Пассивные системы отвода тепла в проектах реакторов ВВЭР нового поколения

Содержание

Слайд 2

Системы безопасности Безопасность атомных станций при возникновении аварийных ситуаций обеспечивается введением

Системы безопасности

Безопасность атомных станций при возникновении аварийных ситуаций обеспечивается введением в

состав АЭС специальных систем, предназначенных для предупреждения аварий и ограничения их последствий.
Одной из таких систем является система аварийного охлаждения активной зоны.
Системы безопасности строятся с использованием как активных, так и пассивных элементов.
Слайд 3

* СИСТЕМЫ ПАССИВНОГО ОТВОДА ТЕПЛА Системы пассивного залива активной зоны Системы

*

СИСТЕМЫ ПАССИВНОГО ОТВОДА ТЕПЛА

Системы пассивного залива активной зоны
Системы пассивного отвода тепла

через парогенератор (СПОТ ПГ)
Слайд 4

* КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ По назначению: одноцелевые (аварийное

*

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ

По назначению:
одноцелевые (аварийное охлаждение АЗ);


многоцелевые (совмещающие функции охлаждения и остановки реактора, а также удержания реактора в подкритическом состоянии)
Слайд 5

* КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ По способу подачи охлаждающей

*

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ

По способу подачи охлаждающей среды в

реактор:
давлением газа;
давлением среды первого контура (пар или пароводяная смесь);
под действием гидростатического напора, т.е. самотеком.
Слайд 6

* КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ По длительности работы системы:

*

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ

По длительности работы системы:
кратковременно (как правило,

в течение нескольких минут для быстрого охлаждения активной зоны реактора);
долговременно (до нескольких суток, в целях отвода остаточного тепла).
Слайд 7

* КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ По расходной характеристике: не

*

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ

По расходной характеристике:
не профилируемые (расход зависит

от перепада давления между емкостью с охладителем и охлаждаемым контуром);
профилируемые ( с использованием специальных устройств для изменения расхода)
Слайд 8

* КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ По способу удержания охлаждающей

*

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ

По способу удержания охлаждающей среды вне

зоны:
с помощью обратных клапанов;
с помощью пружинных клапанов;
пневматическими вентилями на линии слива;
односторонними разрывными мембранами.
Слайд 9

* КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ По месту ввода охлаждающей

*

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ

По месту ввода охлаждающей среды:
- в

холодные и/или горячие нитки ГЦК;
в опускной участок реактора;
в смесительную камеру реактора;
в напорные коллекторы;
в топливные каналы.
Слайд 10

* КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ По условиям срабатывания: при

*

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ

По условиям срабатывания:
при падении давления в

первом контуре;
при снижении перепада давления между первым контуром и защитной оболочкой;
- при снижении давления воздуха в системе пневматических клапанов на линии слива.
Слайд 11

* КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ По месту размещения объема

*

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ

По месту размещения объема с охлаждающей

средой:
- внутри защитной оболочки;
-за пределами контайнмента.
Слайд 12

* КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ По типу используемого источника

*

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ

По типу используемого источника рабочего газа:
-

газовая подушка в самой гидроемкости;
отдельный сосуд со сжатым газом;
среда первого контура (пар или пароводяная смесь)
Слайд 13

* КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ По способу предотвращения попадания

*

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ

По способу предотвращения попадания рабочего газа

в реактор:
использование быстрозапорных задвижек на линии слива;
применение устройств для сброса давления газа;
плавающий поплавковый клапан внутри гидроемкости;
отказ от использования в системе неконденсирующихся газов.
Слайд 14

* КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ По химическому составу охладителя: обычная вода; водные растворы.

*

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАССИВНОГО ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ
По химическому составу охладителя:
обычная вода;
водные растворы.

Слайд 15

* Система пассивного залива активной зоны в зарубежной практике начала применяться

*

Система пассивного залива активной зоны в зарубежной практике начала применяться с

середины 60-х годов прошлого столетия.
В Советском Союзе такие системы начали применяться с середины 70-х годов при разработке реакторных установок ВВЭР-440 второго поколения (проект В-213)
Слайд 16

* Пассивная часть САОЗ

*

Пассивная часть САОЗ

Слайд 17

АТЭЦ-200 (ОКБМ) АТЭЦ-200 – интегральная установка, тепловая мощность 700 МВт (электрическая

АТЭЦ-200 (ОКБМ)

АТЭЦ-200 – интегральная установка, тепловая мощность 700 МВт (электрическая мощность

