?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

На сайте atominfo опубликовали весьма интересную статью по системам безопасности существующих в мире проектов атомных реакторов малой мощности. Статья представляет собой реферат документа МАГАТЭ, но как мне кажется, будет весьма полезна, как обзор вообще подходов к локализации гипотетический аварий на ядерных энергоустановках.


Один из самых раскрученых проектов реакторов малой мощности - модульный NuSCALE.

ATOMINFO.RU, ОПУБЛИКОВАНО 28.02.2016

Системы отвода остаточного энерговыделения

Одно из решений, применяемых сегодня в проектах АСММ - организация отвода остаточного энерговыделения через парогенераторы (SG) и теплообменники (HX), утопленные в водном бассейне (баке). За счёт остаточного энерговыделения в парогенераторах образуется пар, который идёт на теплообменник в баке, где конденсируется. В свою очередь, конденсат возвращается в парогенератор по линии питательной воды.

Данное решение имеется в пассивной системе EHRS аварийного охлаждения активной зоны в проекте IRIS, пассивной системе PRHR отвода остаточного энерговыделения в проекте SMART и системе DHRS проекта "NuScale".

Отвод остаточного энерговыделения через парогенератор




Вместо или вместе с отводом тепла через парогенератор в некоторых проектах АСММ применён подход с использованием технологического конденсатора (IC), наподобие тех, что можно видеть в проектах BWR. Конденсатор-теплообменник располагается в водном баке и соединён с корпусом реактора.

Внутри корпуса реактора в активной зоне за счёт остаточного энерговыделения образуется пар, который выходит по трубопроводу в верхней части или крышке корпуса. Пар попадает на конденсатор-теплообменник, конденсируется и возвращается в корпус реактора. Охлаждение активной зоны в этом случае происходит путём естественной циркуляции пара, возврат конденсата в активную зону - за счёт гравитации.

Как и в предыдущем решении с парогенератором в линии имеются вентили для приведения линии в действие. Решение с конденсатором применено в проектах CAREM25 и "NuScale".

Отвод остаточного энерговыделения через конденсатор




Системы впрыска под высоким давлением

Системы впрыска под высоким давлением в проектах АСММ - как правило, одноразовые системы, обеспечивающие впрыск в реактор определённого объёма воды с борной кислотой.

Вода хранится в баке, где пребывает под давлением, созданным азотом или иным инертным газом.

От днища бака отходит трубопровод к корпусу реактора. На трубопроводе имеется запорный клапан, открывающийся при падении давления в корпусе ниже давления в баке.

Назначение таких систем - обеспечить разовый впрыск воды для компенсации её потери в корпусе реактора при авариях типа LOCA. Как правило, системы впрыска под высоким давлением должны отрабатывать в период времени до старта активных систем подачи воды в корпус.

Бак-аккумулятор




Модификацию данного решения использует "Westinghouse" в проектах IRIS и "Westinghouse SMR".

В этих проектах бак с запасом воды с раствором борной кислоты установлен выше корпуса реактора. В верхней части бак соединён с корпусом реактором трубопроводом с открытым в условиях нормальной эксплуатации клапаном. От нижней части бака отходит трубопровод с закрытым клапаном.

В аварийной ситуации клапан в нижнем трубопроводе открывается, вода с борной кислотой сливается в корпус реактора под действием силы тяжести, обеспечивая охлаждение активной зоны и введение отрицательной реактивности.

Бак-аккумулятор, использующий силу тяжести




В противоположность проектам "Westinghouse", в проекте SMART (Южная Корея) впрыск в корпус реактора воды с борной кислотой из бака-аккумулятора осуществляется с помощью высоконапорного электронасоса.

Бак-аккумулятор с высоконапорным электронасосом




В проектах АСММ можно встретить и системы RCIC (системы охлаждения активной зоны в условиях изоляции), характерные для BWR.

