Системы безопасности АЭС с реактором ВВЭР-1000 Сергей Александрович Беляев Томский политехнический университет Теплоэнергетический факультет Кафедра Атомных и тепловых электрических станций

Безопасность Безопасность – состояние защищенности жизненно важных интересов личности, общества и государства от внутренних и внешних угроз. Закон РФ «О безопасности» Безопасность АС, ядерная и радиационная – свойство АС при нормальной эксплуатации и нарушениях нормальной эксплуатации, включая аварии, ограничивать радиационное воздействие на персонал, население и окружающую среду установленными пределами.

В проекте АС должны быть предусмотрены технические средства и организационные меры, направленные на предотвращение проектных аварий и ограничение их последствий и обеспечивающие безопасность при любом из учитываемых проектом исходном событии * с наложением в соответствии с принципом единичного отказа одного независимого от исходного события отказа любого из следующих элементов систем безопасности: активного элемента или пассивного элемента, имеющего механические движущиеся части, или одной независимой от исходного события ошибки персонала. *

Принципиальная схема физических барьеров для предотвращения выхода радиоактивных продуктов

Проектная авария – авария, для которой проектом определены исходные события и конечные состояния и предусмотрены системы безопасности, обеспечивающие с учетом принципа единичного отказа систем безопасности или одной, независимой от исходного события ошибки персонала ограничение ее последствий установленными для таких аварий пределами. Проектная авария – авария, для которой проектом определены исходные события и конечные состояния и предусмотрены системы безопасности, обеспечивающие с учетом принципа единичного отказа систем безопасности или одной, независимой от исходного события ошибки персонала ограничение ее последствий установленными для таких аварий пределами. Запроектная авария – авария, вызванная не учитываемыми для проектных аварий исходными событиями или сопровождающаяся дополнительными по сравнению с проектными авариями отказами систем безопасности сверх единичного отказа, реализацией ошибочных решений персонала. Запроектная авария – авария, вызванная не учитываемыми для проектных аварий исходными событиями или сопровождающаяся дополнительными по сравнению с проектными авариями отказами систем безопасности сверх единичного отказа, реализацией ошибочных решений персонала. Тяжелая запроектная авария – запроектная авария с повреждением твэлов выше максимального проектного предела, при которой может быть достигнут предельно допустимый аварийный выброс радиоактивных веществ в окружающую среду. Тяжелая запроектная авария – запроектная авария с повреждением твэлов выше максимального проектного предела, при которой может быть достигнут предельно допустимый аварийный выброс радиоактивных веществ в окружающую среду.

Согласно обновленным нормативам для новых проектов АЭС рекомендуется достижение улучшенных показателей безопасности: суммарная частота плавления активной зоны менее (1/год); частота предельного аварийного выброса менее (1/год). 1. Средняя суммарная частота повреждения активной зоны для внутренних исходных событий 3.39*10 -6 (1/год) 2. Суммарная частота предельного аварийного выброса 6,3*10 -8 (1/год) Значения расчетных величин ВАБ Тяньванской АЭС с ВВЭР-1000 нового поколения (АЭС-91/99)

Для нового проекта АЭС с ВВЭР (проект АЭС- 2006) применены новые решения с целью повышения безопасности. 1. Система пассивного отвода тепла от парогенераторов. 2. Система пассивного отвода тепла от защитной оболочки. 3. Баки-приямки под защитной оболочкой.

Система пассивного отвода тепла от парогенераторов (СПОТ ПГ) предназначена для управления запроектными авариями, такими как полное обесточивание станции, полная потеря питательной воды, и для смягчения последствий для аварий с малой течью теплоносителя из первого контура. Основное назначение системы – предотвращение плавления активной зоны при указанных авариях, т.е. перехода ЗПА в тяжелую фазу. Другая важная функция системы – уменьшение радиоактивных последствий аварий с течью из первого контура во второй. Кроме того, наличие СПОТ ПГ позволяет упростить активную систему безопасности – аварийного отвода тепла от 2 контура, исключив разнотипное оборудование в каналах, упростив обслуживание, тестирование и ремонт. Система пассивного отвода тепла от парогенераторов (СПОТ ПГ)

Рис. 1. Принципиальная схема СПОТ ПГ и СПО ЗО Рис. 1. Принципиальная схема СПОТ ПГ и СПО ЗО 1 – баки аварийного отвода тепла; 2 - паропроводы; 3 – трубопроводы конденсата; 4 – клапаны СПОТ ПГ; 5 – теплообменники-конденсаторы СПОТ- ЗО; 6 – парогенераторы; 7 – отсечная арматура 1 – баки аварийного отвода тепла; 2 - паропроводы; 3 – трубопроводы конденсата; 4 – клапаны СПОТ ПГ; 5 – теплообменники-конденсаторы СПОТ- ЗО; 6 – парогенераторы; 7 – отсечная арматура Рис. 2. ЗПА с полным обесточиванием. Температура поверхности наиболее энергонапряженного твэла Рис. 2. ЗПА с полным обесточиванием. Температура поверхности наиболее энергонапряженного твэла 1 – с работой СПОТ ПГ; 2 – без работы СПОТ ПГ 1 – с работой СПОТ ПГ; 2 – без работы СПОТ ПГ

Система пассивного отвода тепла от защитной оболочки (СПОТ ЗО) Назначение данной системы - долговременный отвод тепла от защитной оболочки при любых ЗПА, в том числе связанных с полным обесточиванием и отказом спринклерной системы. Принципиальная схема системы представлена на Рисунке 1 и включает в себя теплообменники-конденсаторы, расположенные в верхней части объема контейнмента и связанные трубопроводами с баками аварийного отвода тепла (БАОТ).

Баки-приямки под защитной оболочкой Как было сказано выше, одним из путей снижения вероятности отказа активной части САОЗ и спринклерной системы является перенос баков запаса воды под защитную оболочку и совмещение их функций с функциями приямков. В этом случае вся вода, поступающая в контейнмент при авариях (вода из разрывов контуров, вода из спринклерной системы, сконденсировавшийся пар и т.п.) собирается в баках- приямках, расположенных внизу защитной оболочки, и отбор воды на насосы САОЗ и спринклерной системы осуществляется непосредственно из них. Другим положительным эффектом от включения в проект баков-приямков под защитной оболочкой является возможность организации подачи воды в УЛР в течение, как минимум, 72 часов без внешних источников энергоснабжения. Предложенная схема подвода воды к УЛР показана на следующем слайде.

Принципиальная схема подвода воды к устройству локализации расплава 1 - реактор; 2 – устройство локализации расплава; 3 – топливный бассейн; 4 – шахта ревизии внутрикорпусных устройств; 5 – баки-приямки; 6 – трубопровод подачи воды на поверхность расплава; 7 – трубопровод подачи воды в теплообменник УЛР При тяжелой аварии расплав активной зоны поступает в корзину УЛР, где происходит его взаимодействие с жертвенным материалом. Отвод тепла от расплава осуществляется водой, циркулирующей через теплообменник УЛР и подаваемой на поверхность расплава.