Результаты экспериментальных и расчетных исследований, а также опыт эксплуатации АЭС позволили постепенно сформировать требования к системе защиты парогенератора в целом и к ее отдельным элементам. Эффективность технических решений, заложенных в те или иные устройства САЗ, проверяются на специальных стендах.
Так, испытания систем индикации течей воды в натрий, работающих на различных физических принципах, осуществляются на натриевых циркуляционных контурах, снабженных системами впрыска различных сред в теплоноситель. Примером подобных экспериментальных установок являются жидкометаллические стенды МГ и ’’Протва”, сооруженные в Физико-энергетическом институте.
Стенды представляют собой циркуляционные контуры с расходом натрия до 200 м3/ч и его рабочей температурой до 650 °C. В качестве источника циркуляции используется электромагнитный насос. Объем натрия в контурах 1—1,5 м3 . Стенды снабжены системой очистки теплоносителя от продуктов реакции натрия с водой. Установки имеют специальные системы впрыска инертного газа, водорода, воды (водяного пара) в натрий с соответствующими системами измерений. Расходы впрыскиваемых сред — до 30 г/с (в пересчете на воду). Масса впрыскиваемой в натрий среды, ограничиваемая допустимым уровнем примесей в теплоносителе, достигает 1 кг воды.
Во время исследований проверяется чувствительность системы индикации, ее инерционность, а также проводятся ресурсные испытания. В зависимости от принципа работы системы осуществляется впрыск либо водорода и воды (системы типа ИВА, СОВ), либо аргона, водорода и воды (системы типа ИТИ, ИШИТ, акустические устройства).
Испытание защитных предохранительных устройств, работающих в газовой или натриевой среде, проводится на специальных стендах с имитацией усилий, передаваемых на устройства от присоединенных трубопроводов. При этом проверяется давление срабатывания, время срабатывания и степень раскрытия предохранительных мембран.
Стенды типа МТ и "Протва" используются также для испытаний специальной натриевой арматуры (до Ду 150), входящей в САЗ парогенератора.
Опыт пуска и эксплуатации отечественных АЭС с реакторами на быстрых нейтронах БОР-60, БН-350 и БН-600 показал, что отработка отдельных элементов системы защиты на специальных стендах хотя и необходима, но недостаточна для обеспечения успешного функционирования САЗ в составе парогенератора натрий-вода. Требуются комплексные испытания и наладка всей системы защиты с проведением необходимой коррекции проектных аварийных уставок, алгоритмов формирования аварийных сигналов и срабатывания элементов САЗ.
Проведение комплексных испытаний САЗ возможно двумя путями: непосредственно на АЭС в период пусконаладочных работ;
на специальном экспериментальном стенде.
При этом необходимо учитывать, что комплексная отработка САЗ требует имитации аварийных режимов при течах воды в натрий различной величины в различных местах парогенератора. В условиях АЭС проведение таких работ ограничено не только из-за возможного уменьшения ресурса парогенератора и других элементов натриевого контура, но и из-за значительных потерь во времени.
В связи с вышеизложенным для обоснования основных характеристик и комплексного испытания элементов системы защиты парогенератора АЭС БН-800 в Физико-энергетическом институте сооружается специальный стенд САЗ. При выборе основных параметров этого стенда исходили из следующих положений.
Принимая во внимание одно из основных преимуществ секционномодульного парогенератора - возможность испытания модуля или секции в натурных условиях на сравнительно небольших установках — за основу стенда САЗ принята секция парогенератора АЭС БН-800 штатных размеров. При этом стенд обеспечивает проектные расход и температуру натрия, натурную геометрию модулей и трубопроводов в пределах секции, размещение в пределах секции штатных исполнительных органов системы защиты (арматуры, клапанов, мембран и т. д.) и систем индикации течей. Характеристики натриевой части стенда в сравнении с соответствующими параметрами парогенератора АЭС
БН-800 приведены в табл. 5.1. Объем натриевого циркуляционного контура (25 м3) позволяет осуществлять впрыск воды (пара) массой до 15 кг, что достаточно для имитации аварийного режима во всем диапазоне начальных течей при проектных (по быстродействию) характеристиках испытываемой системы защиты.
Таблица 5.2
Наименование параметра | Секция ПГ | Стенд САЗ |
Расход натрия, м3/ч | 1200 | 1200 |
Температура натрия, вход/выход, С | 505/309 | 505-309 (изотермический режим) |
Объем натрия в секции, м3 | 10 | 10 |
в секционном колоколе | 0,65 | 0,65 |
в общем объеме | 20,3 | 6 |
Перепад давления от раздающего коллектора до буферной емкости, МПа | 0,09 | 0,09 |
Давление газа в буферной емкости, МПа | 0,3 | 0,3 |
Гидростатический столб натрия в модуле, м | 16,3 | 16,3 |
Пароводяной контур стенда непосредственно не связан с натриевым контуром и предназначен для имитации аварийного сброса воды и пара с целью испытания предохранительных устройств. Объемы паровой и водяной фаз контура аналогичны соответствующим объемам секции парогенератора АЭС БН-800.
Основной рабочий участок стенда — секция из двух модулей (испаритель и пароперегреватель). Для удобства проведения экспериментов каждый из модулей снабжен выемным участком из 19 труб, центральная трубка которого используется для создания течи воды (пара) в натрий. Модель также обеспечивает проверку режимов течи в месте заделки труб в трубную доску.
Стенд САЗ приспособлен для испытания концентрометрических, гидродинамических и акустических систем индикации течей, обработка сигналов которых по заданным алгоритмам осуществляется на специальной ЭВМ.
Кроме задач по комплексному испытанию системы защиты парогенератора стенд САЗ может быть также использован для отработки специальных КИП, для задач метрологии, исследования вопросов гидродинамики, материаловедческих испытаний, исследований по технологии теплоносителя и т. д.
