Атомная энергетика

Энергетика
Атомная энергетика
Опыт эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах
Принципы энергетической безопасности
Резервы урана
Программа развития ядерной энергетики
Программа развития АЭС до 2050 г
Гидроэлектростанции
Эволюция ядерных арсеналов
Ядерная индустрия
Реакторы на тепловых нейтрона
Крупные аварии на АЭС
Ядерно-энергетические комплексы
Атомная энергетика в мире
Перспективы развития атомной энергетики
Энергетическая  безопасность
Физические основы ядерной индустрии
Радиоактивность
Бета-излучение
Фотонное излучение
Гамма-излучение
Радиация проникающая
Принцип работы атомных электрических станций
Описание атомной станции малой мощности
Описание систем реакторной установки
Реакторы типа РБМК-1000
Реакторы типа ВВЭР
АЭС c реактором БН-600
Гидроэлектрические станции
 

Описание систем реакторной установки

Системы нормальной эксплуатации, важные для безопасности

В состав систем нормальной эксплуатации, важных для безопасности РУ входят:

основной контур циркуляции (парогенерирующий блок), назначением которого является получение и перенос тепла от активной зоны к парогенераторам и выработка пара требуемых параметров;

система компенсации давления, предназначенная для создания и поддержания давления в 1 контуре;

система очистки и расхолаживания, предназначенная для поддержания показателей качества воды 1 контура и отвода тепла остаточных тепловыделений при расхолаживании реактора;

система 2 контура, предназначенная для подачи питательной воды в ПГ и отвода пара в ПТУ в нормальных режимах эксплуатации РУ, а также для отвода тепла от первого контура при нормальном и аварийном расхолаживании реактора и локализации радиоактивности при межконтурной течи в ПГ;

система 3 контура, предназначенная для охлаждения оборудования 1 контура и отвода тепла в нормальных и аварийных режимах, а также для локализации радиоактивного теплоносителя при межконтурной течи;

система охлаждения забортной водой технологического конденсатора, предназначенная для отвода тепла от ТК во время разогрева и расхолаживания РУ в режиме нормальной эксплуатации и обеспечения работы РУ с травлением пара на ТК при аварийном останове ПТУ;

система охлаждения забортной водой теплообменника 3-4 контуров, предназначенная для отвода тепла от системы 3 контура через ТО 3-4 контуров и передачи его конечному поглотителю - забортной воде в нормальных и аварийных режимах работы РУ.

Основной контур циркуляции

Основной контур циркуляции предназначен для обеспечения теплосъема с активной зоны и передачи тепла во 2 контур для выработки пара требуемых параметров.

В состав основного контура циркуляции входят:

реактор;

четыре парогенератора;

четыре ЦНПК;

четыре гидрокамеры.

Принципиальная схема основного контура циркуляции приведена на рисунке 1.4.

Технические характеристики основного контура циркуляции при работе на номинальном уровне мощности приведены в таблице 3.2.1.1.1.

Таблица 3.2.1.1.1 – Технические характеристики основного контура циркуляции

Наименование параметра, характеристики

Значение

Тепловая мощность, МВт

150

Давление теплоносителя, МПа

12,7

Температура теплоносителя на входе в активную зону, °С

286

Температура теплоносителя на выходе из активной зоны, °С

316

Расход теплоносителя, т/ч

2600

Гидравлическое сопротивление основного циркуляционного тракта, МПа

0,36

Объем теплоносителя 1 контура, м3

26,45

Масса теплоносителя 1 контура в рабочем состоянии, кг

20827

Давление при гидроиспытаниях, МПа

16

Температура при гидроиспытаниях, °С, не менее

15

Средняя энергонапряженность активной зоны, МВт/м3

100

Температура оболочек твэлов в наиболее напряженных ТВС, °С, не более

338

Уровень естественной циркуляции, % Nном

(3-5)*

__________

* Обеспечивает расхолаживание РУ через ПГ при срабатывании аварийной защиты с номинального уровня мощности.

Основной контур циркуляции включает четыре идентичных петли.

При работе на мощности ПГБ обеспечивает генерацию пара номинальных параметров при работе четырех ЦНПК на больших частотах вращения.

При выходе из строя до двух ЦНПК или ПГ допускается работа ПГБ на мощности до50% от номинальной при работе ЦНПК на большой частоте вращения и до 15% от номинальной при работе ЦНПК на малой частоте вращения.

Система компенсации давления

Система компенсации давления предназначена для создания и поддержания давления 1 контура в заданных пределах во всех режимах работы установки.

В 1 контуре РУ КЛТ﷓40С применена газовая система компенсации давления.

Упрощенная схема системы компенсации давления представлена на рисунке 1.4.

В состав системы входят:

четыре компенсатора давления;

две рабочие группы баллонов с газом (6 баллонов в каждой группе);

резервная группа баллонов;

трубопроводы;

арматура;

средства измерения.

