Новые системы безопасности атомной электростанции 'ВВЭР-ТОИ'
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ОБНИНСКИЙ ИНСТИТУТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ - филиал
федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ"
Реферат по дисциплине
на тему: "Новые системы безопасности АЭС ВВЭР-ТОИ"
Обнинск 2015
ВВЭР-ТОИ (В-510) - типовой оптимизированный и информатизированный проект двухблочной АЭС с реактором ВВЭР-1300 (водо-водяной энергетический реактор), выполняемый в современной информационной среде и в соответствии с требованиями ядерной и радиационной безопасности. Разработка типового Проекта энергоблока АЭС большой мощности, способного конкурировать с активно развивающимися и признанными лидерами в области атомной энергетики по всем показателям: в части технических решений, технико-экономических характеристик энергоблока, решений по безопасности, сроков сооружения АЭС. Создание и внедрение в ходе реализации Проекта современных информационных технологий конструирования, проектирования и управления информацией по объекту на всех стадиях его жизненного цикла. Актуализация нормативно-правовой базы в части устранения устаревших и сдерживающих развитие положений для обеспечения возможности применения в Проекте инновационных технологий проектирования и сооружения.
Защита населения и окружающей среды
Обеспечение радиационной безопасности организуется и осуществляется в целях предотвращения недопустимого воздействия источников ионизирующего излучения на персонал, население и окружающую среду в районе размещения АЭС. Концепция по обеспечению радиационной и ядерной безопасности в проекте "ВВЭР-ТОИ" основана на:
·требованиях отечественных действующих правил и норм по безопасности в области атомной энергетики применительно к специфике разрабатываемого энергоблока с учетом их дальнейшего развития;
·современной философии и принципах безопасности, выработанных мировым ядерным сообществом и закрепленных в нормах безопасности МАГАТЭ;
·публикациях Международной консультативной группы по ядерной безопасности (INSAG), требованиях EUR;
·комплексе отработанных и проверенных эксплуатацией технических решений с учетом работ по их совершенствованию, направленных на устранение выявленных в процессе эксплуатации "слабых звеньев";
·верифицированных и аттестованных расчетных методах, кодах и программах, отработанной методологии анализа безопасности, достоверной базе данных;
·организационных и технических мерах по предотвращению и ограничению последствий тяжелых аварий, которые разработаны по результатам исследований в области тяжелых аварий;
·опыте разработки установок нового поколения повышенной безопасности;
·обеспечении низкой чувствительности к ошибкам и ошибочным решениям персонала;
·обеспечении низких рисков значительных выбросов радиоактивных веществ при авариях;
·обеспечении возможности выполнения функций безопасности без подвода энергии извне и управления через интерфейс "человек-машина";
Барьеры безопасности
В проекте "ВВЭР-ТОИ" реализованы следующие принципы современной концепции многократной глубоко эшелонированной защиты:
·создание ряда последовательных барьеров на пути выхода в окружающую среду накопленных при эксплуатации радиоактивных продуктов. Для АЭС с реакторами ВВЭР такими барьерами являются ядерное топливо (топливная матрица и герметичные оболочки твэлов), границы контура теплоносителя, охлаждающего активную зону реактора (корпус реактора, компенсаторы давления, главные циркуляционные насосы, коллекторы парогенераторов, трубопроводы первого контура и соединенных с ним систем, теплообменные трубки парогенераторов) и герметичные ограждения помещений, внутри которых размещено оборудование и трубопроводы реакторной установки;
·высокий уровень надежности за счет реализации специальных требований к обеспечению и контролю качества при конструировании, изготовлении и монтаже, поддержание достигнутого уровня при эксплуатации за счёт проведения контроля и диагностики (непрерывных или периодических) состояния физических барьеров и устранения обнаруженных дефектов, повреждений и отказов;
·создание защитных и локализующих систем, предназначенных для предотвращения повреждений физических барьеров, ограничения или снижения размеров радиационных последствий при возможных нарушениях пределов и условий нормальной эксплуатации и аварийных ситуаций.
Защита от внешних воздействий
Внешние природные и техногенные воздействия, характеризующие условия площадки, принимаются с учетом обеспечения возможности строительства АЭС с энергоблоком ВВЭР-ТОИ в различных природно-географических регионах, а также в регионах, характеризующихся различными техногенными воздействиями.
Наиболее значимыми воздействиями, параметры которых существенно повлияли на технические решения проекта "ВВЭР-ТОИ", являются:
·сейсмические воздействия;
·воздействия, связанные с падением самолета;
·воздействие внешней воздушной ударной волны;
·наводнения и штормы;
·ураганы и смерчи.
Системы и элементы АЭС в составе базового варианта проекта разработаны исходя из следующих природных и техногенных проектных воздействий:
·максимального расчетного землетрясения (МРЗ) до 8 баллов по шкале MSK-64 с максимальным горизонтальным ускорением на свободной поверхности грунта 0,25g;
·проектного землетрясения (ПЗ) до 7 баллов по шкале MSK-64 с максимальным горизонтальным ускорением на свободной поверхности грунта 0,12g;
·падения самолета массой 20 т со скоростью 215 м/с в качестве проектного исходного события;
·падения тяжелого самолета массой 400 т со скоростью 150 м/с в качестве запроектного исходного события с учетом возгорания топлива; для этого события проект обеспечивает отсутствие выхода радиоактивных веществ в окружающую среду;
·внешней ударной волны с давлением сжатия во фронте 30 кПа и продолжительностью фазы сжатия до 1 с;
·расчетной максимальной скорости ветра до 56 м/с.
Особое внимание в рамках реализации Проекта "ВВЭР-ТОИ" отводится повышению безопасности энергоблока. В Проекте реализован полный комплекс технических решений, позволяющих обеспечить безопасность АЭС и исключить сверхнормативный выход радиоактивных веществ в окружающую среду в условиях внешних (природных и техногенных) воздействий в сочетании с внутренними исходными событиями и дополнительными отказами. Концепция обеспечения безопасности основана на применении систем безопасности (СБ), использующих разные принципы работы: активные и пассивные. При этом все функции безопасности обеспечиваются независимой работой активных и пассивных систем безопасности.
Таблица 1 Таблица систем безопасности энергоблока "ВВЭР-ТОИ"
Активная часть системы охлаждения активной зоны (САОЗ) высокого давленияДвухканальная активная система (2 канала по 100%)Активная часть САОЗ низкого давленияДвухканальная активная система (2 канала по 100%)Система аварийного ввода бораДвухканальная активная система (2 канала по 100%)Система аварийного расхолаживания парогенератора (ПГ)Замкнутая активная двухканальная система (2 канала по 100%)Пассивная часть САОЗ (ГЕ-1)Пассивная четырехканальная система (4 канала по 33%)Система пассивного залива активной зоны (ГЕ-2, ГЕ-3)Пассивная четырехканальная система (4 канала по 33%)Система пассивного отвода тепла (СПОТ)Пассивная четырехканальная система (4 канала по 33%) с двумя охлаждаемыми воздухом теплообменниками в каждом каналеПассивная система фильтрации из межоболочечного пространства (ПСФ)Пассивная четырехканальная система (4 канала по 33%) с фильтрационной установкой
Активная часть системы охлаждения активной зоны (САОЗ)
Активная часть САОЗ предназначена для поддержания безопасного уровня теплоносителя в активной зоне реакторной установки и бассейне выдержки и отвода остаточных тепловыделений в режимах с течами теплоносителя из первого контура.
Система аварийного ввода борного концентрата
Выполняет функцию перевода реакторной установки в подкритическое состояние.
Система аварийного расхолаживания парогенераторов
Предназначена для отвода остаточных тепловыделений активной зоны реактора и расхолаживания реакторной установки в аварийных ситуациях путем конденсации пара из парогенераторов в теплообменнике, охлаждаемом водой промконтура, и возврата конденсата в ПГ.
Система пассивного залива активной зоны
Система пассивного залива активной зоны является пассивной частью системы аварийного охлаждения активной зоны САОЗ, в своем составе имеет гидроемкости первой, второй и третьей ступени. Гидроемкости первой ступени необходимы для аварийного залива активной зоны реактора раствором борной кислоты при давлении в первом контуре менее 5,9 МПа.
