Фукусима: технологический конденсатор первого блока

AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 16.12.2011

На японской АЭС "Фукусима Дайичи" достигнуто состояние "cold shutdown condition", или условия холодного останова. По мере выполнения намеченного плана по борьбе с аварией и ликвидацией её последствий, компания TEPCO продолжает публиковать материалы по особенностям станции и первым дням протекания аварии.

Технологический конденсатор

Технологический конденсатор (Isolation Condenser, IC) на первом блоке продолжает оставаться в центре внимания, так как эта система теоретически могла дать смене передышку на несколько часов в самый трудный первый день аварии. Однако конденсатор оказался отсечённым от контура.

Известные до настоящего момента подробности по IC первого блока можно найти в публикациях AtomInfo.Ru "Фукусима: конденсатор (не)удачи" и "Фукусима: шесть минут надежды".

В конце ноября компания TEPCO опубликовала новый сводный документ по IC. Прежде всего, в документе отмечается, что уровень воды в подсистемах A и B конденсатора при инспекции 18 октября 2011 года был определён как 65% и 85%, соответственно. Кроме этого, в ходе инспекции не было выявлено признаков течей из оборудования и трубопроводов системы.

Принципиальная схема системы IC.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

На рисунке выше показана принципиальная схема системы технологического конденсатора. Пар из контура проходит через баки-конденсаторы (помечены как "Isolation Condenser" A и B), отдаёт тепло воде, конденсируется и возвращается в контур.

Система IC состоит из двух подсистем "A" и "B", завязанных на отдельные баки-конденсаторы. В каждую из подсистем входит по четыре клапана с электроприводом, соответственно, MO-1A…MO-4A и MO-1B…MO-4B.

В условиях нормальной эксплуатации, закрыты клапаны MO-3A и MO-3B, остальные клапаны открыты. Подключение/отсечение подсистем производится за счёт открытия/закрытия этих клапанов.

Нормальный уровень воды в баках-конденсаторах составляет 80%. Сравнение с результатами инспекции 18 октября позволяет прийти к заключению - в ходе аварии подсистема "A" отработала определённым образом, а подсистема "B" работала только на протяжении короткого периода.

От землетрясения до цунами

После землетрясения 11 марта технологический конденсатор был автоматически подключен в 14⁵² по повышению давления в корпусе реактора.

Известно, что после этого обе подсистемы IC были отсечены действиями операторов. Далее давление в корпусе контролировалось до прихода цунами только при помощи включения/отключения подсистемы "A".

Тренд температур технической воды в системе IC.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Как следует из данных, приводимых в тренде, температура технической воды в обеих подсистемах "A" и "B" возросла вследствие теплообмена между паром из первого контура и водой в баках-конденсаторах.

После автоматического подключения подсистемы "A" температура технической воды в ней выросла примерно до 70°C. Далее она продолжала повышаться, и к моменту прихода цунами (около 15³⁰) достигла примерно 100°C.

Техническая вода подсистемы "B" после отключения подсистемы примерно в 15⁰⁰ сохранила температуру порядка 70°C.

Подобное изменение температур согласуется с поведением, которое следовало бы ожидать от действий с системой IC после землетрясения.

Таким образом, к моменту прихода цунами температура технической воды в подсистеме "A" составляла 100°C, а в подсистеме "B" - 70°C. Поглощённое в системе "A" тепло, снятое с пара первого контура, использовалось в основном на нагрев технической воды, и испарения технической воды практически не было.

После цунами

Как уже было сказано, техническая воды в подсистеме "A" к моменту прихода цунами успела только нагреться до температуры кипения, и её убыли за счёт испарения не происходило.

Из этого следует, что снижение уровня технической воды в подсистеме "A", выявленное в октябрьской инспекции, должно объясняться за счёт испарения, происходившего вследствие контакта с паром из первого контура после прихода цунами.

В свою очередь, из этого можно сделать другой вывод. Клапана MO-1A и MO-4A, находящиеся внутри контейнмента, должны были быть закрыты при потере источников постоянного тока, случившейся после цунами. Однако в реальности они, по всей видимости, не были полностью закрыты, хотя процент открытия клапанов остаётся неизвестным.

Известно, что операторы предприняли попытку открыть клапана MO-2A и MO-3A. В результате этой попытки было подтверждено появление пара.

В документе TEPCO данная попытка излагается следующим образом. Операторам удалось временно восстановить подачу постоянного тока. Индикация на щите управления свидетельствовала о том, что клапана MO-2A и MO-3A закрыты. В 18¹⁸ операторы открыли эти клапана и подтвердили появление пара.

Однако в 18²⁵ операторы закрыли клапан MO-3A. Об этом действии неоднократно писалось, причём без объяснения причин. В новом документе TEPCO попыталась объяснить логику поступка следующими аргументами.

1) После открытия клапанов началось испарение технической воды системы IC, однако затем испарение прекратилось. Это могло свидетельствовать о том, что клапана MO-1A и MO-4A были закрыты после потери электропитания.

2) Техническая вода системы IC могла быть потеряна по той или иной причине.

3) Система IC могла находиться в неработоспособном состоянии, а линия для подачи воды в баки-конденсаторы не была сконфигурирована.

После выхода доклада TEPCO в японских СМИ появились дополнения к нему. Из них следует, что директор станции Масао Ёсида и другие члены штаба якобы не были поставлены в известность о факте закрытия клапана MO-3A. Соответствующую информацию они получили только спустя несколько часов.

В 21³⁰ операторы вновь открыли клапан MO-3A и подтвердили факт генерации пара в системе технологического конденсатора. Основанием для действия по открытию клапана TEPCO видит созданную на площадке возможность подавать воду от стационарного пожарного дизельного насоса.

Известно также, что в 20⁴⁹ на БЩУ первого блока было подано напряжение от мобильного генератора. Операторы обратили внимание, что индикатор положения MO-3A ведёт себя нестабильно. Поэтому было решено открыть клапан и непосредственно убедиться в том, что из системы IC идёт пар.

Таким образом, после 21³⁰ состояние клапанов определяется следующим образом.

Подсистема "A"	MO-1A	MO-2A	MO-3A	MO-4A
Положение	Открыт, процент неизвестен	Открыт, полностью	Открыт, полностью	Открыт, процент неизвестен
Подсистема "B"	MO-1B	MO-2B	MO-3B	MO-4B
Положение	Неизвестно	Закрыт, полностью	Закрыт, полностью	Неизвестно

Подтверждение тому, что клапаны MO-2B и MO-3B закрыты, было получено в ходе инспекции 18 октября. Положение клапанов MO-1B и MO-4B до сих пор восстановить не удалось - эти клапана находятся внутри гермообъёма, и доступа к ним нет.

Несмотря на то, что клапан MO-3A был открыт в 21³⁰, функциональность подсистемы "A" была ограничена. Свидетельством тому - уровень воды 65% в баке-конденсаторе подсистемы, выявленный на октябрьской инспекции.

TEPCO предлагает следующие объяснения ограниченной функциональности.

1) В результате перегрева топлива началась пароциркониевая реакция в активной зоне. Выделяющийся водород скапливался в трубопроводах системы IC, ухудшая, тем самым, её способность к отводу тепла от первого контура.

2) Давление в реакторе в определённый момент снизилось. Точное время данного события не определено, однако оно произошло не позднее 03⁰⁰ 12 марта. С падением давления уменьшился и расход пара, образующегося в реакторе. В результате эффективность системы IC снизилась, так как уменьшилось количество пара, проходящего через баки с технической водой.

В тренде температуре технической воды можно видеть данные, полученные после 24 марта, когда была возобновлена запись параметров блока.

Для подсистемы "B" температура воды, которая возвращалась бы в реактор, была измерена как 38°C. Для подсистемы "A" аналогичный параметр составил 140°C. Из данных измерений можно сделать следующие выводы:

1) В подсистеме "B" закрыты полностью как минимум клапана MO-2B и MO-3B. Благодаря этому, горячий пар из первого контура в подсистему не попадал.

2) Для подсистемы "A" очевидно, что все клапана открыты, хотя процент открытия клапанов MO-1A и MO-4A внутри гермообъёма неизвестен. Из первого контура имелся небольшой приток горячего пара, который и нагревал термометр.

Выводы TEPCO

Выводы, сделанные специалистами компании TEPCO, таковы.

1) В период между землетрясением и цунами техническая вода системы IC нагревалась за счёт теплообмена с паром из реактора. Подсистема "B" принимала участие в этом процессе крайне ограниченное время и затем была отсечена от контура действиями операторов.