– 240 МВт).
Предусмотрено две системы аварийного расхолаживания (САРХ):
- первая система обеспечивает теплоотвод через парогенератор (2 петли)
- вторая система обеспечивает теплоотвод от первого контура непосредственно и расположена на верхней крышке реактора
Слайд 18

АТЭЦ-200 (ОКБМ) Канал САРХ через второй контур АТЭЦ-200 1-теплообменник канала расхолаживания,2

АТЭЦ-200 (ОКБМ)

Канал САРХ через второй контур АТЭЦ-200
1-теплообменник канала расхолаживания,2 – бак

запаса воды, 3 – емкость запаса воды второго контура, 4 – воздушный теплообменник
Слайд 19

АТЭЦ-200 (ОКБМ) Канал САРХ через первый контур АТЭЦ-200. 1 – активная

АТЭЦ-200 (ОКБМ)

Канал САРХ через первый контур АТЭЦ-200.
1 – активная зона, 2

– теплообменник САРХ, 3 – мембрана, 4 – бассейн отвода тепла
Слайд 20

* Пассивная часть САОЗ на примере проекта ВВЭР-640

*

Пассивная часть САОЗ на примере проекта ВВЭР-640

Слайд 21

Слайд 22

* ВВЭР-640 Разработка проекта: Атомэнергопроект, ОКБ «Гидропресс», РНЦ «Курчатовский институт»… АЭС

*

ВВЭР-640

Разработка проекта: Атомэнергопроект, ОКБ «Гидропресс», РНЦ «Курчатовский институт»…
АЭС оснащена пассивными системами

безопасности, обеспечивающими останов реактора, расхолаживание и длительный отвод остаточного тепла, не требующие вмешательства персонала и подачи энергии извне в течение не менее 24 часов.
Слайд 23

* ВВЭР-640 Система аварийного охлаждения активной зоны состоит из четырех гидроемкостей

*

ВВЭР-640

Система аварийного охлаждения активной зоны состоит из четырех гидроемкостей и четырех

баков низкого давления.
При снижении давления в первом контуре ниже 4 МПа открываются обратные клапаны на ГЕ САОЗ высокого давления, и борный раствор поступает в корпус реактора.
Слайд 24

* ВВЭР-640 После уменьшения разницы давления между первым контуром и ГО

*

ВВЭР-640

После уменьшения разницы давления между первым контуром и ГО до 0,6

МПа открываются специальные клапаны – аварийные блоки разгерметизации (АБР), соединяющие горячие и холодные нитки петель с объемом топливного бассейна.
После снижения перепада давления между первым контуром и баками САОЗ ниже 0,3 МПа начинается залив активной зоны из этих баков (четыре бака по 460 м3)
Слайд 25

* ВВЭР-640 Теплоноситель и борный раствор из ГЕ и баков САОЗ

*

ВВЭР-640

Теплоноситель и борный раствор из ГЕ и баков САОЗ собираются в

специальном герметичном ограждении вокруг реактора и петель первого контура.
После опорожнения двух ГЕ и двух баков САОЗ уровень в аварийном бассейне устанавливается выше уровня выходных патрубков реактора, а при опорожнения всех ГЕ и баков – на уровне разъема ГЦН.
Слайд 26

АР600 Рконт 1 2 3 4 Система пассивного залива активной зоны

АР600

Рконт

1

2

3

4

Система пассивного залива активной зоны реактора АР600.
1 – реактор,
2 –

гидроаккумулятор, 3 – бак подпитки активной зоны,
4 – бак запаса воды
Слайд 27

АР600 - Гидроаккумуляторы, 2 шт, объем 48 м3 каждый с раствором

АР600

- Гидроаккумуляторы, 2 шт, объем 48 м3 каждый с раствором борной

кислоты, рабочее давление 4,83 МПа;
- Баки подпитки активной зоны, 2 шт, объем 57 м3 каждый, на полное давление первого контура;
- Бак запаса воды, объем 2108 м3.
Слайд 28

АЭС-2006 Технологическая схема пассивных систем РУ В-392М. 1 – реактор, 2

АЭС-2006

Технологическая схема пассивных систем РУ В-392М. 1 – реактор, 2 –

парогенератор, 3 – паровой тракт СПОТ, 4 – конденсационный тракт СПОТ, 5 – входной кольцевой коллектор, 6 – теплообменник СПОТ, 7 – шибер СПОТ, 8 – тяговая шахта СПОТ, 9 – выходной коллектор СПОТ, 10 – дефлектор, 11 – ГЕ-2, 12 – фильтровальная установка, 13 – труба-теплообменник пассивной системы фильтрации (ПСФ), 14 – вентиль ПСФ, 15- пассивный каталитический рекомбинатор водорода.
Слайд 29

