Задачи системы аварийного охлаждения реактора
Система аварийного охлаждения реактора – это система, которая предназначена для предотвращения развития расплавления активной зоны при потере теплоносителя, когда остаточное тепловыделение в облученном ядерном топливе является причиной резкого увеличения его температуры.
В современных реакторных установках системы аварийного охлаждения решают следующие взаимосвязанные задачи:
- В качестве ответа на определенные отклонения в работе энергоблока за несколько секунд автоматически привести в действие аварийную защиту, быстро заглушить реактор и поддерживать стабильное состояние в активной зоне.
- Обеспечение полного покрытия тепловыделяющих сборок теплоносителем, а также его циркуляцию. При серьезной аварии появляется необходимость в восполнении потери теплоносителя, которые могут быть существенными при больших повреждениях реакторного контура.
- Организация постоянного отвода тепла от активной зоны, поддержание температуры топлива ниже критического значения, которая значительно отличается на периферии тепловыделяющих элементов и в недрах топливных таблеток, что необходимо для предотвращения опасных химических реакций. Данные реакции могут способствовать усилению тепловыделения, разрушению оболочек тепловыделяющих элементов, а также образованию взрывоопасных и горючих газов.
- Обеспечение отвода тепла к конечному поглотителю, не допуская чрезмерного роста давления и температуры внутри внешнего защитного барьера - реакторного здания или контейнмента.
- При развитии аварии - локализация ее последствий, не допуская выхода радиоактивности за пределы защитного барьера.
Состав системы аварийного охлаждения реактора
Система аварийного охлаждения активной зоны предназначена для обеспечения безопасного снятия остаточных тепловыделений с реактора, которые связаны с разрывом трубопроводов первого и второго контуров реакторной установки. К основным аспектам обеспечения аварийного расхолаживания относятся:
- Исключение плавления оболочек тепловыделительных элементов в случае разрыва трубопроводов первого контура, в том числе мгновенного поперечного разрыва главного циркуляционного трубопровода.
- Создание и поддержание подкритичности активной зоны реактора.
- Обеспечение после аварийного расхолаживания реактора.
Типовая схема аварийного охлаждения реактора состоит из активного и пассивного узлов.
Пассивный узел предназначен для быстрого залива активной зоны реакторной установки водой с добавлением борной кислоты в случае разрыва трубопровода первого контура, который приводит к быстрому падению давления и обезвоживанию активной зоны.
В состав пассивного узла входят емкости системы охлаждения активной зоны, которые соединены трубопроводами с корпусом реактора. Половина из них сообщается с выходом активной зоны, а другая половина с входом. На каждом трубопроводе устанавливаются открытые быстрозапорные задвижки, которые исключают попадание азота из емкости в реактор в случае срабатывания системы, а также два обратных клапана, предназначенных для отсекания емкости системы аварийного охлаждения активной зоны реактора от реактора во время нормальной эксплуатации.
Активный узел системы состоит из двух контуров: аварийного впрыска бора и аварийного расхолаживания. Контур аварийного расхолаживания системы необходим для расхолаживания реактора после отработки пассивного узла системы охлаждения. Также данный контур используется для планового расхолаживания реактора по следующей схеме: реактор – теплообменник расхолаживания – насос - реактор. Контур аварийного расхолаживания состоит из насосов аварийного расхолаживания, трубопроводов, арматуры и теплообменников аварийного расхолаживания. Разъемы на входе насосов, соответствующие перекладной арматуре, могут подключаться к трем точкам: к приямку реакторного помещения, к трубопроводу неотключаемой части реактора и к баку аварийного запаса раствора бора. В аварийном режиме контуром осуществляется подача в реактор, под и над активную зону из бака запаса бора. После того, как бак будет опустошен, система переходит на работу по следующей схеме: реактор - приямок реакторного помещения - теплообменник расхолаживания - насос-реактор. Контур аварийного впрыска бора необходим для создания и поддержания подкритичности активной зоны и подпитки в случае аварийного расхолаживания. В состав данного контура входят насосы аварийного впрыска бора, арматура, трубопроводы и бак запаса концентрированного раствора бора.
