 |
||
|
Системы безопасности АСММ AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 28.02.2016 МАГАТЭ выпустило технический документ, рассматривающий основные соображения по безопасности при проектировании водоохлаждаемых малых модульных реакторов с учётом уроков Фукусимы. Название документа - IAEA-TECDOC-1785 "Design Safety Considerations for Water Cooled Small Modular Reactors Incorporating Lessons Learned from the Fukushima Daiichi Accident". Одна из глав документа посвящена краткому обзору применяемых в современных проектах АСММ систем безопасности.
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.  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 
Ключевые слова: Малая энергетика, Публикации МАГАТЭ, Статьи, Безопасность Другие новости: В адрес трёх бывших топ-менеджеров TEPCO будут выдвинуты обвинения в преступной халатности Судебного процесса в этом году не будет. Деятельность по циклу будет вынесена в компанию "Новая AREVA". БН-800 выдал 555 МВт электрической мощности в энергосистему Урала Следующий этап - 85%. |
Герой дня 
Олег Грудзевич: ускоритель на все руки То, чем мы в реальности занимаемся по данному направлению, я бы назвал отбраковкой. Если материал не стоит при облучении тяжёлыми ионами, значит, он точно не будет стоять и под нейтронами. ИНТЕРВЬЮ
Вадим Беркович МНЕНИЕ
Сергей Сорокин 
|