АЭС-2006 Отличия - система гидроемкостей второй ступени -ГЕ-2; - система пассивного

АЭС-2006

Отличия
- система гидроемкостей второй ступени -ГЕ-2;
- система пассивного отвода остаточного тепла

– СПОТ;
- пассивная система фильтрации протечек из защитной оболочки –ПСФ;
- система контроля концентрации и аварийного удаления водорода.
Слайд 30

* АЭС 2006 В состав системы пассивного залива активной зоны входят

*

АЭС 2006

В состав системы пассивного залива активной зоны входят системы гидроемкостей

первой и второй ступеней: ГЕ-1 и ГЕ-2.
ГЕ-1 - это система аналогичная таковой для проекта В-320 и состоит из 4-х ГЕ, заполненных раствором борной кислоты и находящихся под давлением азота 5,9 МПа.
Общий запас охладителя в емкостях 200 м3, что обеспечивает подачу требуемого объема охлаждающей среды в АЗ (150 м3), если произойдет отказ одной ГЕ.
Слайд 31

* АЭС 2006. ГЕ-2. ГЕ-2 предназначены для пассивной подачи раствора борной

*

АЭС 2006. ГЕ-2.

ГЕ-2 предназначены для пассивной подачи раствора борной кислоты в

активную зону реактора с целью отвода остаточного тепла в условиях полной потери собственных нужд.
Система состоит из 4-х групп гидроаккумуляторов (по две емкости объемом 120 м3 каждая) с раствором борной кислоты, находящихся под атмосферным давлением.
Слайд 32

* АЭС 2006. ГЕ-2. В соответствии с расчетами запаса воды в

*

АЭС 2006. ГЕ-2.

В соответствии с расчетами запаса воды в ГЕ-2 достаточно

для съема остаточного тепла в течение 24 часов при учете работы СПОТ ПГ.
Без учета работы СПОТ ПГ запаса воды хватит на 7-8 часов работы (испарительное охлаждение активной зоны).
Слайд 33

АЭС 2006. * Система пассивного залива активной зоны. Один канал. 1-

АЭС 2006.

*

Система пассивного залива активной зоны. Один канал.
1- реактор, 2

– гидроемкость первой ступени (ГЕ-1), 3 - гидроемкость второйступени (ГЕ-2), 4 – паровая линия, 5 – специальный обратный клапан, 6 – парогенератор, 7 – ГЦН, 8 – обратный клапан.
Слайд 34

АЭС 2006. ГЕ-2. ГЕ-2 представляют собой вертикальные цилиндрические сосуды, размещенные на

АЭС 2006. ГЕ-2.

ГЕ-2 представляют собой вертикальные цилиндрические сосуды, размещенные на площадке

обслуживания центрального зала, что обеспечивает необходимый гидростатический напор по отношению к реактору.
Верх гидроемкостей подсоединен к выходным коллекторам парогенераторов с помощью паровой линии, оснащенной специальными обратными клапанами. Клапаны настроены на открытие при снижении давления в первом контуре ниже 1,5 МПа.
По линии слива ГЕ-2 подключены к трубопроводам Ду300 подсоединения к реактору ГЕ-1в неотключаемой части.

*

Слайд 35

АЭС 2006. ГЕ-2. На трубопроводах слива установлены запорные задвижки, необходимые для

АЭС 2006. ГЕ-2.

На трубопроводах слива установлены запорные задвижки, необходимые для отключения

ГЕ-2 от первого контура при ремонте и обратные клапаны для исключения роста давления в ГЕ-2 в состоянии ожидания и автоматического открытия линии слива при снижении давления в первом контуре ниже 1,5 МПа.
Слайд 36

АЭС 2006. ГЕ-2.

АЭС 2006. ГЕ-2.

Слайд 37

АЭС 2006. ГЕ-2. В системе реализовано четырехступенчатое профилирование во времени расхода,

АЭС 2006. ГЕ-2.

В системе реализовано четырехступенчатое профилирование во времени расхода, подаваемого

в активную зону охладителя.
Профилирование выполнено на основе последовательного прекращения истечения по сливной линии, оказавшейся выше уровня воды в баке.
Величина расхода с запасом отслеживает закон снижения мощности остаточного энерговыделения в активной зоне (10 – 5 -3,33 - 1,6 кг/с)
Слайд 38

Работа ГЕ-2. При возникновении аварийной ситуации с потерей теплоносителя первого контура

Работа ГЕ-2.

