Описание установки. 
Расчет тепловой схемы паротурбинной установки АЭС с реактором ВПБЭР-1000

сепарационный конденсатный турбина насос На рисунках 1.1 и 1.2 представлена упрощенная тепловая схема установки с реактором ВПБЭР — 1000.

1-интегральный реактор;2-парогенератор;3-теплообменник-конденсатор;4-Главный циркуляционный насос;5-привод СУЗ;6-система очистки и борной компенсации реактивности;7-страховочный корпус;9-промежуточный контур охлаждения оборудования реакторной установки;10-система непрерывного отвода тепла;11-система пассивного отвода тепла;12-система аварийного отвода бора;13-система подпитки первого контура;14-система реакторного расхолаживания;15-сасмосрабатывающие устройства Рисунок 1.1 — Упрощенная тепловая схема 1-го контура АЭС с реактором ВПБЭР-1000.

1 — уплотнения штоков клапанов турбины; 2 — блок стопорно-регулирующих клапанов; 3 — ЦСД турбины; 4 — уплотнения вала турбины; 5 — сепаратор-промперегреватель; 6 — отсечная заслонка; 7 — ЦНД турбины; 8 — подогреватели сетевой воды; 9 — насос теплосети; 10 — конденсатор турбины; 11 — конденсатный насос первой ступени; 12 — основной эжектор;13 — эжектор уплотнений;14 — конденсатоочистка; 15 — конденсатный насос второй ступени; 16 — ПНД; 17 — дренажный насос; 18 — охладитель дренажа; 19 — деаэратор; 20 — питательный насос с турбоприводом; 21 — ПВД; 22 — коллектор пара собственных нужд; 23 — БРУ-СН; 24 — БРУ-К Рисунок 1.2 — Упрощенная тепловая схема 2-го контура АЭС с реактором ВПБЭР-600.

Интегральный вариант компоновки В состав реакторной установки входят следующие основные контуры и системы:

• — первый контур;
• — контур рабочего тела (второй контур);
• — промежуточный контур охлаждения оборудования реакторной установки;
• — система аварийного отвода тепла;
• — система аварийного ввода бора;
• — система защиты первого контура от повышения давления в запроектных авариях;
• — система декомпресии реактора;
• — система подпитки первого контура теплоносителем;
• — система газа;
• — система ремонтного расхолаживания;
• — страховочный корпус;
• — система вентиляции страховочного корпуса;
• — система защиты парогенераторов от превышения давления сверх допустимого.

Реакторная установка размещена под прочно-плотной защитной оболочкой.

Система аварийного отвода тепла, ввода жидкого поглотителя, защиты первого контура от повышения давления в запроектных авариях, система декомпрессии реактора и подпитки первого контура, страховочный корпус, промконтур, локализующая арматура, а также защитная оболочка являются системами и устройствами безопасности.

Первый контур Первый контур установки ВПБЭР-600 включает в себя водо-водяной реактор интегрального типа, в корпусе которого размещены активная зона с рабочими органами СУЗ, секции парогенераторов, контур охлаждения активной зоны, парогазовый компенсатор давления, теплообменники-конденсаторы системы аварийного отвода тепла, шесть главных циркуляционных электронасосов на патрубках, выполненных в днище корпуса реактора; систему очистки теплоносителя и борной компенсации реактивности.

Циркуляция теплоносителя по основному контуру в энергетических режимах осуществляется главными циркуляционными электронасосами. Теплоноситель из верхней части реактора поступает в парогенераторы, где отдает тепло рабочему телу, и поступает на всас главных циркуляционных насосов. С напора насосов вода подается в активную зону, где нагревается, поднимается вначале по индивидуальным тяговым трубам, затем по общему участку блока труб и устройств и вновь поступает на вход в парогенераторы. При авариях, связанных с остановками главных циркуляционных электронасосов, отвод остаточных тепловыделений осуществляется за счет естественной циркуляции по этому же тракту.

Водно-химический режим первого контура — коррекционный аммиачно-борно-калиевый. В компенсаторе объема используется смесь водяного пара с азотом.

Система очистки теплоносителя и борной компенсации реактивности предназначена для поддержания требуемого качества теплоносителя, вывода борной кислоты из теплоносителя в процессе выгорания топлива в активной зоне.

В состав система очистки входят:

рекуператор;

доохладитель;

два электронасоса (один резервный);

фильтр смешанного действия с катионитом в калий аммиачной форме и анионитом в боратной форме; фильтр постоянно обеспечивает очистку воды от продуктов коррозии, радиоактивных изотопов, хлоридов в поддержание «буферности"водно-химического и газового режимов;

три анионитовых фильтра с анионитом в ОН-форме, которые подключаются при необходимости вывода борной кислоты;

катионитовый фильтр с катионитом в Н±форме, подключаемый для вывода избыточной щелочности;

фильтр-ловушка;

трубопроводы и арматура.

При работе системы очистки часть теплоносителя поступает из основного циркуляционного контура в систему, охлаждается в рекуператоре, затем в доохладителе, после чего вода очищается в ионообменном фильтре смешанного действия, подогревается в рекуператоре и возвращается в реактор.

В режиме вывода борной кислоты теплоноситель, охлаждаясь в рекуператоре, затем в доохладителе, насосом системы очистки подается на катионитовый фильтр, где происходит выведение щелочи калия, и на один из анконитовых фильтров, в котором происходит очистка теплоносителя от борной кислоты. Очищенная вода поступает на ионообменный фильтр смешанного действия, подогревается в рекуператоре и далее возвращается в контур. Операции по выводу борной кислоты осуществляются 15−20 раз за кампанию между перегрузками топлива.

Системы и устройства безопасности Система аварийного отвода тепла предназначена для отвода тепла от реактора, в случае отказа систем нормального расхолаживания при авариях и включает в себя:

Систему пассивного отвода тепла, состоявшую из двух независимых петель, каждая из которых включает: три теплообменника-конденсатора, встроенных в реактор (мощностью 3×6 МЗт); три водяных теплообменника мощностью Зх6 МВт; компенсатор давления; подключающую арматуру, срабатывающую по сигналам от прямого действия среды {по уровню теплоносителя и давлению в реакторе) и по сигналам из системы автоматизированного управления.

При расхолаживании при герметичном первом контуре — теплообменник и конденсаторы работают в водо-водяном режиме, в случае разгерметизации первого контура — работают как конденсаторы, находясь в паровом объеме. От теплообменников-конденсаторов тепло транспортируется в водяные теплообменники, через которые циркулирует техническая вода, а при прекращении ее циркуляции — расхолаживание реактора обеспечивается в течении 3-х суток выпариванием боды из блоков теплообменников со сбросом пара в атмосферу. Давление в системе аварийного отвода тепла поддерживается с помощью газового компенсатора давления на уровне 18 МПа, что выше давления в первом контуре.

Систему непрерывного отвода тепла, состоящую из двух независимых петель, которые отводят тепло в водяных теплообменниках, размещенных в блоках теплообменников системы аварийного отвода тепла. В состав каждой петли входят: три теплообменника-конденсатора, встроенные в реактор мощностью, Зх6МВт; промежуточный теплоообменник, охлаждаемый конденсатом питательной воды от конденсатных насосов паротурбинной установки; три водяных теплообменника мощностью Зх6 МВт; компенсатор давления" трубопроводу. При работе установки на мощности тепло, отводимое теплообменниками-конденсаторами за счет естественной циркуляции передается теплообменникам, расположенным в блоках теплообменников, и идет на подогрев питательной боды парогенераторов. .

Вода в блоках теплообменников нагревается до температуры конденсата (постоянная циркуляция технической воды через блоки не предусматривается). При расхолаживании тепло, получаемое от первого контура, отводится в теплообменниках, расположенных в блоках теплообменников, через которые циркулирует техническая вода. В случае прекращения подачи технической воды, отвод тепла осуществляется за счет выпаривания воды из баков со сбросом пара в атмосферу. Запас воды в блоках теплообменников обеспечивает расхолаживание в реакторе в течении трех суток.

Возможно применение воздушных теплообменников (мощностью 2×6 МВт), которые отводят тепло от реактора после выпаривания воды из блоков за пределами трех суток неограниченное время.

Блок теплообменников, предназначенный для отвода тепловыделений от реактора при работе систем непрерывного отвода тепла и пассивного отвода тепла. Он представляет собой бак с запасом воды, в котором размещена теплообменная поверхность, часть ее подключена к системе пассивного отвода тепла, часть — к системе непрерывного отвода тепла. Объем запасенной воды в блоке — 1000 м³.

Система аварийного ввода жидкого поглотителя Система предназначена для перевода иподдержания активной зоны реактора в подкритическом и в «холодном» состоянии в случае отказов в системе управления и защиты реактора с несрабатыванием нескольких приводов СУЗ (не вводом груш стержней-поглотителей).Эта система может быть использована для подачи охлаждающей среды (водного раствора борных соединений) в реактор для отвода остаточных тепловыделений от реактора при разгерметизации первого контура. В состав системы входят следующие элементы: емкость объемом 80 м³ с раствором борной кислоты объемом 50 м³ и газовой подушкой давлением 1,5 МПа, гидроаккумулятор объемом 80 м³ с раствором борной кислоты (30 г/кг) объемом 60 м³ и газовой подушкой с давлением 10 МПа, мембранно-разрывное устройство прямого действия, срабатывающее при повышении давления в реакторе, арматура и трубопроводы.

Ввод емкости в работу производится открытием арматуры с пневмоприводом на линиях, соединяющих емкости с борным раствором с водяным и парогазовым объемами реактора. Открытие клапанов производится автоматически в аварийной ситуации с невводом в активную зону реактора нескольких рабочих групп стержней-поглотителей после срабатывания аварийной защиты. Подача борного раствора осуществляется за счет расположения емкости над реактором. Ввод гидроаккумулятора производится за счет превышения давления в нем при разгерметизации и снижении давления в первом контуре. Начальное давление в газовом объеме гидроаккумулятора составляет 10 МПа.

Система защиты первого контура от повышения давления в запроектных авариях.

Система предназначена для исключения переопрессовки корпуса реактора в запроектных авариях, начнется «страховочной». В состав системы входят элементы: два предохранительных устройства, включающие каждый мембранное устройство, предохранительный клапан и трубопроводы, Мембранное устройство расположено на линии между реактором и предохранительным клапаном, для исключения протечек при негерметичности последнего, и разрывается при давлении 23,5 Ша. Теплоноситель из реактора сбрасывается через систему в объем страховочного корпуса. Предохранительный клапан открывается при давлении в реакторе 19,1 МПа, закрывается при 15,7 МПа.

Система декомпрессии реактора.

Эта система предназначена для уменьшения расхода неорганизованного истечения теплоносителя из реактора через неплотность при аварийной разгерметизации его корпуса путем организации теплоносителя при этой аварии в страховочный корпус. В состав системы входят: два мембранных клапана прямого действия; два клапана с пнемоприводом, получающие сигнал на открытие от прямого действия среды; два клапана с пневмоприводом, управляемые дистанционно; трубопроводы. Клапаны прямого действия срабатывают при повышении давления в страховочном корпусе, а два клапана с пневмоприводом — по снижению уровня воды в реакторе. Клапаны установлены на двух параллельных ветках таким образом, что клапаны прямого действия расположены до клапанов с пневмоприводом со стороны реактора.

Система подпитки первого контура Эта система предназначена для заполнения и подпитки первого контура, для ввода в первый контур химреагентов с целью поддержания необходимого водно-химического режима, а также может использоваться в качестве страховочной системы для подачи борного раствора в реактор в случае возникновения запроектной аварии с разгерметизацией первого контура. Система трехканальная и включает в себя два электронасоса производительностью по 20 м3/ч и напором 18 МПа; два насоса производительностью по 4−6 м3/ч и напором 25 МПа; бак с боросодержащим раствором, объемом 120 м³; трубопроводы и арматура. Ввод в работу осуществляется автоматически или дистанционно при снижении уровня воды в реакторе ниже допустимого; возможна подача воды из станционных систем после израсходования боросодержащего раствора из бака.

Система газа Система газа предназначена для создания необходимого давления газа в реакторе, емкостях системы ввода жидкого поглотителя, компенсаторах давления систем аварийного отвода тепла, промконтуpa охлаждения оборудования и ремонтного расхолаживания, а также для заполнения газом страховочного корпуса. Заполнение и подпитка газом указанного оборудования и прием газа при проведении регламентных работ, связанных со снижением давления газа или вскрытием перечисленных систем, производятся с использованием следующего оборудования: газовых баллонов, компенсатора, арматуры и трубопроводов, включая редукционные и предохранительные клапаны.

Система ремонтного расхолаживания Система ремонтного расхолаживания предназначена для снижения и поддержания температуры в реакторе после вывода установки из действия на уровне, позволяющем вскрытие первого контура.

В состав системы входят:

• — два циркуляционных насоса (один резервный);
• — два теплообменника (один резервный);
• — газовый компенсатор давления;
• — фильтр;
• — трубопроводы и арматура;.

Система трубопроводами подключена к двум парогенераторам по второму контуру, через которые отводит тепло от реактора, передавая его в теплообменниках технической воде. Предусмотрено подключение электропотребителей к резервным дизельгенераторам.

Система защиты парогенераторов от превышения давления в полости второго контура сверх допустимого предназначена для защиты секций парогенераторов с малой негерметичностью от переопрессовки. В состав системы входят двадцать предохранительных автоматических устройств (ПАУ) и трубопроводы.

Устройства подключены одной стороной к неотключаемому участку трубопровода питательной воды, другой — к парогазовому компенсатору давления реактора.

Устройства срабатывают при повышении давления в отключенной секции до 21 МПа.

Страховочный корпус Страховочный корпус предназначен для размещения внутри него реактора, оборудования и трубопроводов первого контура; он обеспечивает превышение уровня теплоносителя над активной зоной при аварийных разгерметизациях первого контура, обеспечивает аварийнее расхолаживание реактора и локализации радиоактивных продуктов при таких авариях.

Страховочный корпус — герметичная металлическая конструкция, рассчитанная на внутреннее давление, возникающее при разгерметизации первого контура. Все проходки трубопроводов и кабелей через стенки страховочного корпуса выполнена герметичными. На трубопроводах первого контура, выходящих за пределы страховочного корпуса, установлена локализующая арматура.

В пределах объема страховочного корпуса размещаются следующие элементы установки: реактор; система очистки теплоносителя и борной компенсации реактивности имеет свой страховочный корпус; система вентиляции страховочного корпуса; арматура и трубопроводы первого контура, контура рабочего тела, система охлаждения радиоактивного оборудования, а также система аварийного отвода тепла, декомпрессии реактора, защита первого контура от превышения давления в запроектных авариях и др. Страховочный корпус заполнен азотом.

Система вентиляции страховочного корпуса предназначена для поддержания в нем необходимого температурного режима. Ода работает по замкнутому циклу. Газ из верхней части страховочного корпуса поступает на всас электровентиляторов, предварительно охлаждаясь в холодильниках системы вентиляции и далее — в объем корпуса Защитная оболочка Реакторная установка размещена внутри прочно-плотной защитной оболочки, которая предназначена для предохранения установки от внешних воздействий, обусловленных природно-климатическими явлениями (ураганами и др.) и деятельностью человека (падение летательных аппаратов и др.), а также для локализации радиоактивности в процессе перезарядки реактора и при запроектных авариях. Она рассчитана на внутреннее давление 0,1 МПа. Защитная оболочка представляет собой прочно-плотную строительную конструкцию из бетона, внутри которой размещены страховочный корпус, помещения реакторной установки, необходимое оборудование, шахта и помещения для производства перезарядки реактора, профилактических и ремонтных работ.