запасом) целесообразно пользоваться выражением, дающим максимальное значение S'·.
Алгоритмы работы исполнительных механизмов системы защиты. После формирования аварийного сигнала о возникновении истечения воды в натрий в парогенераторе срабатывают элементы САЗ, обеспечивающие безопасность собственно парогенератора, а также натриевого контура. Объем и последовательность операций в системе защиты зависят от характера течи, особенностей схемы парогенератора и его САЗ.
В режиме большой течи в подсистеме защиты по натриевому контуру, как правило, разрушаются предохранительные мембраны (интегральная схема парогенератора). При этом разрушение происходит либо вследствие повышения давления (например, в парогенераторе ’’Супер- Феникс”) , либо с помощью специального приспособления (в парогенераторе БН-350).
В секционной схеме при своевременном отключении аварийной секции предохранительные мембраны, расположенные в общей газовой полости, как правило, не срабатывают.
Дальнейшие операции, осуществляемые в подсистеме защиты по натриевому контуру, следующие:
сброс продуктов реакции в систему сброса и сепарации. В интегральной схеме вместе с продуктами реакции дренируется весь теплоноситель из парогенератора (через сработавшую предохранительную мембрану). В секционной схеме дренируется только аварийная секция, предварительно изолированная с помощью быстродействующей арматуры от работающего циркуляционного контура и подсоединенная к системе сброса и сепарации;
свободные от натрия объемы заполняются инертным газом.
Для подсистемы защиты по пароводяному контуру в режиме большой течи обычно применяется следующая последовательность операций;
срабатывание быстродействующей арматуры и отключение пароводяного объема парогенератора от общих коммуникаций АЭС (для интегральной схемы) и изоляция пароводяного объема аварийной секции от работоспособных (для секционной схемы);
отключение питательного насоса (интегральная схема);
срабатывание быстродействующей арматуры на сбросных трубопроводах или принудительное срабатывание предохранительных клапанов на соответствующих коммуникациях парогенератора интегральной или секционной схемы с целью экстренного осушения пароводяного объема всего парогенератора или аварийной секции;
заполнение осушенного объема инертным газом. Все перечисленные выше операции в режиме большой течи осуществляются автоматически.
В резиме малой течи последовательность срабатывания элементов САЗ в парогенераторе с секционной схемой практически не отличается от режима ’’большая течь” (так как процесс отключения аварийной секции при требуемом обеспечении уровня безопасности не зависит от размера течи). Однако запуск алгоритма работы САЗ, как правило, осуществляется оператором.
Для парогенератора с интегральной схемой при возникновении малой течи срабатывание САЗ осуществляется также по команде оператора. Однако совокупность операций в зависимости от особенностей аварийного режима может быть различной. Так, при медленном развитии процесса в некоторых случаях срабатывает только подсистема защиты по пароводяному контуру с экстренным осушением последнего.
Операции по натриевому контуру ведут с использованием алгоритма нормальной остановки. При быстром развитии малой течи для немедленной остановки парогенератора оператор может воспользоваться алгоритмом, действующим в режиме ’’большая течь”.