При возникновении аварийной ситуации с потерей теплоносителя первого контура и

падении давления в ГЦК до 1,5 МПа открываются специальные обратные клапаны и в верхнюю часть гидроемкостей начинает поступать пар под давлением, соответствующим давлению в реакторе.
Трубопровод, связывающий ГЕ-2 с первым контуром, подключен к холодной нитке ГЦК в точке, расположенной выше высотной отметки подсоединения горячей нитки к реактору.
Истечение охладителя из ГЕ начинается не позже момента, когда уровень в реакторе снизится до отметки подсоединения горячей нитки ГЦК.
Это гарантирует надежное охлаждение активной зоны.
Слайд 39

Принцип работы системы СПОТ и ее конструкция

Принцип работы системы СПОТ и ее конструкция

Слайд 40

Теплообменник СПОТ ПГ 1 – пучок трубный; 2 – раздающий коллектор;

Теплообменник СПОТ ПГ

1 – пучок трубный;
2 – раздающий коллектор;
3 – собирающий

коллектор;
4 – рама.
Слайд 41

– теплообменник; – затвор воздушный; – затвор воздушный; – балка; – балка; – распор.

– теплообменник;
– затвор воздушный;
– затвор воздушный;
– балка;

балка;
– распор.
Слайд 42

СПОТ ПГ Система пассивного отвода тепла энергоблоков АЭС 2006 имеет восемь

СПОТ ПГ

Система пассивного отвода тепла энергоблоков АЭС 2006 имеет восемь воздушных

теплообменников-конденсаторов, по два теплообменника на каждый парогенератор реакторной установки.
При работе СПОТ в режиме отвода остаточных тепловыделений в РУ пар из парогенератора поступает в раздающий коллектор теплообменника, затем движется сверху вниз внутри теплообменных труб. При этом пар конденсируется, отдавая тепло воздуху.
Воздух забирается из атмосферы вне здания оболочки, затем за счет естественной тяги поступает в кольцевой коллектор, расположенный вокруг здания оболочки и имеющий воздухоприемные отверстия.
Слайд 43

Работа СПОТ ПГ По индивидуальным воздуховодам воздух поступает на воздушные теплообменники-конденсаторы.

Работа СПОТ ПГ

По индивидуальным воздуховодам воздух поступает на воздушные теплообменники-конденсаторы.
Нагретый

в теплообменниках воздух поступает в тяговые воздуховоды, которые заканчиваются общим выходным коллектором с дефлектором.
Конденсат поступает в собирающий коллектор и отводится из теплообменника
Слайд 44

СПОТ ПГ и СПОТ ЗО

СПОТ ПГ и СПОТ ЗО

Слайд 45

СПОТ ПГ и СПОТ ЗО (принципиальная схема) БАОТ паропроводы трубопроводы конденсата

СПОТ ПГ и СПОТ ЗО (принципиальная схема)

БАОТ

паропроводы

трубопроводы
конденсата

клапаны СПОТ ПГ

теплообменники СПОТ

ЗО

ПГ

отсечная арматура

Слайд 46

АЭС-2006 Технологическая схема пассивных систем РУ В-392М. 1 – реактор, 2

АЭС-2006

Технологическая схема пассивных систем РУ В-392М. 1 – реактор, 2 –

парогенератор, 3 – паровой тракт СПОТ, 4 – конденсационный тракт СПОТ, 5 – входной кольцевой коллектор, 6 – теплообменник СПОТ, 7 – шибер СПОТ, 8 – тяговая шахта СПОТ, 9 – выходной коллектор СПОТ, 10 – дефлектор, 11 – ГЕ-2, 12 – фильтровальная установка, 13 – труба-теплообменник пассивной системы фильтрации (ПСФ), 14 – вентиль ПСФ, 15- пассивный каталитический рекомбинатор водорода.
Слайд 47

Пассивная система фильтрации протечек из защитной оболочки При потере источников электропитания

Пассивная система фильтрации протечек из защитной оболочки

При потере источников электропитания удаление

и очистка парогазовой среды из межоболочечного пространства осуществляется пассивной системой фильтрации (ПСФ).
Открывается арматура ПСФ, и парогазовая среда поступает в теплообменники.
Капельная влага испаряется за счет нагрева горячим воздухом.
Очистка происходит на фильтрах с последующей подачей газовой среды в выходной коллектор, а затем в атмосферу.
Слайд 48

Система контроля концентрации и аварийного удаления водорода. Система удаления водорода (с пассивными рекомбинаторами)

Система контроля концентрации и аварийного удаления водорода.

Система удаления водорода (с пассивными

рекомбинаторами)
Слайд 49

Система контроля концентрации и аварийного удаления водорода. Система предназначена для исключения

Система контроля концентрации и аварийного удаления водорода.

Система предназначена для исключения горения

и взрыва водорода.
Состоит из пассивных каталитических рекомбинаторов водорода.
Предусматривается 50 дожигателей водорода размером 1,5х0,3х1,4 м каждый.
Исключает взрывоопасные концентрации водорода при запроектных авариях.
Слайд 50

7 9 10 8 1 2 3 4 5 6 Схема

7

9

10

8

1

2

3

4

5

6

Схема пассивных систем охлаждения активной зоны реактора AP1000. 1 –

реактор, 2 –парогенератор, 3 – ГЦН, 4 – компенсатор давления, 5 – гидроаккумуляторы, 6 – баки подпитки активной зоны, 7 - внутриконтейнментный бассейн перегрузки топлива, 8 - теплообменник пассивного отвода остаточных тепловыделений, 9 - автоматическая система снижения давления, 10 – рециркуляционный приямок
Слайд 51

Пассивная система охлаждения активной зоны АР1000 Для залива активной зоны Гидроаккумуляторы:

Пассивная система охлаждения активной зоны АР1000

Для залива активной зоны
Гидроаккумуляторы: 2 штуки,

объем каждого 58,6м3; рабочее давление
4,83 МПа.
Баки подпитки активной зоны: 2 шт., объем каждого 70,8м3; на полное давление реактора.
Слайд 52

Пассивная система охлаждения активной зоны АР1000 Для охлаждения активной зоны Бассейн

Пассивная система охлаждения активной зоны АР1000

Для охлаждения активной зоны
Бассейн перегрузки

топлива (внутри контайнмента), объем 2092,6 м3.
Теплообменник пассивного отвода остаточного тепла- расположен в бассейне перегрузки).
Система автоматического сброса давления в реакторе для залива активной зоны водой из бассейна перегрузки.
Рециркуляционный приямок
Слайд 53

Схема пассивной системы охлаждения защитной оболочки реактора AP1000. 1- компенсатор давления,

Схема пассивной системы охлаждения защитной оболочки реактора AP1000. 1- компенсатор давления,

2 – парогенератор, 3 – корпус реактора, 4 – бак подпитки АЗ, 5 –гидроаккумулятор, 6 –внутриконтейнментный бассейн перегрузки топлива, 7 –стальная защитная оболочка, 8 - дефлектор, 9 –вход охлаждающего воздуха, 10 –бак запаса воды, 11 – выход нагретого воздуха

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Слайд 54

Пассивная система охлаждения защитной оболочки АР1000 Бак запаса воды объемом 2784

Пассивная система охлаждения защитной оболочки АР1000

Бак запаса воды объемом 2784 м3.
Воздушные

заслонки.
Дефлектор и каналы охлаждения оболочки
Слайд 55

Проект ЕР-1000 (ЕС-США) Схема пассивного залива активной зоны реактора ЕР-1000. 1

Проект ЕР-1000 (ЕС-США)

Схема пассивного залива активной зоны реактора ЕР-1000.
1 – реактор,

2 – гидроаккумулятор ( 2шт.), 3 – бак повторного залива активной зоны (2 шт.), 4 – бак подпитки активной зоны (2 шт.), 5 бак запаса воды
Слайд 56

Проект APR-1400 (Корея) Схема пассивного залива активной зоны реактора APR-1400. 1

Проект APR-1400 (Корея)

Схема пассивного залива активной зоны реактора APR-1400.
1 – реактор,

2 – гидроаккумулятор ( 4шт., V=68 м3), 3 – устройство профилирования расхода (30с – не менее 950 кг/с; далее - не менее 214 кг/с)
Слайд 57

Проект APWR (Япония) Схема пассивного залива активной зоны реактора APWR. 1

Проект APWR (Япония)

Схема пассивного залива активной зоны реактора APWR.
1 – реактор,

2 – гидроаккумулятор ( 4шт., V=114 м3), 3 – устройство профилирования расхода (соотношение расходов 5:1)