Системы безопасности на реакторах типа РБМК

Министерство образования и  науки РФ

ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский  государственный политехнический  университет»

Институт ядерной энергетики

(филиал) ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский  государственный 

политехнический университет  в г. Сосновый Бор

 

 

 

 

 

 

Реферат

Дисциплина: Ядерные энергетические реакторы

Тема: Системы безопасности на реакторах типа РБМК

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент гр. 4297/1                  _{(подпись)}                           Денишенко Д.М

 

Руководитель: ст. преп.                           _{(подпись)}                           Грицай А.С

 

«__»____________2012 г.

 

 

Сосновый Бор

2012

СОДЕРЖАНИЕ

 

СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ОТ ПРЕВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В РЕАКТОРНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

3

СИСТЕМА АВАРИЙНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ РЕАКТОРА 8

СПИСОК ИЗПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ОТ ПРЕВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В РЕАКТОРНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

Система защиты от превышения давления в реакторном пространстве (РП) является защитной системой безопасности и предназначена для обеспечения герметичности РП и сохранности металлоконструкций реактора при авариях, вызванных разрывом топливных или специальных каналов и сопровождающихся ростом давления в РП.

Система защиты реакторного  пространства от недопустимого повышения давления состоит из активной части, предназначенной для формирования сигнала аварийной защиты (АЗ), выдачи его в логическую часть АЗРТ и обеспечения срабатывания АЗ при повышении давления в РП более 750 кгс/м², и пассивной части, вступающей в действие только при возникновении давления в РП более 2000 кгс/м².

Активная часть системы  формирует сигнал АЗ по повышению  давления в РП в трех независимых каналах защиты:

• по давлению в РП, измеряемому в верхних трубопроводах ПГС;
• по давлению в РП, измеряемому в канале отбора проб газа;
• по давлению в РП, измеряемому в нижних трубопроводах ПГС.

Минимальное время от возникновения  ситуации до формирования обобщенного сигнала АЗ в логической части системы АЗРТ составляет примерно 1-1.2 с. Активная часть системы защиты РП от недопустимого повышения давления имеет бесперебойное электроснабжение.

Пассивная часть системы  защиты РП от недопустимого повышения  давления состоит из трубопроводов и оборудования, необходимого для обеспечения условий нормальной эксплуатации РП и отвода парогазовой смеси из РП при возникновении аварийной ситуации. В качестве конденсационного устройства используется бассейн-барботер.

На энергоблоках первого  поколения трубопроводы ПГС заведены под уровень воды мокрого газгольдера.

На паросбросных трубопроводах идущих вверх из РП, установлены предохранительные устройства (ПУ), которые срабатывают при достижении давления 2 кгс/м².

В условиях нормальной эксплуатации реактора система находится в  режиме «ожидания». При этом гидрозатворы трубопроводов ПГС и ПУ обеспечивают требуемую герметичность РП.

Нарушение нормальных условий  эксплуатации реакторной установки  приводит к введению в действие, по крайней мере, активной части  системы, т.е. при повышении давления РП более 750 кгс/м² формируется команда на срабатывание АЗ. Примерно через 1-1.2 с все стержни СУЗ начинают вводиться в АЗ, и реактор переводится в подкритическое состояние.

В случае дальнейшего роста  давления в РП до 2000 мм. вод. ст. образующаяся при аварийном разрыве ТК парогазовая смесь из РП может выбрасываться в трубопроводы системы ПГС и через гидрозатворы поступать в бассейн-барботер. Здесь пар практически полностью конденсируется, а неконденсирующиеся газы, барботируя через слой воды, поступают в воздушное пространство бассейна-барботера и затем удаляются системой спецвентиляции.

 

 

 

 

 

 

Принципиальная схема  ПГС 1-го и 2-го блоков представлена на рис. 1.

Рис.1 Система парогазовых  сбросов из РП реакторов 1-го и 2-го блоков ЛАЭС.

1. РП; 2. Трубопроводы ПГС; 3. Гидрозатвор; 4. Аварийный конденсатор; 5. Бак-гидрозатвор; 6. «Мокрый» газгольдер; 7. Вентил. труба 1-ой очереди; 8. Выброс ПГС из РП смежного блока .

Восемь (8) трубопроводов  диаметром 300 мм от верха и низа РП объединяются попарно в 4 трубопровода диаметром 400 мм и через гидрозатворы высотой 1,8 м и аварийный конденсатор соединяют РП с полостью «мокрого» газгольдера.

В аварийной ситуации, вызванной разрывом канала в РП, за счет подъёма давления выбрасывается вода из гидрозатворов и парогазовая смесь поступает в аварийный конденсатор, где происходит конденсация пара. Неконденсирующиеся газы поступают в «мокрый» газгольдер, где за счет выдержки снижается их активность. Параллельно к газгольдеру подключен бак-гидрозатвор высотой 0,5 м, через который в случае повышения давления происходит выброс газа в вентиляционную трубу 1-ой очереди ЛАЭС.

 

 

Принципиальная схема  системы ПГС 3-го и 4-го блоков представлена на рис.2.

Рис.2. Система парогазовых сбросов из РП реакторов 3-го и 4-го блоков ЛАЭС.

1. РП; 2. Трубопроводы ПГС; 3. Бак-гидрозатвор; 4. Выброс ПГС через туннель в БЛА.

В отличие от схемы 1-го и 2-го блоков трубопроводы отвода парогазовой смеси, заведены на глубину 1,8 м в специальный бак-гидрозатвор, который расположен в пароприёмном туннеле системы локализации аварий.

При аварийном разрыве  канала образующаяся парогазовая смесь  из РП выбрасывает воду из бака-гидрозатвора и поступает в пароприемный туннель и далее в башню локализации аварий. Здесь основная масса сбрасываемого пара конденсируется, а газовая смесь, барботируя через слой воды, поступает в воздушное пространство башни локализации аварий.

Гидрозатворы и в той и в другой схеме обеспечивают герметичность РП в нормальном режиме эксплуатации и одновременно выполняют функции предохранительного устройства, исключающего недопустимое повышение давления в РП при разгерметизации канала.

Для обеспечения гарантированного заглушения реактора при разрыве канала значение уставки срабатывания БАЗ по повышению давления в РП выбрано равным 0,75 м вод. ст., т.е. оно меньше давления выбивания гидрозатворов на трубопроводах ПГС.

Анализ эффективности  системы парогазовых сбросов  показал, что пропускная способность  существующих схем системы ПГС обеспечивает возможность сброса пара из РП при  одновременном разрыве полным сечением до трех топливных каналов. При этом избыточное давление в РП не превышает предельного значения 2,18 кГс/см2, определенного из условия «взвешивания» металлоконструкции схемы «Е».

Хотя вероятность независимого одновременного разрыва, даже двух каналов, составляет очень малую величину (3-6)*10^-10 /рeактор-год, в настоящее время на всех энергоблоках ЛАЭС осуществляется поэтапная модернизация системы защиты от превышения давления в РП путем увеличения пропускной способности трубопроводов ПГС.

Для этой цели схема трубопроводов  ПГС 1-го и 2-го блока оснащается дополнительно  одним трубопроводом диаметром 600 мм, двумя трубопроводами диаметром 400 мм и четырьмя предохранительными устройствами диаметром 450 мм, оснащенными разрывными элементами.

Схема трубопроводов ПГС 3-го и 4-го блоков оснащается четырьмя дополнительными трубопроводами диаметром 400 мм каждый, которые заводятся в дополнительный бак-гидрозатвор также на глубину 1,8 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СИСТЕМА АВАРИЙНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ РЕАКТОРА

Система аварийного охлаждения реактора РБМК (САОР) относится к  защитным системам безопасности и предназначена  для отвода тепла от активной зоны при проектных авариях, вызванных как разрывом трубопроводов циркуляционного контура, так и отказами оборудования.

Схема САОР реактора РБМК основана на подводе охлаждающей воды во все  раздаточные групповые коллекторы (РГК), к каждому из которых подключено около 40 топливных каналов (ТК).

САОР состоит из двух подсистем: быстродействующей подсистемы, или  подсистемы кратковременного действия, и подсистемы длительного расхолаживания. Обе подсистемы включают три независимых канала, каждый из которых обеспечивает подачу реактора не менее 50 % потребного расхода охлаждающей воды.

Два канала быстродействующей  подсистемы (БД САОР) имеют гидроаккумулирующие узлы, а третий использует штатные питательные электронасосы (ПЭН). Гидроаккумулирующие узлы представляют собой 6 соединенных друг с другом баллонов высокого давления объемом 25м³ каждый с потребным запасом охлаждающей воды и необходимым объемом газа для предавливания воды в реактор. БД САОР включается в работуавтоматическим открытием по специальным алгоритмам быстродействующих клапанов (время полного открытия 6-18 с). Охлаждающая вода из гидробаллонов и от ПЭН по отдельным трубопроводам подается в три коллектора САОР на левой и правой половинах КМПЦ. Из каждого коллектора САОР вода поступает в РГК и далее – в ТК реактора.  При давлении газа в баллонах БД САОР примерно 10 МПа объем газа составляет 145 м³, а запас воды – около 155 м³. Эти параметры обеспечивают работу БД САОР при любых проектных авариях не менее 2 мин.

К моменту исчерпания аккумулирующей способности гидробаллонов БД САОР, т.е не позднее, чем через 2 мин после возникновения аварийной ситуации, включается в работу подсистема длительного расхолаживания (ДР САОР), которая обеспечивает аварийное охлаждение реактора весь последующий период до перехода на ремонтную схему расхолаживания.

ДР САОР включает насосы охлаждения аварийной половины реактора (НОАП), подключенные к бакам конденсационного устройства системы локализации аварий (СЛА), и насосы охлаждения неаварийной половины (НОНП), подключенные к бакам чистого конденсата. Вода от НОАП и НОНП по отдельным трубопроводам также подается в коллекторы САОР.

ДР САОР обеспечивает подачу потребного расхода воды в реактор по 500 м³/ч в каждую половину. Через 1 ч расход может быть понижен до 100м³/ч.

Насосы ДР САОР подключены к системе надежного электроснабжения. Если аварийная ситуация сопровождается обесточиванием собственных нужд энергоблока, происходит запуск дизель-генераторов и включается НОНП, НОАП, открываются задвижки на их напоре и ДР САОР выполняет свои функции в полном объеме.

В аварийных ситуациях, вызванных  разгерметизацией трубопроводов циркуляционного контура, непосадкой главных предохранительных клапанов (ГПК) или нарушениями в подаче питательной воды, автоматически срабатывает аварийная защита реактора по нескольким формирующимся при этом сигналам: по повышению давления в помещениях, где расположено оборудование и трубопроводы циркуляционного контура, по снижению давления или уровня воды в барабан-сепараторах (БС), по снижению расхода питательной воды. В настоящее время дополнительно реализуется сигнал повышения скорости снижения давления в КМПЦ до аварийной уставки. Данные сигналы вызывают срабатывание АЗ и остановку реактора независимо друг от друга.

Для обеспечения безопасности РУ при названных выше наиболее тяжелых аварийных ситуациях проектом предусмотрены пять независимых алгоритмов автоматического включения САОР.

Алгоритм САОР - 1 формируется при исходных событиях, вызванных разрывом труб КМПЦ в прочноплотном боксе и подреакторном помещении. В этих помещениях расположены все трубопроводы большого диаметра 800-1000 мм (напорный и всасывающий коллекторы и трубопроводы обвязки ГЦН), РГК, большая часть опускных трубопроводов, трубопроводы водяной коммуникации. По совпадению сигнала повышения давления в этих помещениях (признак разрыва и течи теплоносителя) и любого из сигналов - снижение уровня в барабане-сепараторе (БС) или снижение перепада давлений между напорным коллектором ГЦН и барабаном-сепаратором (признак выбора аварийной половины контура) включается в работу  БД САОР, подающая воду только в аварийную половину реактора. Примерно через 1 мин включается в работу ДР САОР с подачей воды в обе половины реактора.

Алгоритм САОР - 2 формируется  при исходных событиях, вызванных  разрывом труб КМПЦ в помещении пароводяных  коммуникаций и барабана-сепаратора или трубопроводов питательной  воды в любом помещении. По совпадению любого из сигналов - повышение давления в указанных помещениях или снижение давления в напорном коллекторе ПЭН (признак течи или отказа ПЭН) с сигналом снижения уровня в барабане-сепараторе (признак выбора аварийной половины) включается в работу БД САОР только на аварийной половине реактора. ДР САОР подает воду только через 1-2 мин в обе половины реактора.

Алгоритм САОР – 3 формируется  при исходных  событиях, вызванных  разрывом паропровода острого пара в любом помещении. Такого рода аварии приводят к резкому снижению давления в КМПЦ, что в свою очередь может вызвать срыв всех ГЦН. Нарушение режима охлаждения может произойти в обеих половинах реактора. Поэтому по совпадению сигналов повышения давления в помещении БС или паропроводов или сигнала повышения скорости снижения давления в КМПЦ с сигналами снижения давления в барабане-сепараторе до аварийной уставки и отключения всех ГЦН на любой половине КМПЦ включается БД САОР с подачей воды в обе половины реактора с последующим переходом на охлаждение от ДР САОР.

В первых трех алгоритмах САОР включается в работу в полном объеме.

Алгоритм САОР – 4 формируется  при исходных событиях, вызванных  срабатыванием и последующим  незакрытием (отказом на закрытие) ГПК. В этом случае также имеет место опасное снижение давления в КМПЦ, но не такое резкое, как при разрыве паропровода. Для охлаждения реактора достаточно только ДР САОР. Команда на включение ДР САОР формируется при совпадении сигнала повышения давления в сбросном трубопроводе после ГПК с сигналами снижения давления в БС до аварийной уставки и отключения всех ГЦН на любой половине КМПЦ.  Включается НОАП и НОНП с подачей воды в обе половины реактора.