В таких системах пар из активной зоны запускает небольшую турбину, которая приводит в действие насос - а уже с помощью насоса осуществляется впрыск воды из бака-аккумулятора при высоком давлении.

Такими системами, в частности, были оборудованы блоки японской АЭС "Фукусима Дайичи" - за исключением первого, на котором использовался технологический конденсатор. Системы работают в случаях, когда реактор был изолирован в ходе аварийной ситуации от турбины.

Системы впрыска под низким давлением

Активные и пассивные системы впрыска под низким давлением широко применяются в современных и перспективных проектов реакторов большой мощности.

Так, в APR-1400 и ATMEA-1 реализована активная система впрыска с низконапорным насосом из бассейна (бака), расположенного внутри контейнмента. Её предполагается задействовать при больших LOCA, когда давление в корпусе реактора низкое, а потеря теплоносителя большая. Система должна включаться после срабатывания системы впрыска под высоким давлением.

В пассивном варианте, который можно видеть, например, в ESBWR (система GDCS), вода в реактор поступает из расположенного на более высокой отметке бака под действием силы тяжести. Однако эффективность системы может быть снижена в случаях, когда в активной зоне генерируется достаточно большое количество пара.

Активная система впрыска с низконапорным насосом




В аргентинском проекте АСММ CAREM25 реализована система EIS впрыска воды под низким давлением из бака под давлением.

Бак содержит запас воды с борной кислотой и соединён с корпусом реактора. Задача системы - не допустить оголения активной зоны при авариях типа LOCA.

В нормальных условиях эксплуатации бак изолирован от корпуса разрывной мембраной (rupture disk). При аварии LOCA, когда давление в корпусе снижается до 1,5 МПа, мембрана рвётся и начинается подача воды в корпус из бака.

Система EIS




В проекте "NuScale" реализовано следующее решение с использованием вентилей.

При аварии пар из корпуса реактора стравливается в контейнмент через открытые вентиляционные клапана в верхней части корпуса.

Пар охлаждается на внутренней поверхности контейнмента. Сам же контейнмент находится в водном бассейне, куда и передаётся тепло от охлаждаемого пара.

Внутри контейнмента охлаждённый конденсат скапливается в нижней части контейнмента.

На определённой отметке в нижней части контейнмента установлены рециркуляционные клапаны. После того, как уровень воды (конденсата) в контейнменте достигнет отметки рециркуляционных клапанов, они открываются и вода возвращается в реактор.

Таким образом, в проекте "NuScale" реализована естественная циркуляция при тяжёлых авариях между корпусом реактора и контейнментом.

Схема с использованием вентилей




Контейнменты

Температура и давление внутри контейнмента должны поддерживаться в заданных проектом пределах.

Для компенсации давления в проекте CAREM25 используется бассейн-барботёр (pressure suppression pool). Пар из реактора направляется в барботёр, где конденсируется.

Бассейн-барботёр CAREM25




В проекте SMART компенсация давления внутри контейнмента производится с помощью спринклерной системы. Источники воды для системы могут находиться как внутри, так и снаружи контейнмента.

Спринклерная система SMART




В двух предыдущих случаях речь шла о бетонных контейнментах.

Проекты "NuScale" и "Westinghouse SMR" практикуют иной подход - реакторная установка помещена в металлический контейнмент, относительно далеко отстоящий от внешних бетонных конструкций.

Пространство между металлическим контейнментом и бетонными конструкциями может быть заполнено водой, которая обеспечивает отвод тепла от металлического контейнмента.

Внешнее охлаждение металлического контейнмента.
См. также выше схему с использованием вентилей.




В проекте mPower используется решение по охлаждению металлического контейнмента, близкое к решению из проекта AP-1000. В таком решении металлический контейнмент пассивно охлаждается либо потоком воздуха, либо спринклерной системой. У mPower выбран водный вариант охлаждения.

Пассивное охлаждение металлического контейнмента (воздушный вариант)




Системы смягчения последствий аварий

Во многих проектах АСММ - в частности, SMART, IRIS, mPower - принят тот же подход, что и в AP-1000, а именно, удержание кориума в корпусе реактора производится за счёт внешнего охлаждения корпуса водой.

Такая стратегия известна как стратегия IVR (in-vessel retention),внутрикорпусное охлаждение.

Практическая реализация подхода с IVR очевидна. Шахту реактора заполняют водой таким образом, чтобы нижняя часть реактора всегда находилась ниже уровня воды.

Стратегию IVR необходимо дополнять мерами по охлаждению контейнмента - должно быть обеспечено постоянное присутствие в шахте объёма воды, при котором гарантируется надёжное охлаждение кориума и неповреждение корпуса реактора.

Стратегия IVR




Альтернативный подход - использование ловушки расплава, однако он более характерен для проектов реакторов большой мощности.

Из перспективных западных проектов ловушка имеется в ATMEA-1. Вариант ловушки под названием "BiMac" есть в проекте ESBWR.

Для предотвращения взрывов водорода при тяжёлых авариях с расплавлением активной зоны во многих проектах АСММ предусмотрены пассивные каталитические рекомбинаторы водорода - в частности, в проектах SMART, mPower, IRIS и CAREM25.

В проекте IRIS система контроля водорода соединена с системой подачи в контейнмент азота для вытеснения кислорода.

Также в большинстве проектов АСММ предусмотрена система вентилирования контейнмента с фильтрами, позволяющими задерживать при сбросе в атмосферу значительную часть радиоактивных веществ.

Система вентилирования контейнмента с фильтрами






Comments

( 8 comments — Leave a comment )
nucon
Mar. 5th, 2016 09:44 pm (UTC)
Надо прочесть внимательно...
siron_nsk
Mar. 6th, 2016 05:07 am (UTC)
Но чёт так лень...
Иванов Иван
Mar. 6th, 2016 09:48 am (UTC)
Так и хочется сказать, пусть неправильно - зато единообразно:). Такой зоопарк технических решений.
nucon
Mar. 22nd, 2016 01:55 pm (UTC)
Ну почему же неправильно...
... кое какие решения применяются на корабельных установках вполне успешно. Кое что испытано на масштабном натурном стенде, вполне работает. Там в другом глупости полно.
nucon
Mar. 27th, 2016 02:22 pm (UTC)
Сказать по правде...
... элегантных технических решений я у буржуинов особо не наблюдал. Ну типа "можно и так", работающие, вполне обычные. Но так, чтоб прям-таки "вау", это классно придумано... Нет. Но работает.
derkanat
Mar. 13th, 2016 11:01 pm (UTC)
==Один из самых раскрученых проектов реакторов малой мощности - модульный NuSCALE.==

Правильно ли я понял, что там рядышком стоят 6 раздельных активных зон? И как это должно работать?
Например: Один модуль на ППР встал, а другие на 100% работают? И это считается круто и безопасно?
tnenergy
Mar. 14th, 2016 04:45 pm (UTC)
Да вроде там всегда идеология типа - длинная кампания топлива, модульная замена АЗ на ППР. При этом скорее они не будут так вот стоять в ряд... а может и будут.

Короче малые реакторы - не совсем моя тема, но думаю, что очевидные вопросы как-то закрыты.
momokletz
Mar. 20th, 2016 07:20 pm (UTC)
С 80x годов лучше чем гидроемкости САОЗ, впрыск ВД-НД и спринклера так ничего и не придумали. =) А мода на пассивные системы безопасности это конечно хорошо (помним Фукусима-1), если они не вытесняют активные аналоги. А то сложно представить действия персонала в случае, когда естественную циркуляцию теплоносителя в какой-либо пассивной системе отвода тепла, сорвет банальный пузырь, который не сконденсируется и не вытолкнешь за неимением активных систем.
( 8 comments — Leave a comment )

Profile

tnenergy
Ядерная энергия

Latest Month

February 2018
S M T W T F S
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728   
Powered by LiveJournal.com