Презентація учасника VIII Міжнародної літньої ядерної школи, яка пройшла на Рівненській АЕС у липні 2019 року

1. Модернизация системы САОЗ для
более эффективной работы при
аварийных ситуациях
Министерство образования и науки Украины
Одесский Национальный Политехнический Университет
Кафедра АЭС
Выполнил:
ст. 4-го курса Бочаров М.О.
Науч.рук:
Проф.каф. АЭС Королев А.В.

2. Общий анализ работы
• Объект исследования – системы 1-го контура – реактор, система
САОЗ, система КД
• Предмет исследования – схемные решения обеспечивающие
нагрев воды в САОЗ паром из КД
• Целью работы является - повышение эффективности системы
аварийного охлаждения активной зоны
• Для достижения поставленной цели сформулированы
следующие задачи:
• 1. Описание назначения, принципов работы системы САОЗ.
• 2. Описание недостатков системы САОЗ
• 3. Решения по устранению недостатков и повышение
эффективности системы аварийного охлаждения активной зоны

3. Аварийные ситуации приводящие к
срабатыванию системы САОЗ
• Максимальная проектная авария (МПА) — проектная
авария с наиболее тяжелым исходным событием.
• Аварийное расхолаживание реактора -снижение
интенсивности тепловыделения реактора до уровня
при котором не произойдет недопустимого перегрева
наиболее ответственных внутриреакторных
элементов конструкций в случае, если отвод тепла от
АЗ невозможен посредством устройств нормальной
эксплуатации ЯЭУ.

4. Системы аварийного охлаждения (пассивная
часть САОЗ) активной зоны реакторов ВВЭР-
1000 должны обеспечить:
• - температуру оболочек твэлов t<1200 °С;
• - локальную глубину окисления оболочек твэлов <18
% первоначальной толщины стенки;
• - долю прореагировавшего циркония <1 % его массы в
активной зоне.
• сохранность геометрии активной зоны и возможность
выгрузки активной зоны
• подачу раствора борной кислоты с концентрацией 16
г/кг в реактор для охлаждения активной зоны

5. Работа системы САОЗ
• Система аварийного и планового расхолаживания (активная
часть) сможет подавать воду в реактор только при достижении
давления в первом контуре ниже 2 МПа и с задержкой около
35-40 секунд.
• Время запаздывания поступления воды в реактор от системы
аварийного ввода бора может доходить до 80-90 секунд.
• Система гидроаккумуляторов, которая называется также
пассивная часть САОЗ.

6. Условия включения системы САОЗ в
работу
• Давление в гермооболочке Рго > 1,3 кгс/см2
• Разность t насыщения теплоносителя 1 контура и t
теплоносителя горячих петель <10°С;
• По сигналу разрывной защиты 2 контура:
1) при уменьшении давления в паропроводе до 50 кгс/см2 и
ниже;
2) увеличении разности температур насыщения 1 и 2
контуров до 75 °С и более;
3) температуре 1 контура >200 °С.

7. Недостатки системы САОЗ
• Охрупчивание метала корпуса реактора при подаче через
патрубок САОЗ холодной воды.
• Поддержание постоянного нагрева воды в САОЗ.
• Нагрев воды в пароводяном инжекторе для подачи в
реактор её с более высокими температурой и
давлением.
Способы их устранения

8. Принципиальная расчетная схема с
включением инжектора.
YC — реактор,
YP — компенсатор давления,
YT —гидроемкости САОЗ,
YА — горячая петля,
J —инжектор,
1,2 — арматура подключения YP
по пару или по воде,
3 — отсечная арматура YP,
4 — арматура подключения YT

9. Зависимости для расчета подогрева воды с
помощью инжектора
• Для оценки границ работы инжектора по условию времени работы подогрев
воды в инжекторе рассчитаем по балансу теплоты смешиваемых потоков
или
• Тогда температура на выходе инжектора будет равна:
откуда
• здесь Ср — теплоемкость воды;
• h — энтальпия среды;
• GYP, GYT — соответственно расход рабочей среды из YP и воды из YT;
• u — коэффициент эжекции инжектора;

10. Зависимости для расчета времени работы
системы САОЗ по предложенной схеме
• Максимальное время τmax подачи воды в реактор при работе только
системы YТ, оценено через номинальный расход воды из САОЗ (100
т/ч) и суммарного запаса воды:
Время работы схемы будет определяться минимальным значением из
двух ниже представленных соотношений и определяется
коэффициентом инжекции:

11. Результаты расчетов работы схемы с
переменным коэффициентом инжекции
представлены в таблице
№ t(u) GYT GYP u τi
°C - час
1 160 74,64 25,36 2,94 2,37
2 140 77,17 22,83 3,38 2,59
3 120 79,60 20,40 3,90 2,51
4 100 81,95 18,05 4,54 2,44
5 80 82,00 18,00 4,56 2,44
6 60 100,00 0 - 2,0

12. Расчетная зависимость изменения давления на
выходе инжектора от коэффициента эжекции,
привязанная к параметрам системы САОЗ

13. ts
ГЦК
КД
Ограничитель течи
установленный в
трубопроводе
соединяющий КД и ГЦК

14. ГЦК
Схема срывного клапана для установки в
трубопровод соединяющий КД с ГЦК
А А А-А

15. Использование листовых пружин в срывном
клапане

16. Экспериментальная установка

17. Полученные результаты
t ρ ∆ρ ∆m V W W1 W2
°С кг/м3 кг/м3
кг м3
м/год м/с м/с
20 998,2 - - - - - -
40 992,2 6 2160 2,1770 34,6477 0,0096244 0,3546243
60 983,2 9 3240 3,2954 52,4473 0,0145687 0,3562437
80 971,8 11,4 4104 4,2231 67,2126 0,0186702 0,3583271
100 958,4 13,4 4824 5,0334 80,1089 0,0222525 0,3608234
120 943,1 15,3 5508 5,8403 92,9515 0,0258199 0,3637385
140 926,1 17 6120 6,6084 105,1753 0,0292154 0,3670618
160 907,5 18,6 6696 7,3785 117,4327 0,0326202 0,3708043
180 887 20,5 7380 8,3202 132,4198 0,0367833 0,3750648
200 864,7 22,3 8028 9,2841 147,7618 0,0410449 0,3798703
220 840,2 24,5 8820 10,4975 167,0729 0,0464091 0,3853690
240 813,4 26,8 9648 11,8613 188,7788 0,0524386 0,3916661
260 783,6 29,8 10728 13,6907 217,8936 0,0605260 0,3990441
280 750,3 33,3 11988 15,9776 254,2915 0,0706365 0,4078032

18. Полученные результаты
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
50 100 150 200 250 300
ШвидкістьводивпатрубкуКТ,м/с
Температура води в першому контурі, t °C
W1 - скорость при разогреве
W2 - скорость срыва клапана

19. Работа системы САОЗ при аварийном
расхолаживании с использованием
инжектора

20. Работа системы САОЗ при аварийном
расхолаживании с использованием
инжектора
Для определения максимально возможного расхода пара на
инжектор используем формулу
G = 𝑁/𝑟 ,
где 𝑁 − суммарная мощность ТЭНов, 𝑁 = 2520 кВт;
𝑟 − удельная теплота парообразования;
𝐺 − расход пара;

21. Использование штатной системы
электронагревателей КД
P, МПа t, ˚C r, кДж/кг кг/ч кг/с
15,8 346,3386 945,3406 9596,541 2,665706
14 336,6694 1067,215 8500,63 2,361286
12 324,6783 1194,256 7596,363 2,110101
10 310,9995 1317,605 6885,219 1,912561
8 295,0091 1441,531 6293,308 1,748141
6 275,5864 1570,831 5775,288 1,604247
4 250,3575 1713,471 5294,515 1,470699
2 212,3845 1889,762 4800,604 1,333501
1 179,8856 2014,437 4503,492 1,25097
0,1 99,60592 2257,513 4018,581 1,116273

22. Выводы
1. Проанализировано: назначения, принципы работы и недостатки
системы САОЗ.
2. Предложено решение по устранению этих недостатков,
позволяющая направлять в реактор существенно подогретую
воду(до 180°С), с более высоким давлением(до 7,6…7,8 МПа)
используя для этой цели пароводяной инжектор. Кроме этого
существенно продлевается время работы системы САОЗ.
3. Для реализации этого решения предложена и рассчитана
конструкция клапана, позволяющего отсечь КД от ГЦК при МПА.
4. При аварийном расхолаживании реактора можно использовать
штатные ТЭНы расположенные в КД, обеспечивающие
необходимый расход пара на инжектор.

23. Спасибо за внимание!