2) После прихода цунами, техническая вода подсистемы "A" контактировала с паром из реактора и испарялась, причём происходило это в тот период, когда клапаны 2A и 3A были открыты. Уровень воды в подсистеме снизился, но остановился у отметки 60%. Функциональность подсистемы оказалась ограниченной.

3) По данным из трендов, накануне землетрясения уровни были порядка 80% в каждой из подсистем. Уровень воды в баках-конденсаторах подсистем на 18 октября составил 65% для подсистемы "A" и 85% для подсистемы "B". Данные измерений, снятые на пульте управления 3 апреля, равны 63% и 83%. Расхождения с данными инспекции можно объяснить методической погрешностью измерительных средств.

Графики уровней и температур технической воды в обеих подсистемах IC.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Дискуссии

Выход доклада TEPCO привёл к дискуссиям как в японской прессе, так и среди специалистов. Японская экспертная организация JNES представила 9 декабря на организованных регуляторами (NISA) слушаниях свои выводы о влиянии состояния технологического конденсатора на ход аварии.

Доложенные результаты таковы. Если технологический конденсатор подключился бы к охлаждению активной зоны в 16¹⁵, или спустя 45 минут после первого цунами, то удалось бы удержать в стабильном состоянии уровень воды в реакторе и, тем самым, предотвратить расплавление топлива.

Естественно, что этот вывод справедлив только в том случае, если смена смогла бы организовать подкачку технической воды в систему конденсатора.

Если же технологический конденсатор стартовал бы в 18¹⁵, что примерно соответствует первым после цунами попыткам операторов открыть клапана, то топливо к тому моменту было бы уже оголено, и восстановить уровень воды в реакторе было бы невозможно.

Компания TEPCO прокомментировала заключения экспертов в специальном пресс-релизе на своём сайте.

Технологический конденсатор не управлялся и потерял свою функциональность благодаря автоматическому отсечению, вызванному потерей электроэнергии после цунами, считает компания.

Расчётный анализ, сделанный по аварийному коду MAAP, показывает, что уровень воды в реакторе упал за короткое время и достиг в 17⁴⁶ верха активной части топлива. Это произошло вследствие высокого остаточного энерговыделения после останова реактора.

"В дальнейшем питание постоянного тока подсистемы "A" было восстановлено в 18¹⁸, клапана MO-3A и MO-3B были открыты, и мы подтвердили выход пара. В 18²⁵ клапан MO-3A был закрыт, так как выход пара прекратился. Расчёты по MAAP показывают, что на тот момент активная зона была уже оголена".

"Таким образом, наши расчёты позволяют заключить - независимо от того, работал бы или нет технологический конденсатор, активная зона была бы повреждена", - отмечается в пресс-релизе.

"Касаемо действий с технологическим конденсатором. Так как персонал действовал в строгом соответствии с установленными процедурами из эксплуатационной документации, то мы не считаем, что были допущены какие-либо оплошности", - говорят в компании.

Ответ, данный TEPCO, не затрагивает первой части выводов JNES - о возможном спасении блока при запуске системы IC в течение первого часа после цунами. Но известно, что эту тему компания собирается внимательно изучить.

Один из вопросов будет связан с логикой поведения клапанов системы IC. При обесточивании они автоматически закрываются, и поэтому операторы нашли клапаны MO-2A и MO-3A в 18¹⁸ закрытыми.

Данная логика построена в предположении о необходимости предотвратить выход радиоактивных веществ из первого контура при аварии с потерей питания собственных нужд. Однако, как можно предположить из анализа событий на первом блоке Фукусимы, автоматическое закрытие клапанов помешало работе системы аварийного расхолаживания. И возможно, что привело в конечном итоге к расплавлению топлива.

Ключевые слова: АЭС Фукусима Дайичи, Фукусима IC

---

Другие новости:

Таможенники предотвратили вывоз из РФ в Иран натрия-22

В зале вылета "Шереметьево" сработала система "Янтарь".

Контракт с Индией на расширение АЭС "Куданкулам" отложен из-за протестов - источник

Индийская сторона попросила отсрочку.

AREVA объявила список замороженных проектов в сфере ЯТЦ

Приостановки коснутся EREF, Georges Besse-II, MELOX, Comurhex, Trekkopje и Ryst Kuil.

---

---

---

---

Поиск по сайту: