Естественная циркуляция на энергетических уровнях ВВЭР

AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 21.07.2011

В ОКБ "Гидропресс" с 17 по 20 мая 2011 года прошла седьмая международная научно-техническая конференция "Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР".

Один из пленарных докладов, с которым выступил Анатолий БЛАГОВЕЩЕНСКИЙ (СПбГПУ), был посвящён перспективам практического внедрения концепции расширенного использования естественной циркуляции теплоносителя первого контура в блоках с ВВЭР-1000 и ВВЭР-1200.

Доклад был подготовлен совместно восемью организациями. В их числе - СПбГПУ, СПбАЭП, ОКБ "Гидропресс", НИКИЭТ, "Росэнергоатом", Калининская АЭС, "Атомэнергоремонт" и НИЯУ МИФИ.

ПРОДОЛЖЕНИЕ ПОСЛЕ ФОТО

Анатолий Благовещенский, фото AtomInfo.Ru

Естественная циркуляция на 30%

Главный вывод доклада, вынесенный на обсуждение профессионального сообщества, таков.

В результате сотрудничества вузовской науки и атомной отрасли были выявлены существенные внутренние резервы блоков с ВВЭР-1000(1200) по расширенному использованию естественной циркуляции теплоносителя (ЕЦТ) первого контура.

Показана принципиальная возможность работы РУ на мощности 30% при недействующих ГЦН. Такой режим базируется на благоприятных конструктивных решениях РУ и увеличении подогрева теплоносителя в реакторе до величины 95 градусов Kельвина.

На РУ ВВЭР-1000 в своё время опытным путём была подтверждена возможность работы на ЕЦТ при мощности 10% от номинальной при подогреве теплоносителя в реакторе 46 K и сохранении номинального (6,4 МПа) давления пара в парогенераторе. Исследования показывают, что эти возможности могут быть расширены.

Относительный уровень мощности, достигаемый за счёт естественной циркуляции, прямо пропорционален корню из ΔH - смещению по вертикали середины парогенератора относительно активной зоны. В РУ ВВЭР эта величина составляет порядка 9 метров, что является благоприятным фактором для режима с ЕЦТ.

В свою очередь, неблагоприятным фактором, который сдерживает использование ЕЦТ, докладчик назвал большую величину коэффициента гидравлического сопротивления остановленного ГЦН, в 1,5 раза превышающего коэффициент гидравлического сопротивления собственно контура.

Увеличение уровня мощности в режиме ЕЦТ может быть реализовано только за счёт увеличения подогрева теплоносителя в реакторе. Так как на температуру выхода теплоносителя имеются ограничения, то изменить подогрев реально только снижением температуры на выходе из ПГ (на входе в реактор).

Роль парогенератора в решении задачи интенсификации ЕЦТ в первом контуре становится определяющей. Снизить температуру можно, если перевести ПГ на режим со скользящим давлением пара - то есть, давлением, уменьшающимся при увеличении мощности РУ. В обоснование данной идеи были выполнены детальные теплогидравлические расчёты.

Преимущества ЕЦТ

В представленном на конференции докладе большое внимание было уделено теплотехнической надёжности активной зоны ВВЭР-1000 в режиме ЕЦТ на энергетических уровнях мощности.

При ЕЦТ имеется благоприятный характер распределения расходов теплоносителя по кассетам, который обусловлен определяющей ролью нивелирной составляющей в общем перепаде давлений между входом и выходом ТВС. Это обеспечивает "самопрофилирование" расхода теплоносителя и сведение к минимуму температурной неравномерности на выходе из топливой сборки.

Высокий подогрев теплоносителя благоприятен с точки зрения увеличения запаса до кризиса теплоотдачи, благодаря вызываемой деформации высотного профиля энерговыделения. Величины DNBR при естественной циркуляции составляют 5-7 против 2 на принудительной циркуляции.

Важным вопросом для реализации режима с ЕЦТ на энергетических уровнях мощности является анализ напряжённого состояния корпуса реактора в зоне главных патрубков при высоких подогревах теплоносителя в реакторе. Расчёты показали, что при подогреве не более 95 K напряжения не выходят за рамки требований "Норм расчёта на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок".

Полученная расчётным путём допустимая скорость изменения мощности в режиме ЕЦТ ограничена величиной 0,06 %/с. А сравнительный анализ термических расширений узла "ТВС - ВКУ" показал, что отличные от номинального режима температурные условия не приводят к заметному изменению усилия поджатия ТВС к посадочному месту в гнезде шахты реактора.

Фукусимский сценарий

Учитывая последствия аварии на АЭС "Фукусима Дайичи", необходимо использовать возможность естественной циркуляции теплоносителя как дополнительный фактор повышения безопасности станции в экстремальных условиях, в том числе при отключённых ГЦН, полагает докладчик.

В работе, представленной на конференции, предложено принципиальное обоснование концепции расширенного использования ЕЦТ на блоках с ВВЭР - в первую очередь, для запроектных режимов.

При возникновении аварии с длительным полным обесточивании АЭС, состоящей из 3-6 блоков с ВВЭР, перевод одного блока в режим работы на ЕЦТ способен обеспечить собственные нужды оставшихся энергоблоков, что исключает в этой ситуации зависимость станции от внешнего электроснабжения.

Более того, такой режим, будучи реализованным на практике, позволил бы обеспечить энергоснабжение не только собственно АЭС, но и её города-спутника на всё время, требующееся для устранения системной аварии на ЛЭП.

Параметры работы оборудования, систем РУ и энергоблока, а также алгоритмы функционирования систем в предлагаемом режиме использования ЕЦТ отличаются от проектных. Не исключено также, что потребуется модернизация обслуживающих систем и корректировка в существующих блокировках и защитах.

Для выполнения данной работы была подготовлена и направлена заявка в план НИОКР ОАО "Атомэнергопром" на 2009-2011 годы, однако заявка принята не была. В сентябре 2010 года предлагаемая концепция использования ЕЦТ получила поддержку у Курчатовского института.

По мнению докладчика, практическая реализация концепции обеспечила бы появление нового качества у блоков с ВВЭР, а именно, максимальную живучесть при запроектной аварии с потерей внешнего питания.

Обсуждение

Выступление Анатолия Благовещенского вызвало бурное обсуждение среди участников конференции.

Один из вопросов касался режима работы обеспечивающих систем первого контура при переводе РУ на режим ЕЦТ - должны ли эти системы также переходить на естественную циркуляцию? Этот вопрос касался таких систем, как подпитка-продувка, борное регулирование и другие активные системы. И решать его необходимо главному проектанту.

Свои комментарии по докладу дали представители организаций, отвечающих за испытания при вводе в эксплуатацию. Одно из таких испытаний - исследование естественной циркуляции. Сейчас требования к этим испытаниям только ужесточаются. На сегодняшний день разрешается подтверждать естественную циркуляцию только на уровне мощности 5% и не более.

Если опасаться ЕЦ и снижать для неё допустимую мощность, то это будет выглядеть как движение назад. Опыт корабельной энергетики показывает обратное - интенсивная ЕЦ предпочтительнее вялой. Но принимать во внимание действительность также необходимо. И если говорить о расширении использования ЕЦ в российских проектах, то следует обосновать внесение изменений в принятые нормативы.

Внимание участников привлекла и мощность, которую, по словам докладчика, реально снимать в режиме ЕЦТ - 30%. Подтверждение от разработчиков турбин (ЛМЗ) о возможности осуществления при определённых доработках такого режима имеется.

Но участники вспомнили о свежем опыте пуска второго блока Ростовской АЭС. Там первая синхронизация была проведена при 35%, причём обоснование этого значения потребовало немало усилий. Турбинисты готовы решать вопрос о работе турбины на 30% с учётом того, что такой режим не будет штатным и может возникнуть только в чрезвычайных ситуациях.

Среди других вопросов участники затронули также тему о работе ПГ в режиме СПОТ. Не исключено, что эффективность СПОТ при переходе в режим ЕЦТ может измениться, что также следует учитывать.

Полный текст доклада предоставлялся участникам седьмой международной научно-технической конференции "Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР", прошедшей в Подольске с 17 по 20 мая.

Ключевые слова: Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР, Выставки и конференции

---

Другие новости:

ЗАО "Атомстройэкспорт" подало иск в Международный арбитражный суд

Болгарии выдвинуты претензии на 58 миллионов евро.

Новость о крупном месторождении урана в Индии вызвала противоречивую реакцию

Месторождение известно уже несколько лет.

Первый в Китае реактор на быстрых нейтронах включен в сеть

Состоялся энергопуск CEFR.

---

---

---

---

Поиск по сайту: