Материал: Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции (1994 г., 5-е издание)

При большой течи (в том числе и развивающейся до МПА) с падением давления в реакторе включаются все элементы схемы (рис. 7.11). Прежде всего в пространство над и под активной зоной автоматически начинает поступать вода из гидроаккумулирующих емкостей 13, давление в которых (6 МПА) поддерживается азотом. Каждая из них имеет объем 60 м3 (в том числе 50 м3 заняты водой).

Затем автоматически включаются насосы аварийного расхолаживания низкого давления 20, подавая воду в реакторный контур, а также насосы 19 спринклерной системы: При истечении воды из реакторного контура образуется пар, который может привести к существенному росту давления под оболочкой. Конденсация этого пара на струях воды, выходящих из сопл спринклерной установки, предотвращает повышение давления под защитной оболочкой. Вода, собирающаяся на полу в приямках герметичной оболочки, через теплообменники расхолаживания 17 теми же насосами 19 и 20 снова закачивается в контур и в спринклерную установку, то есть циркулирует до полного расхолаживания реактора. В воду спринклерной системы может подаваться гидразин из бака 14 для связывания иода. Для охлаждения воды теплообменников 17 используются брызгальные бассейны, описанные в главе 10 "Техническое водоснабжение".

Из рисунка 7.11 видно, что независимость трех каналов системы безопасности является сквозной. То есть каждый канал имеет полный комплект оборудования и арматуры без какого-либо контакта между собой. Электропитание всех насосов каждого из каналов предусмотрено от трансформатора собственных нужд через шины 25, но имеется и резервное питание от энергосистемы. Каждый канал на случай обесточивания АЭС имеет свой дизель-генератор 24, а электропитание потребителей первой категории до запуска дизель-генератора обеспечивается от электроаккумуляторной батареи 26. При наличии трех систем безопасности мощность каждого дизель-генератора рассчитывается на 100%-ную нагрузку одной системы безопасности и должна обеспечивать аварийное расхолаживание реактора при любом типе аварии. В режиме полной потери напряжения срабатывает AЗ реактора и подается импульс на запуск дизель-генераторов, которые через 20 — 40 с обеспечивают током потребителей первой и второй групп от сети надежного электропитания переменного тока. От этой же сети автоматически запускаются аварийные насосы технической воды. Мощность каждого дизеля составляет для АЭС с ВВЭР-440 3,5 МВт, а для АЭС с ВВЭР-1000- 5,5 МВт.

Для одноконтурной АЭС система безопасности должна рассматриваться не только в случае аварии в реакторном контуре, но и при аварийном закрытии стопорного клапана турбины. В двухконтурной АЭС пар, поступающий на турбину, не радиоактивен и может при отключении турбины сбрасываться в атмосферу. Для одноконтурной АЭС пар радиоактивен, поэтому при отключении турбины весь пар дросселируется и сбрасывается

восновные конденсаторы.

7.6.Система байпасной очистки реакторной воды

Всвязи с непрерывно протекающей коррозией конструкционных материалов реакторного контура, а также в связи с поступлением естественных примесей с подпиточной водой для ВВЭР и с питательной водой для РБМК необходима постоянно действующая очистная установка на реакторной воде для поддержания нормируемых значений основных показателей водного режима.

127

Технологические схемы очистной установки для ВВЭР и РБМК в своей основе имеют теплообменники для охлаждения очищаемой воды, механические и ионообменные фильтры смешанного действия (ФСД), обычно применяемые для очистки вод с малым содержанием примесей, к числу которых относятся и реакторные воды. Однако размеры этих установок и давление, при котором они работают, существенно различаются.

На АЭС существует большое количество радиоактивных вод, подлежащих очистке. Радиоактивность этих вод требует их очистки на специальных водоочистках (СВО). Наиболее важные из этих спецводоочисток имеют свои номера — от 1 до 7. Из их числа только байпасная очистка реакторной воды СВО-1 работает непрерывно и располагается вблизи самого реактора, как единственная связанная с ним непосредственно. Остальные, работающие периодически, объединяются в самостоятельный отдельный корпус.

Назначение СВО-1 — поддержание норм водного режима реакторных установок. Для ВВЭР состав СВО-1 и нормы водного режима реактора определяются обязательным борным регулированием, что может способствовать повышенному выносу в теплоноситель продуктов коррозии сталей. Поэтому наряду с борной кислотой принято вводить и щелочи, например аммиак, а в связи с его радиационным разложением дополнительно еще и едкое кали (табл. 7.4); соответствующий водный режим называют

смешанным аммиачно-калиевым

Таблица 7.4. Показатели смешанною аммиачно-калиевого режима при борном

регулировании для ВВЭР

режимом. Схема байпасной очистки для ВВЭР-1000 представлена на рис. 7.12. Для удешевления установка работает при сниженном в сравнении с реакторным давлении. Непосредственно у реактора в герметичной оболочке (см. рис. 7.11) расположены только

128

регенеративный теплообменник 5 и дроссельное устройство 6. Остальная часть очистной установки вынесена за пределы оболочки. Ионообменные фильтры 8, 9 и 10 загружены соответственно катионитом в Н-форме, катионитом в смешанной NH4 — К-форме и анионитом в ОН-форме, которая в процессе работы переходит в борнокислую форму. После ионообменных фильтров вода может быть направлена на механические фильтры 11 для улавливания мелких фракций смол в случае их выноса из фильтров 8, 9, 10. Очищенная вода поступает в деаэратор подпитки 14, рассчитанный на давление около 1,2 МПа. Сюда же по линии 16 поступают и протечки запирающей воды ГЦН (см. рис. 7.8). Греющий пар поступает в поверхностный теплообменник 15 (рис. 7.14). Вода в баке прогревается до температуры насыщения и частично парообразуется. Образовавшийся пар вентилирует деаэраторную головку и уносит с собой газовые составляющие для последующего дожигания водорода и сброса остальных газов через систему технологических сдувок.

Рис. 7.12. Очистка реакторной воды ВВЭР-1000 при смешанном аммиачно-калиевом режиме и борном регулировании:

1 — реактор; 2 — парогенератор; 3 — ГЦН; 4 — техническая вода промконтура; 5 — регенеративный теплообменник; 6 — дроссельное устройство; 7 — доохладитель; 8 — Н-катионитовый фильтр; 9 — NH4 — К- катионитовый фильтр; 10 — анионитовый фильтр; 11 — механический фильтр; 12 — подача добавочной обессоленной воды; 13 — подпиточные насосы; 14 — деаэратор подпитки; 15 — теплообменник деаэратора; 16 — сброс запирающей воды ГЦН; 17 — выпар деаэратора подпитки

Схема деаэратора подпитки показана на рис. 7.13. В него же подаются и все реагенты. При малых нагрузках в работе находятся центральные распределительная 3 и струйная 5

129

камеры и насадочная колонна 7. При полной нагрузке в работу включаются также периферийные распределительная 4 и струйная 6 камеры и насадочная колонна 8. Поэтому деаэратор обеспечивает хорошую деаэрацию при любой нагрузке.

Из деаэратора подпитки вода возвращается подпиточными насосами в реактор и на уплотнения вала ГЦН. Всего установлено три насоса — рабочий, резервный и ремонтируемый. В деаэратор подают все необходимые реагенты и обессоленную воду для подпитки реактора (для восполнения неизбежных, хотя и весьма незначительных потерь теплоносителя, например, на отборы проб воды реактора). Таким образом установка байпасной очистки одновременно решает и вопросы подпитки реактора. Расход воды на очистку для ВВЭР-1000 составляет 40 т/ч. Описанная установка применяется и для ВВЭР440 (на первых блоках ВВЭР байпасная очистка реакторной воды выполняется иначе), но расход воды на очистку меньше — 20 т/ч. При обесточивании АЭС байпасная очистка выключается из работы.

Для одноконтурной АЭС борное регулирование не используют, так как потребовались бы очень большие расходы борной кислоты в связи с ее выносом вместе с паром и сорбцией на конденсатоочистке. Водный режим осуществляется как бескоррекционный с байпасной очисткой реакторной воды под полным давлением реактора, которое существенно меньше, чем для ВВЭР.

Рис. 7.13. Схема деаэратора подпитки ВВЭР-1000:

130

1 — вертикальный бак; 2 — дегазационная колонка; 3, 4 — центральная и периферийная распределительные камеры; 5, 6 — центральная и периферийная струйные камеры; 7, 8 — насадочные колонны; 9 — теплообменник; 10 — отвод продеаэрированной воды; 11 — глухой щит; 12 — переливная перегородка

Керамические насадки в дополнение к струям обеспечивают равномерность контакта деаэрируемой воды и пара.

Нормирование воды реактора одноконтурной АЭС характеризуется показателями, приведенными ниже:

131

Рис. 7.14. Схема очистки реакторной воды РБМК-1000:

1 — регенеративный теплообменник; 2 — доохладитель; 3, 4 — подача и отвод технической воды промежуточного контура; 5 — намывной перлитный фильтр; 6 — ФСД; 7 — механический фильтр

Расход воды на очистку определяют обычно по хлоридам, так как аустенитные нержавеющие стали (основной конструкционный материал реакторного контура) склонны к коррозии под напряжением, усугубляемой в присутствии хлоридов. Если для РБМК1000 расход питательной воды составляет 5600 т/ч, а концентрация хлоридов после конденсатоочистки — менее 4 мкг/кг, то концентрация хлоридов на уровне 100 мкг/кг требует расхода воды на очистку 5600·4/100=224 т/ч. Учитывая, что обычно концентрация хлоридов меньше 4 мкг/кг, расход воды на очистку принимают равным 200 т/ч. Схема байпасной очистки для РБМК-1000 приведена на рис. 7.14. Для преодоления сопротивления очистной установки используется перепад ГЦН. Реакторная вода проходит последовательно намывные (перлитные) фильтры, выполняющие роль механических, и затем ионообменные катионитно-анионитные фильтры смешанного действия (ФСД).

Из рис. 7.12 и 7.14 видно, что в обоих случаях конечная очистка производится на ионообменных смолах. Так как смолы стойки только до определенной температуры (для катеонита температура не выше 90 , а для анионита — не выше 40 ), то в состав обеих очистных установок приходится включать теплообменники охлаждения — регенеративный и доохладитель.

131