В процессе нормальной эксплуатации для реакторного зала в связи с большим объемом помещения принимают кратность воздухообмена равной единице; при перегрузках и ремонтных работах в реакторном зале должен быть обеспечен не менее чем двукратный обмен воздуха.
Кратность воздухообмена, равную пяти и не менее трех, применяют при организации вентиляции необслуживаемых и полуобслуживаемых помещений спецводоочистки. Их объем в сравнении с реакторным залом относительно невелик, а радиоактивность в связи с концентрированием жидких радиоактивных отходов — высокая.
В реакторном отделении, в боксах ГЦН и в боксах парогенераторов радиоактивность наибольшая. Поэтому для них кратность воздухообмена должна быть выше; исходя из условий производства ремонтных работ должен быть обеспечен трех- и пятикратный обмен воздуха в зависимости от конкретных условий необходимого ремонта с учетом включения в работу резервных вентиляторов и специальной ремонтной вентиляции, которая работает только как вытяжная. В периоды ремонта в открытых дверных проемах должна быть обеспечена скорость воздуха не менее 1 м/с за счет работы вытяжной вентиляции.
Реакторное отделение, безусловно, относится к зоне строгого режима. Герметичные помещения в его составе подразделяются на две группы в зависимости от того, рассчитаны ли эти помещения на избыточное давление, которое могло бы возникнуть в результате протекания МПА. Эти герметичные помещения показаны на рис. 12.4 для АЭС с ВВЭР-1000 и на рис. 12.5 для АЭС с РБМК-1000.
Герметичные помещения, рассчитываемые на избыточное давление, характеризуются большим тепло- и влаговыделениями, высоким γ-излучением и присутствием в воздухе радиоактивных нуклидов благородных газов, иода и аэрозолей. Эти помещения относятся к числу необслуживаемых. При нормальной эксплуатации задачей вентиляционной системы является удаление избыточной теплоты и влаги из этих помещений и обеспечения в них разрежения не менее 200 мм вод. ст. (0,2 кПа). Тем самым предотвращается переток радиоактивного воздуха в другие помещения.
Имеется отдельная вентиляционная установка герметичных помещений, не рассчитанных на избыточное давление в аварийных ситуациях. Она преследует те же цели, но создаваемое разрежение выбирается меньшим (0,05 кПа), так как в составе реакторного отделения имеются не только необслуживаемые помещения, но и полуобслуживаемые (периодически обслуживаемые) и обслуживаемые. К последним относится верхняя часть реакторного отделения, называемая реакторным залом. Поэтому приточный воздух в реакторное отделение поступает снизу в этот зал, а сверху отводится в полуобслуживаемые и далее в необслуживаемые помещения, откуда отсасывается вытяжными вентиляторами.
Вентиляционная система реакторного зала имеет наибольшую мощность. Наряду с постоянно действующей вентиляционной системой для проведения срочных ремонтных работ во время эксплуатации в реакторном зале существует подача воздуха к средствам индивидуальной защиты (пневмокостюмы) с помощью специальной установки, состоящей из двух вентиляторов (один резервный) производительностью 750 м3/ч. Пневмокостюмы присоединяют к ним с помощью воздухораспределительных гребенок с гибкими шлангами, располагаемыми при входе в необслуживаемые или
207
полуобслуживаемые помещения. Через гребенки пропускается по 15 м3/ч воздуха. Эти установки только приточные с напором 70 мм вод.ст. На напорной линии они имеют аэрозольные фильтры. Электродвигатели этих вентиляторов присоединяют к сети надежного питания.
Вентилированию подлежат не только реакторное отделение и спецводоочистка, но и все остальные цехи и помещения АЭС. Вентилирование для них тоже осуществляется как приточно-вытяжная с созданием разрежения не менее 5 мм вод. ст. (0,05 кПа). К вентиляции машзала двух- и трехконтурных АЭС предъявляются обычные санитарногигиенические требования, как к зоне свободного режима, но на одноконтурной АЭС эти требования аналогичны требованиям к вентиляции реакторного зала.
К зоне свободного режима относятся все электротехнические помещения, щиты управления, СУЗ, помещения приточного вентиляционного центра, для них имеются свои вентиляционные системы.
Кроме основных вентиляционных систем существует еще ряд других, меньших по производительности, часть из которых включается периодически, например, приточновытяжная вентиляция в помещениях аккумуляторных батарей системы надежного питания.
13.3.Обеспечение допустимой температуры воздуха
впомещениях АЭС
Впроцессе работы технологического оборудования только некоторые помещения АЭС нуждаются в отоплении, например, щит управления и реакторный зал. Требуемая для них температура обеспечивается за счет подогрева приточного воздуха. Наряду с этим
вряде помещений возникает потребность отвода большого количества теплоты для предотвращения недопустимого повышения температуры воздуха. Количество теплоты, выделяющееся от работающего оборудования, резко различается не только между цехами, но и в пределах одного и того же цеха. Так, в машинном зале наиболее благоприятные температурные условия имеются в месте расположения конденсаторных насосов и циркуляционных насосов охлаждающей воды, а самая высокая температура — вблизи деаэраторов и паропроводов, подающих пар из реакторного цеха к турбинам.
Создание благоприятных температурных условий обязательно при компоновке теплового оборудования. Изучение рабочих условий машинного зала показывает, что теплоотводящих установок для всего цеха не требуется. Превышение температуры не более чем на 5 в рабочем помещении по сравнению с наиболее высокой летней температурой относительно легко достигается за счет принудительной подачи воздуха. В местах с недопустимо высокой температурой воздуха обычно нет постоянных рабочих мест, поэтому наиболее целесообразно предусматривать для них "душирование". Эти установки, подающие охлажденный и увлажненный воздух, включают только при временной работе персонала.
Постоянно работающие охлаждающие (а иногда и увлажняющие) установки предусматривают только для ряда рабочих помещений реакторного контура и системы очистки радиоактивных вод. Прежде всего для этой цели используют калориферы
208
приточных камер соответствующих вентиляционных систем. Для реакторного зала необходимый отвод теплоты обеспечивается вентиляционной системой, поэтому достаточность выбранной кратности воздухообмена (т. е. производительности вентиляционной системы реакторного зала) проверяют с учетом обеспечения допустимой температуры (25 — 30 ), принимая во внимание включение калориферов в приточных камерах.
Труднее всего организовать теплоотвод из помещений боксов парогенераторов и главных циркуляционных насосов. Специфичность этих помещений в том, что здесь температура поверхности рабочего оборудования наивысшая, а объем нагреваемого воздуха по сравнению с любым другим помещением существенно меньше, что объясняется стремлением уменьшить затраты на сооружение герметичных помещений. Поэтому решение, удовлетворительное для реакторного зала, неприемлемо для боксов, для них приходится создавать дополнительные самостоятельные системы, поддерживающие температуру воздуха на уровне не выше допустимой 55 в нормальной эксплуатации и 70 при полном обесточивании АЭС, за счет подсоединения их к сети надежного электроснабжения.
Избыточную теплоту из помещений боксов можно отводить по-разному в зависимости от выбора охлаждающего агента. Одним из решений может быть пропуск через боксы большего количества холодного воздуха. Однако при этом потребуются огромные очистные установки для сбрасываемого воздуха, уменьшить их за счет применения циркуляции воздуха нельзя, иначе радиационная обстановка в помещении существенно ухудшится. Поэтому системы вентиляции, предназначенные для удаления радиоактивных примесей, работающие как разомкнутые, дополняют для боксов специальной вентиляционной системой для отвода избыточной теплоты, применяя для них рециркуляцию воздуха, который охлаждается в теплообменниках водой промконтура. При температуре охлаждающей воды более 15 для ее снижения используется пароэжекторная машина, питаемая паром от коллектора собственных нужд. Воздух забирается из верхней части бокса, проходит через воздухоохладитель и при температуре 30 поступает в вытяжной вентилятор рециркуляционной системы, откуда возвращается в бокс, в его нижнюю часть. Для АЭС с ВВЭР рециркуляционные системы для отвода теплоты предусматриваются также для охлаждения шахты реактора, сухой защиты, бетонной консоли фундамента реактора (см. рис. 7.1). Для обоих типов реакторов системы рециркуляционного отвода теплоты применяются для приводов СУЗ, транспортнотехнологической части бассейнов выдержки и др.
Особые требования предъявляются к вентиляции помещений блочных щитов управления и щитов дозиметрии.
Эксплуатационный персонал находится здесь непрерывно. В этих помещениях требуется не только организация необходимого воздухообмена, но и поддержание температуры воздуха на уровне 22 в любое время года. Эта задача решается специальными установками кондиционирования воздуха.
13.4.Вентиляционный центр атомной электростанции
ивентиляционная труба
Вентиляционные установки АЭС состоят из большого числа агрегатов, перекачивающих ежечасно сотни тысяч кубических метров "чистого" и "загрязненного"
209
воздуха. Целесообразно объединение их в вентиляционный центр, что позволяет улучшить обслуживание, сократить обслуживающий персонал, целесообразнее использовать цеховые площади. Некоторый недостаток вентиляционного центра — увеличение протяженности воздуховодов по сравнению с индивидуальным размещением вентиляционных установок.
Приточные центры разных систем размещают раздельно. Так, приточный центр вентиляции машзала располагают у стены, противоположной стене примыкания к реактору, а приточный центр реакторного контура — в реакторном помещении (см. 12 на рис. 12.4). Вытяжные центры разных систем располагают совместно (см. 13 на рис. 12.4) в изолированном помещении с биологической защитой и обеспечением их средствами дезактивации, причем по возможности ближе к вентиляционной трубе для сокращения длины воздуховодов. Следует помнить, что при любом расположении приточных и вытяжных вентиляционных центров обязательно должна быть обеспечена автоблокировка электродвигателей вентиляторов приточной и вытяжной систем и их герметичных клапанов. Включаются и выключаются агрегаты или автоматически (при аварийной остановке одного из вентиляторов), или дистанционно (если включение производится при работающих агрегатах).
В вытяжных центрах вентиляторы, удаляющие наиболее радиоактивно загрязненный воздух, размещают в отдельных защитных боксах (полуобслуживаемых) с самостоятельной вытяжкой. Электродвигатели вентиляторов, приводы запорнорегулирующей арматуры и контрольно-измерительные приборы располагают в обслуживаемых помещениях. Шкалы контрольно-измерительных приборов системы вентиляции выносят на центральный щит управления. Должна быть обеспечена также приточно-вытяжная вентиляция самого вентиляционного центра.
Работа всей вентиляционной системы контролируется службой контрольноизмерительных приборов и автоматики, а качество приточного и удаляемого воздуха контролирует служба дозиметрии. Воздух после вытяжного вентиляционного центра выбрасывается в атмосферу через вентиляционную трубу, высота которой не менее 100 м. Все газообразные выбросы в атмосферу производятся только через вентиляционную трубу. Сброс в вентиляционную трубу радиоактивных газов из технологических сдувок, как бы незначительны они ни были, может осуществляться только после их дезактивации. Скорость воздуха в устье трубы не менее 10 м/с и, кроме того, она должна в 1,5 — 2 раза превышать скорость ветра на той же высоте.
Воздуховоды выполняют из стали и покрывают внутри антикоррозионным лаком. Диаметр воздуховода может быть весьма значительным — до 1500 мм. Для удешевления строительства целесообразно для биологической защиты вытяжных воздуховодов использовать строительные бетонные конструкции. Врезка неочищенных технологических радиоактивных сдувочных линий в систему воздуховодов не допускается.
Внизу вентиляционной трубы для АЭС с РБМК размещают установку подавления активности (УПАК); в ее состав входят специальные фильтры, заполненные активированным углем, на которых очищаются сбросы эжекторов конденсаторов турбин одноконтурной АЭС и сбросы из системы очистки гелия газового заполнения кладки реактора РБМК.
210
13.5. Удаление твердых радиоактивных отложений из контуров и помещений АЭС
В составе АЭС предусматриваются дезактивационные установки непрерывного и периодического действия. Характер их оборудования и технология дезактивации различаются в зависимости от того, имеется ли в виду дезактивация твердых, жидких или газообразных радиоактивных отходов. В процессе дезактивации осуществляется очистка оборудования и помещений от радиоактивных примесей. Как результат этой очистки возникают концентрированные радиоактивные отходы, подлежащие захоронению. Оборудование для собственно дезактивации и для временного хранения на АЭС отвержденных концентрированных радиоактивных отходов сосредоточивают в специальном корпусе. Так как главное оборудование относится к переработке радиоактивных вод, то специальный корпус носит название корпус спецводоочистки.
Реже всего приходится иметь дело с твердыми радиоактивными отходами. "Загрязненные" одежду и обувь, загрязненные вышедшие из строя инструменты и отдельные детали реакторной установки и установок технологического транспорта захоранивают без предварительной обработки. Загрязненные, но пригодные к использованию инструменты и отдельные детали установок после дезактивации в мойках реакторного зала могут быть использованы повторно, а получившиеся при этом радиоактивные промывочные растворы проходят последующую обработку аналогично другим жидким радиоактивным отходам. Детали реакторной установки, вышедшие из строя и подлежащие захоронению, иногда бывают столь крупными, что перед транспортировкой в могильники их надо предварительно разрезать на более мелкие части. В условиях реакторного зала такая операция трудно осуществима. Поэтому непосредственно у реакторного зала (или даже в его пределах) предусматривают внутреннюю емкость для захоронения, куда можно опускать крупные детали с заливкой их бетоном толщиной слоя, достаточной для биологической защиты. Эти емкости следует развивать главным образом в высоту, учитывая соответствующие возможности реакторного зала и условия захоронения (например, стержней системы управления и защиты), а также экономию площади реакторного зала.
К числу твердых радиоактивных отходов, подлежащих захоронению, относят также фильтры, сорбирующие радиоактивные золи, газы и соединения иода при дезактивации газовоздушных вентилирующих потоков (см. 13.2 и 13,3).
В процессе эксплуатации АЭС приходится иметь дело с твердыми радиоактивными отложениями на оборудовании реакторных и вспомогательных контуров и на поверхностях помещений АЭС. Поэтому возникает необходимость периодического удаления этих отложений, способы удаления этих отложений аналогичны рассмотренной выше обработке загрязненных деталей, то есть удаление радиоактивных отложений с поверхностей предусматривает: воздействие на них дезактивирующих растворов; переход удаленных отложений в дезактивирующий раствор; последующую обработку этих растворов, аналогичную дезактивации жидких радиоактивных отходов (см. 13.7). Дезактивация оборудования требует его останова, но производится без демонтажа, то есть оборудование дезактивируется в сборе.
211