Таблица 3.2.1.2 – Технические характеристики системы компенсации давления

Наименование

Значение

Давление, МПа

12,7

Масса воды, кг

6169

Объем газа, м3

7,67

Крестовина-смеситель в районе патрубка реактора содержит сужающее устройство DN25, предназначенное для ограничения истечения теплоносителя 1 контура при разрыве трубопровода.

3.2.1.3. Система очистки и расхолаживания

Система очистки и расхолаживания предназначена для поддержания показателей качества воды 1 контура в заданных пределах, а также для отвода остаточных тепловыделений от активной зоны реактора к воде 3 контура.

Упрощенная схема системы очистки и расхолаживания представлена на рисунке 1.4.

В состав системы входят:

теплообменник 1‑3 контуров;

фильтр 1 контура;

два электронасоса расхолаживания;

трубопроводы;

арматура;

средства измерения.

Система обеспечивает поддержание качества воды первого контура при работе реактора на мощности в соответствии с требованиями ОСТ.95-10002-95.

Технические характеристики системы приведены в таблице 3.2.1.3.

Таблица 3.2.1.3 – Технические характеристики системы очистки и расхолаживания

Наименование

Значение

Режим расхолаживания при избыточном давлении в 1 контуре:

Расход теплоносителя 1 контура, т/ч

9

Тепловая мощность, снимаемая ТО 1-3 к, кВт

При работе одной секции

2770

При работе двух секций

3060

Давление в системе 1 контура, МПа

12,7

Температура теплоносителя 1 контура, °С

На входе в ТО 1-3 к

317

На выходе из ТО 1-3 к и из системы

48

Режим расхолаживания при атмосферном давлении в 1 контуре:

Расход теплоносителя 1 контура, т/ч

9

Тепловая мощность, снимаемая ТО 1-3 к, кВт

При работе одной секции

350

При работе двух секций

420

Температура теплоносителя 1 контура, °С:

На входе в ТО 1-3 к (из сливной камеры реактора)

70

На выходе из ТО 1-3 к и из системы

29,3

Общий объем теплоносителя по 1 контуру, м3

1,16

Масса теплоносителя 1 контура в рабочем состоянии, кг

1117

 

Второй контур

Второй контур предназначен для получения перегретого пара из питательной воды за счет передачи тепла от теплоносителя 1 контура через теплообменную поверхность парогенераторов. Второй контур обеспечивает подачу питательной воды в ПГ, подачу пара требуемых параметров в ПТУ, отвод пара или пароводяной смеси от ПГ при нормальном расхолаживании, а также подачу воды и отвод пара от ПГ при аварийном расхолаживании.

Принципиальная схема 2 контура приведена на рисунке 3.2.1.4.

Арматура и трубопроводы 2 контура, а также элементы гидравлически связанных с ним систем расположены как внутри, так и вне ЗО.

Основные технические характеристики системы приведены в таблице 3.2.1.4.

Таблица 3.2.1.4.– Технические характеристики 2 контура

Наименование

Значение

Паропроизводительность, т/ч, не более

265

Температура питательной воды, °С, не более

170

Давление питательной воды на входе в ПГ, МПа

6,32

Температура пара на выходе из ПГ, °С, не менее

270

Давление пара на выходе из ПГ, МПа, не менее

3,72

Подача питательной воды в ПГ осуществляется по четырем трубопроводам DN65, на каждом из которых установлена двойная запорная арматура, включающая запорный и невозвратно-запорный клапан с пневмоприводом.

К трубопроводам питательной воды, между двойной запорной арматурой, подключены трубопроводы дренажа DN15 с клапанами ручного управления и трубопроводы DN32 подачи воды от активного и пассивного каналов САР с установленными на них невозвратно-запорными клапанами с пневмоприводом.

Пар от ПГ отводится по четырем трубопроводам DN150, снабженным двойной запорной арматурой, включающей несколько клапанов DN150 с пневмоприводом, в главный паропровод. К участкам паропроводов между двойной запорной арматурой подключены трубопроводы дренажа DN15 с клапанами ручного управления и трубопроводы отвода пара DN80 и DN50 на активный и пассивный каналы САР соответственно с клапанами, имеющими пневмоприводы.

К трубопроводам питательной воды каждого ПГ до отсечной арматуры трубопроводами DN15 подключены ПАУ, предназначенные для предотвращения переопрессовки отсеченной по 2 контуру части трубной системы ПГ путем соединения отсеченного участка с 1 контуром.

Принципиальная схема 2 контура

Рисунок 3.2.1.4– Принципиальная схема 2 контура

Третий контур

Система 3 контура предназначена для обеспечения отвода тепла от оборудования 1 контура при нормальной эксплуатации. Система, также, используется для отвода тепла от 1 контура при нормальном и аварийном расхолаживании реактора и для локализации межконтурной течи в пределах контура, ограниченного локализующей арматурой.

