Система КД предназначена для:
- ограничения давления в первом контуре, вызываемого изменением температурного режима во время работы РУ;
- защиты первого контура от повышения давления;
- создания давления в первом контуре при расхолаживании.
Выбор основных параметров оборудования проводится на основании анализа проектных режимов работы реакторной установки. В качестве определяющего режима с максимальным положительным объемным возмущением принят режим сброса нагрузки энергоблоком со скоростью 200 %Ν ном в секунду с номинального значения до уровня собственных нужд. Определяющим режимом с максимальным отрицательным объемным возмущением принят режим ложного срабатывания аварийной защиты реактора (аварийная защита первого рода) и режим разрыва паропровода.
Система КД обеспечивает поддержание давления в 1 контуре в стационарных режимах и ограничение отклонений давления в переходных и аварийных режимах. Система КД (рис.7.19) включает в себя паровой компенсатор давления с комплектом электронагревателей, импульсно-предохранительные устройства, барботер и трубопроводы с арматурой. За счет тепла электронагревателей, размещенных в нижней части компенсатора давления, достигается кипение воды в компенсаторе давления. Образующийся при кипении воды пар содержится в верхней части компенсатора давления, создавая паровую подушку давлением 15,7 МПа. Это давление по дыхательному трубопроводу Ду 350, соединяющему нижнюю часть компенсатора с горячей ниткой циркуляционной петли, передается в 1 контур. По дыхательному трубопроводу происходит перетечка части теплоносителя из 1 контура в компенсатор или из компенсатора в 1 контур при изменении средней температуры теплоносителя 1 контура в нормальных переходных режимах (разогрев, расхолаживание, изменение мощности) или в режимах, связанных с нарушениями в работе оборудования и приводящих к изменению мощности реакторной установки. Ограничение отклонений давления от номинального значения достигается за счет сжатия или расширения паровой подушки в компенсаторе давления. Водяной объем также участвует в процессе компенсации давления. При снижении давления вода в компенсаторе испаряется, способствуя тем самым поддержанию давления в системе. При увеличении давления паровая подушка сжимается, в результате чего происходит конденсация пара на поверхности воды и ограничивается рост давления в системе.
При значительных возмущениях давления, когда паровая подушка не в состоянии полностью восстановить номинальное давление в 1 контуре, включаются дополнительные группы электронагревателей при снижении давления. При увеличении давления через сопла, расположенные в паровой подушке компенсатора давления, подается теплоноситель из холодной нитки циркуляционной петли, что обеспечивает сжатие паровой подушки за счет конденсации пара и тем самым замедление или прекращение роста давления в 1 контуре. Если, несмотря на подачу теплоносителя в сопла компенсатора давления или при отказе подачи теплоносителя, давление продолжает расти, срабатывают импульсно-предохранительные устройства, которые сбрасывают из компенсатора давления лишний пар в барботер, где он конденсируется. Пропускная способность импульснопредохранительных устройств выбрана из расчета не превышения 110% расчетного давления 1 контура.
Размеры компенсатора давления выбраны такими, чтобы не допускать кипения теплоносителя ни в одной точке первого контура, за исключением незначительного местного кипения в активной зоне, срабатывания импульсно-предохранительных клапанов, оголения электронагревателей, или срабатывания аварийной подпитки, или появления сигнала на пуск системы аварийного охлаждения активной зоны. Соотношение водяного и парового объемов КД выбрано из условия, что ни в одном из проектных режимов, за исключением режимов аварийного разуплотнения первого и второго контуров, не должно происходить заброса пара в первый контур из КД и оголения электронагревателей КД.
Рис. 7.19 Оборудование системы компенсации давления:
1 — барботер, 2 — компенсатор давления, 3 — трубопровод сброса, 4 — ИПУ, 5 — трубопровод впрыска, 6 — соединительный трубопровод
Рис. 7.20 Компенсатор давления:
1 - горловина, 2 - лестница, 3 — площадка, 4 — блок трубчатых электронагревателей, 5 — патрубок, 6 — опора
Мощность электрических нагревателей обеспечивает проектную скорость разогрева КД в период пуска реакторной установки и поддержание давления во время работы на мощности.
Барботер спроектирован для обеспечения приема пара из компенсатора давления без разрыва предохранительной мембраны в режимах нормальной эксплуатации и в режимах с нарушением нормальных условий эксплуатации работы реакторной установки.
Суммарная пропускная способность разрывных предохранительных мембран выбрана из условия обеспечения расхода не менее, чем через все предохранительные клапаны компенсатора давления.
Система охлаждения барботера спроектирована так, чтобы барботер охлаждался до нормальной рабочей температуры стационарного состояния в течение двух часов после окончания переходного процесса.
При проектировании оборудования системы компенсации давления учтены сейсмические нагрузки, нагрузки при срабатывании предохранительных клапанов, при сдувке парогазовой смеси в режимах разогрева, нагрузки от гидроиспытаний и уплотнений — разуплотнений.
Компенсатор давления (рис.7.20) — вертикальный сосуд, установленный на цилиндрической опоре. В верхнем днище имеется лаз для осмотра внутренней поверхности, штуцер под трубопровод впрыска, штуцер под трубопровод сброса пара через импульснопредохранительные устройства и штуцеры под импульсные трубки. Патрубок люка имеет штуцер под трубопровод сброса парогазовой смеси в барботер и под уровнемеры.
В нижнем днище расположен патрубок под трубопровод, соединяющий «горячую» нитку первого контура с КД. На цилиндрической обечайке КД расположены штуцеры под уровнемеры и чехлы под термопреобразователи сопротивления для измерения температуры среды в КД. Внутри КД расположены: разбрызгивающее устройство, защитный экран, опорная обечайка блоков трубчатых электронагревателей (ТЭН). Защитный экран служит для защиты от попадания «холодной» воды от разбрызгивающего устройства на корпус.
Барботер (рис.7.21) горизонтальный цилиндрический сосуд с эллиптическими днищами. Внутри барботера в его водяном объеме размещены два коллектора, к которым подводится пар при срабатывании ИПУ компенсатора давления, а также протечки пара через ИПУ при их закрытом состоянии. На каждом коллекторе имеются сопла, которые способствуют эффективной конденсации пара. В верхней части барботера расположен люк диаметром 450 мм, на котором установлены две разрывные мембраны, служащие в качестве предохранительных клапанов при не посадке ИПУ при их срабатывании. Полный объем барботера равен 30 м3, из которых 20 м3 занимает вода. Газовый объем барботера постоянно вентилируется азотом для исключения образования взрывоопасной смеси водорода. Объем барботера и масса воды в нем обеспечивают одновременную работу трех ИПУ в течение 10 с, что достаточно для снижения давления в 1 контуре до требуемой величины после срабатывания ИПУ. Корпус барботера и все его элементы выполнены из нержавеющей стали 08Х18Н10Т.
Импульсно-предохранительное устройство (ИПУ) состоит из главного предохранительного клапана, двух импульсных клапанов, электротехнических устройств и трубопроводов связи. Главный предохранительный клапан срабатывает после открытия импульсного клапана. Импульсный клапан, в свою очередь, получает электрический сигнал на открытие от датчиков давления при повышении давления в 1 контуре до величины, равной значению заданной уставки, В случае отказа электрической части импульсный клапан работает как пружинный, уставка на открытие которого задается силой затяга пружины.
ИПУ установлены на трубопроводе сброса пара из компенсатора объема в барботер. Всего установлено три ИПУ, одно из которых называется контрольным и настроено на давление открытия при 17,76 МПа. Остальные два ИПУ называются рабочими, которые настроены на давление открытия при 18,24 МПа. Одно из трех ИПУ снабжено устройством для принудительного открытия главного предохранительного клапана при любом давлении в 1 контуре. Принудительное открытие клапана осуществляется оператором в тех случаях, когда аварийная ситуация развивается не в проектном режиме и требуется подача раствора борной кислоты в реактор при давлении выше напора, развиваемого насосом подачи борной кислоты. Авария может проходить не в проектном режиме, например, при наличии большего количества отказов оборудования, чем предусмотрено нормативно-технической документацией.
Система компенсации давления имеет указанные ниже трубопроводы и арматуру.
Трубопровод Ду 350 соединяет патрубок нижнего днища компенсатора давления с горячей ниткой одной из петель главного циркуляционного трубопровода. Трубопровод служит для перетока теплоносителя из 1 контура в компенсатор давления или наоборот— из компенсатора в 1 контур. На указанном трубопроводе отсутствует арматура.
Трубопровод Ду 150 соединяет сопла в паровой подушке компенсатора давления с участком холодной нитки петли главного циркуляционного трубопровода, находящегося на напоре ГЦН-195М. Трубопровод служит для обеспечения впрыска теплоносителя в паровое пространство компенсатора давления с напора работающего ГЦН или от системы подпитки 1 контура при отключенных ГЦН. Указанный трубопровод имеет разветвление на два трубопровода, на каждом из которых установлено по две быстродействующих задвижки. Для расхолаживания компенсатора давления и регулирования давления в 1 контуре при малых возмущениях параллельно трубопроводам с быстродействующими задвижками предусмотрен трубопровод Ду 100, на котором установлены регулирующий и запорный клапаны. Кроме того, предусмотрена параллельно с быстродействующими задвижками линия постоянной протечки для поддержания всех трубопроводов системы компенсации давления в прогретом состоянии.
Трубопровод Ду 200 соединяет патрубок верхнего днища компенсатора давления с барботером. На трубопроводе установлены импульсно-предохранительные устройства, служащие для сброса пара из компенсатора давления в барботер. Участок трубопровода после И ПУ имеет штуцер для приварки трубопровода Ду 30, отводящего из горловины смотрового люка компенсатора давления воздух при заполнении компенсатора или парогазовую смесь в режиме разогрева реакторной установки. На трубопроводе Ду 30 установлены две запорные задвижки.
Трубопровод сброса пара соединяет паровое пространство компенсатора давления с барботером и служит для сброса пара при срабатывании ИПУ. Трубопровод сброса пара состоит из труб 273x20, 245x19, 38x4, 133x14, и трех ИПУ. На трубах 273x20 и 245x19 имеются штуцеры Ду 65 для присоединения трубопровода 76x7 с запорной арматурой для аварийного сброса парогазовой смеси из компенсатора давления.
Для сброса парогазовой смеси при срабатывании ИПУ от импульсных клапанов в паровое пространство барботера независимо от главных клапанов имеется дополнительный трубопровод из трубы 159x6.
Для предотвращения образования вакуума в трубопроводе сброса он соединен с газовым пространством барботера трубопроводом 18x2,5.
Для восприятия веса трубопровода и ИПУ на нем установлены две пружинные опоры в районе ИПУ и пружинная подвеска.
Для восприятия сейсмических нагрузок установлены гидроамортизаторы, которые воспринимают и реактивные силы при срабатывании ИПУ.
Для осуществления сброса парогазовой смеси из компенсатора давления в режиме разогрева компенсатора давления и при продувке
Рис. 7.21 Барботер:
1 - предохранительная мембрана, 2 - люк-лаз, 3 — охлаждающие трубы, 4 — водяной коллектор, 5 — паропроизводящий коллектор, 6 — закладные детали
Мощность электрических нагревателей обеспечивает проектную скорость разогрева его парового объема предусмотрен трубопровод 38x3,5, соединяющий паровое пространство компенсатора давления с трубопроводом сброса пара за импульсно-предохранительными устройствами.
Трубопровод Ду 350 выполнен из низколегированной углеродистой стали 10ГН2МФА, плакированной внутри нержавеющей сталью. Остальные трубопроводы и арматура системы компенсации давления выполнены из нержавеющей стали аустенитного класса.
