Jaderné systémy I (JS1) & Jaderné reaktory a parogenerátory (JR)

Transkript

1 Jaderné systémy I (JS1) & Jaderné reaktory a parogenerátory (JR) Pavel Zácha G3-126 Dispoziční schéma primárního okruhu JE VVER vertikální a horizontální řez 2

2 Reaktorovna a její hlavní technologické systémy 1 Reaktor (R) 2 Parogenerátor (PG) 3 - Kompenzátor objemu 4 - Tlakový zásobník 5 Tlakový zásobník 6 Hlavní cirkulační čerpadlo (HCČ) 7 Barbotážní nádrž 8 Regenerační výměník čištění primárního okruhu (I.O.) 9 Odplyňovač doplňování 10 Odplyňovač bórové regulace 11 Doplňovací čerpadlo 12 Dochlazovač doplňování 13 Chladič doplňování 14 Chladič doplňování 15 Nádrž SAOZ 16 Výměník SAOZ 17 sprchové čerpadlo 18 Čerpadlo havarijního chlazení 19 Čerpadlo havarijního vstřiku kyseliny borité 20 Nádrž SAOZ 21 Čerpadlo čistého kondenzátu 22 Nádrž čistého kondenzátu 23 Nádrž čistého kondenzátu 24 - Výměník systému spalování H 2 25 Kontaktní aparát systému spalování H 2 26 Elektrický ohřívák systému spalování H 2 27 Dmychadlo systému spalování H 2 28 Tlumící nádrž 29 Chladič plynu 30 Chladič odparu 31 Čerpadlo chlazení skladovacího bazénu 32 Výměník chlazení skladovacího bazénu 33 Chladič organizovaných úniků 34 Nádrž organizovaných úniků 35 Čerpadlo nádrže organizovaných úniků 36 Nádrž odpadních vod 37 Čerpadlo odpadních vod 38 Vysokoteplotní mechanický filtr 39 Filtr SVO-2 40 Expander odluhu PG 41 Nádrž slivu vody z PG 42 Čerpadlo slivu vody z PG 43 Regenerační výměník odluhu PG 44 Dochlazovač odluhu PG 45 Chladič slivu vody z PG 46 Čerpadlo vloženého okruhu HCČ 47 Výměník vloženého okruhu HCČ 48 Nádrž demineralizované vody (demivoda) 49 Čerpadlo havarijního napájení PG

3 Systémy navazující TC kontinuální čištění chladiva I.O. TK systém doplňování a bórové regulace TP systém rozvodu dusíku TQ aktivní havarijní systémy a dochlazování I.O. TY systém organizovaných úniků TN systém čistého kondenzátu TF vložený okruh chlazení v hermetické zóně UE10 systém hydrozkoušek a proplachu UE30 systém tlakování barbotážní nádrže YB sekundární strana parogenerátoru YT pasivní systém ochrany AZ reaktoru TV systém odběru vzorků UR systém sběru kyseliny borité TL systém větrání obálky Provozní systémy - systém odvodu tepla z reaktoru (primární okruh) - systém řízení reaktivity - systém čištění vody I.O. (SVO-1) - systém doplňování vody I.O. - borové hospodářství Technologické bezpečnostní systémy - systémy havarijního chlazení AZ - sprchový systém - systém ochrany I.O. od převýšení tlaku (kompenzace objemu) - systém havarijního odvodu paroplynové směsi z I.O. - systém spalování vodíku v kontejnmentu - sytém ochrany II.O. od převýšení tlaku - systém havarijního oddělení PG - systém havarijního napájení PG - systém chlazení důležitých komponent a prostor Ostatní systémy - systém doplňování vody I.O. - systém kontroly řízení - systém výměny paliva - systém skladování vyhořelého paliva

4 Schéma primárního okruhu jaderného bloku s tlakovodním reaktorem Hlavní komponenty: - reaktorová nádoba - parogenerátor(y) Systém odvodu tepla z reaktoru - hlavní cirkulační čerpadla - kompenzátor objemu - hlavní uzavírací ventily - potrubí, armatury - Reaktorová nádoba VVER-440 PWR

5 Reaktorová nádoba Reaktorová nádoba Víko tlakové nádoby Koš AZ

6 Regulace výkonu reaktoru 11 Regulace výkonu reaktoru - pohony řídících tyčí

7 Parogenerátor Horizontální PG (VVER) Parogenerátor Vertikální PG (PWR)

8 Horizontální vs vertikální PG Parogenerátor Výhody: rozdělovací element válcové komory (pevnostně výhodnější, menší pnutí) menší korozní problémy v místě spoje trubka-rozdělovací element separace páry přirozenou sedimentací pomocí gravitačního účinku Nevýhody: velký zastavěný půdorys horší objemový ukazatel (více než 2x menší max. výkon oproti vertikálním PG) vyšší investice nutno jako celek montovat v závodě a dopravovat jako celek Hlavní cirkulační čerpadlo - radiální odstředivé 1. hermetická bezucpávková (zapouzdřená) čerpadlo a elektromotor uloženy v hermetickém tlakovém obalu menší výkony (v SSSR používáno u starších VVER-440 do r. 1978) rotor se pohybuje ve vodě výhody: - není narušena hermetičnost I.O. téměř nulový únik rad. vody nevýhody: - nízká účinnost (60-65%) způsobeno zejména třením rotoru ve vodě - elektromotor v radioaktivní vodě (znesnadňuje způsob oprav) - malá setrvačná hmota (doběh 2-3s) nutný vysoce spolehlivý systém napájení elektromotorů (elektrický doběh v havarijních režimech) - vyšší hmotnost

9 Hlavní cirkulační čerpadlo - radiální odstředivé 2. ucpávková s řízeným průsakem - elektromotor umístěn vně hermetického obalu - pro větší výkony (novější VVER-440, všechny VVER-1000, větší PWR), - hřídel utěsňovaný systémem hydromechanických ucpávek, zahlcování čistou vodou, setrvačník, - výhody: - velká setrvačná hmota rotujících částí (doběh 120 až 130s) - účinnost o 15% vyšší než u bezucpávkových čerpadel (odpadají ztráty třením rotoru ve vodě) - rotor není v hermetickém prostoru, tj. není v radioaktivní vodě (snadnější chlazení i opravy) - nevýhody - nutnost těsnění rotujícího hřídele Hlavní cirkulační čerpadlo Porovnání jednotlivých druhů HCČ používaných na reaktorech VVER

10 Hlavní uzavírací ventil armatury dělíme dle účelu na: - uzavírací - regulační - pojistné uzavírací ventil / šoupátko: - klínový uzávěr, 2 talíře (2), 2 sedla (15) - otevírání pomocí elektromotoru - tlak zabezpečován kuželkou (3) pomocí pružiny (16) - v uzavřené poloze je ventil utěsňován vodou (vtlačována do středního volného prostoru) zabraňuje se unikání chladiva zavřeným šoupátkem do odstavené smyčky - ovládání automatické řídícím a regulačním systémem (až 78s) nebo ručně - hmotnost 7,2t Kompenzátor objemu slouží k: - vyrovnání tlakových změn v I.O. vyvolaných tepelnými dilatacemi chladiva - udržení tlaku I.O. při větších výkyvech ze strany zařízení I.O. nebo II.O. - ochraně I.O. v havarijních režimech při prudkém nárůstu tlaku připojen k jedné z horkých větví I.O. reguluje se: - tlak vody a) působí na regulační ventil (přívod vody ze studené větve do rozprašovacího zařízení) b) autotransformátor regulačních topných článků - hladiny vody - činnost doplňovacího čerpadla řízeného regulátorem

11 Kompenzátor objemu podle typu polštáře dělíme KO na: KO s plynným polštářem (N, Ar) - používán u 1. generace reaktorů - pronikání dusíku do chladiva vznik kyseliny dusičné a dusné vznik koroze - 1,5-2x větší objem oproti KO s parním polštářem - problémy s těsností pojistných ventilů (namrzání) KO s parním polštářem - dnes nejrozšířenější - ve skutečnosti se jedná o kombinaci parního (za provozu) a plynného polštáře (při najíždění / odstavování, kdy se snižují teploty a tlaky v I.O.) funkčnost KO - při malých změnách tlaku princip udržování stavu nasycených par - při větších změnách tlaku slouží elektroohříváky a sprchový systém elektroohříváky ohřevem zvyšují teplotu chladiva v KO dochází k odpařování zvětší se objem par zvýší se tlak sprchový systém aktivuje se při výraznějším vzrůstu tlaku ochladí parní polštář - část par zkondenzuje sníží se objem a tlak - při extrémním zvýšení tlaku v I.O. slouží pojistný uzel, který začne přepouštět páru do barbotážní nádrže Kompenzátor objemu konstrukce KO (VVER-440): uhlíková ocel s antikorozní výstelkou z austenitické oceli elektroohříváky (108 ks 1,62 MW) rozděleny do 5-ti skupin dle způsobu zapínání (spojité řízení tlaku; pro přechodové stavy najíždění / odstavování, poruchy) sprchovací zařízení přívod chladiva ze studené smyčky (DN100) a jeho rozstřik (vstřikovací hrdlo / trysky) tepelný štít chrání stěny nádoby proti ostříknutí studenou vodou vývod páry a plynů do barbotážní nádrže průlez Kompenzátor objemu reaktoru VVER-440

12 Kompenzátor objemu Porovnání kompenzátorů objemu VVER-440 a VVER-1000 Barbotážní nádrž celý systém kompenzace objemu se skládá z: - nádoby KO - barbotážní nádrže (BN) - odlehčovacího ventilu - dvou pojistných ventilů - spojovacího potrubí a armatury v případě, že tlak v I.O. vzroste nad povolenou mez, je otevřen pojistný ventil a část páry z KO je vyfouknuta do BN barbotážní nádrž - směšovací kondenzátor (pára-voda). Pára probublává studenou vodou čímž kondenzuje a zároveň vodu ohřívá kondenzačním teplem. V případě nárůstu tlaku v barbotážní nádrži praskne pojišťovací membrána a část páry z barbotážní nádrže unikne do hermeticky uzavřeného prostoru, ve kterém je nádrž umístěna

13 Barbotážní nádrž velikost BN dána množstvím páry, které se z KO může za daných podmínek odfouknout (např. 2x70s 4,2t páry) parametry pro VVER-440: otevírací tlak pojistného ventilu 14,5 MPa hltnost pojistného ventilu 108 t/h teplota vody v BN 40 C objem vody cca 11m 3 objem dusíku cca 7m 3 tlak, při němž dojde k protržení membrány BN 1,45 MPa Pomocné systémy bezprostředně připojené k I.O. Systémy, bez nichž je provoz I.O. vyloučen systém kompenzace objemu plíce systém kontinuálního čištění vody I.O. ledviny systém doplňování vody do I.O. systém borového hospodářství kontinuální řízená infuze

14 Ostatní pomocné systémy Nejsou přímo spojené s I.O. a) zpracování a ukládání tekutých rad. odpadů b) ventilační a filtrační systémy (plynné rad. odpady) c) transportní, manipulační a skladovací systémy paliva d) ukládání vyhořelého jaderného paliva e) vložené okruhy (chlazení radioaktivních vod) f) dozimetrické systémy Ostatní pomocné systémy Transportní, manipulační a skladovací systémy paliva Systém manipulace s palivovými kazetami odstavení reaktoru zaplavení šachty reaktoru vodou otevření hradítka mezi šachtou r. a bazénem vyhořelého paliva (BVP) otevření víka reaktoru (8) vlastní výměna palivových kazet zavážecím strojem...

15 Ostatní pomocné systémy Ukládání vyhořelého jaderného paliva Bazény vyhořelého paliva (BVP) mokré skladování vyhořelé=použité min. po dobu 5-7 let Čerenkovovo záření Ostatní pomocné systémy Ukládání vyhořelého jaderného paliva Bazény vyhořelého paliva (BVP) kompaktní skladovací mříže pro palivo - na JETE pro 9 tříletých kampaní + havarijní vyvezení BVP u VVER-1000: - B03+B01=846 m 3 - B02=198m 3

16 Ostatní pomocné systémy Ukládání vyhořelého jaderného paliva Mezisklad vyhořelého/použitého paliva suché skladování kontejnery - pro VVER 440: CASTOR 440/84 - po naplnění 116t)