Система выполняет следующие функции нормальной эксплуатации:

охлаждение оборудования РУ (ЦНПК, стоек реактора, фильтра 1 контура) и бака МВЗ;

охлаждение ТО 1-3 контуров в режимах очистки и расхолаживания;

очистка охлаждающей воды на фильтре 3 контура;

воздухоудаление из трубопровода отвода воды из бака МВЗ и отвод гремучей смеси из бака МВЗ;

газоудаление из электронасоса 3 контура (при заполнении насоса водой).

В состав системы 3 контура входят:

три электронасоса 3 контура;

два теплообменника 3-4 контуров (ТО 3-4 контуров);

фильтр 3 контура;

бак металловодной защиты (МВЗ);

расширительная цистерна 3 контура;

сепаратор;

два устройства предохранительных;

трубопроводы;

арматура;

средства измерения.

Технические характеристики системы приведены в таблице 3.2.1.5.

Таблица 3.2.1.5 – Технические характеристики 3 контура

Наименование

Значение

Максимальная общая отводимая мощность, кВт

3900

Максимальный расход, т/ч

113

Температура воды, °С, не более:

На входе в охлаждаемое оборудование

40

На выходе из охлаждаемого оборудования

89,1

Первоначальное заполнение и подпитка системы 3 контура производится от системы подпитки и водоподготовки через расширительную цистерну 3 контура и трубопровод заполнения системы, подключенный к трубопроводу выхода воды из бака. По этой же трубе производится возврат избытка воды 3 контура при температурных изменениях в контуре.

В исходном состоянии система 3 контура заполнена водой и подключена к расширительной цистерне, находящейся под атмосферным давлением, вся арматура рассматриваемой части системы открыта, арматура на дренаж закрыта.

Циркуляция воды в системе осуществляется одним электронасосом 3 контура, при этом два других насоса находятся в резерве. При аварийном отключении работающего электронасоса обеспечивается автоматическое включение одного из двух резервных. Работающий и резервные электронасосы 3 контура соединены между собой напорным коллектором через невозвратно-запорные клапаны, которые предназначены для предотвращения протечек через неработающие или вышедшие из строя насосы.

Под действием напора работающего насоса по трубопроводам DN150 вода поступает в теплообменники 3-4 контуров. Отдав тепло в теплообменниках воде 4 контура, охлажденная вода 3 контура поступает в напорный коллектор, а из него через ручные и пневмоприводные клапаны к охлаждаемым секциям ТО 1-3 контуров, через пневмоприводные клапаны к СУЗ (стойкам реактора для приводов ИМ КГ и АЗ), к холодильнику ЦНПК, через ручные клапаны к фильтру 1 контура и к фильтру 3 контура.

Между двойной запорной арматурой подключены трубопроводы дренажа DN15 с клапанами ручного управления.

Сняв тепло с охлаждаемого оборудования, вода 3 контура через пневмоприводные и ручные клапаны поступает в общий сливной коллектор и далее направляется в бак МВЗ, из которого вода поступает на всасывающий патрубок насоса, завершая цикл циркуляции.

Необходимый расход охлаждающей воды на потребители обеспечивается дроссельными шайбами, установленными на соответствующих трубопроводах системы.

Компенсатор давления Предназначен для компенсации температурных изменений объема воды в контуре и поддержания давления в нем в допустимых пределах. В РУ КЛТ-40С применяется газовый компенсатор, как наиболее простой по принципу действия и в эксплуатации.

Системы аварийной остановки реактора Система исполнительных механизмов СУЗ Система исполнительных механизмов СУЗ предназначена для перевода активной зоны реактора в подкритическое состояние и поддержания ее в этом состоянии с помощью средств воздействия на реактивность по сигналам аварийной защиты. Кроме того, система предназначена для автоматического регулирования параметров реактора и оперативного воздействия на реактивность по сигналам предупредительной защиты или ЭСМ в процессе эксплуатации реакторной установки.

Система аварийного охлаждения активной зоны предназначена для восполнения потерь воды из 1 контура и охлаждения активной зоны в авариях с течью теплоносителя.

Локализующие системы безопасности Защитная оболочка

Обеспечивающие системы безопасности Система аварийного электроснабжения является обеспечивающей системой безопасности, предназначенной для обеспечения электроэнергией потребителей систем безопасности РУ во всех эксплуатационных режимах, в том числе при потере основных и резервных источников электроэнергии.

Технологическая схема сборки твэла

Ионизирующие излучения Характерной особенностью проектируемой реакторной установки является то, что работает она в достаточно мягком спектре, т.е. производит нейтроны тепловой части спектра, а также сопутствующее гамма-излучение. Данные излучения пагубно влияют на конструкционные материалы, приводя к ухудшению их прочностных характеристик. Радиоактивное излучение представляет опасность для здоровья и жизни людей.

Атомная энергетика