Система гидроемкостей второй ступени предназначена для поддержания запаса теплоносителя в первом контуре, необходимого для надежного отвода тепла от активной зоны реактора при падении давления в первом контуре ниже 1,5 МПа.
Система гидроемкостей третьей ступени (ГЕ-3) предназначена для поддержания уровня теплоносителя в активной зоне реактора при запроектных авариях с течами первого контура и отказом активных систем безопасности после исчерпания запаса борного раствора в ГЕ-2.
Система пассивного отвода тепла
Система пассивного отвода тепла предназначена для длительного отвода остаточных тепловыделений реактора, в том числе и в условиях отсутствия всех источников электроснабжения, включая аварийные, как при плотном первом контуре, так и при течах.
Учет внешних воздействий природного и техногенного происхождения
Строительные конструкции зданий и сооружений, а также оборудование, технологические трубопроводы, другие коммуникации и конструкции АЭС с ВВЭР-ТОИ рассчитаны с учетом возможности восприятия сейсмических воздействий до 8 баллов по шкале MSK-64. С целью обеспечения возможности размещения АЭС на площадках, характеризующихся более высокими параметрами сейсмических воздействий, предусмотрена возможность, без существенного изменения объемно-планировочных, трассировочных и других принципиальных конструктивных решений, восприятия сейсмических воздействий до 9 баллов по шкале MSK-64. энергоблок атомный реактор авария
Защита от падения самолета
Одним из дополнительных преимуществ Проекта являются решения в части восприятия воздействия от падения как военного самолета массой 20 т, так и тяжелого самолета массой до 400 т. Разработанные компоновочные решения обеспечивают снижение динамических воздействий на оборудование внутри здания реакторного отделения и отсутствие выхода радиоактивных веществ в окружающую среду. Для этого внешние защитные конструкции отделены деформационным швом и межоболочечным пространством от внутренних конструкций здания с целью исключения непосредственной передачи динамических воздействий на внутренние конструкции и элементы АЭС.
Обеспечение водородной взрывозащиты
Система локализации и охлаждения расплава активной зоны реактора
Для удержания радиоактивных веществ в границах локализации в подреакторной шахте установлено устройство локализации расплава (УЛР), или "ловушка" расплава, предназначенное для локализации и охлаждения расплава активной зоны реактора в случае возникновения тяжелых запроектных аварий, которые могут привести к повреждению активной зоны реактора. "Ловушка" позволяет сохранить целостность защитного барьера и тем самым исключить выход радиоактивных веществ в окружающую среду даже при гипотетических запроектных авариях.
Повышение устойчивости энергоблока "ВВЭР-ТОИ" к экстремальным воздействиям
Для повышения устойчивости АЭС к маловероятным, гипотетическим событиям, подобным тем, что имели место на АЭС "Фукусима", и увеличения длительности автономности АЭС при запроектных авариях, в Проекте "ВВЭР-ТОИ" реализован ряд дополнительных технических мер, в первую очередь направленных на отвод тепла от бассейна выдержки и ограничение роста давления внутри защитной оболочки (ЗО). Для увеличения длительности автономности АЭС при исходных событиях, связанных с потерей плотности первого контура, приняты меры по обеспечению подпитки реактора для отвода тепла от активной зоны за счет применения активного альтернативного контура отвода тепла во внешнюю среду, с использованием имеющегося оборудования систем безопасности и дополнительных технических средств (рис.). Также обеспечен контроль в длительной перспективе параметров безопасности и других параметров, позволяющих иметь объективную информацию о состоянии энергоблока.
Вероятностный анализ безопасности
По итогам принятых решений по обеспечению безопасности энергоблока "ВВЭР-ТОИ" был выполнен вероятностный анализ безопасности (ВАБ). По полученным значениям анализа безопасности можно сделать вывод о том, что для Проекта "ВВЭР-ТОИ" обеспечен более высокий уровень безопасности по сравнению с другими проектами, в особенности принимая во внимание консерватизм в оценке частот инициирующих событий запроектных аварий. Результаты проведенного анализа подтверждают, что в Проекте обеспечено выполнение всех основных инженерных принципов современной концепции глубокоэшелонированной защиты. Также результаты анализа позволяют утверждать, что требование ТЗ по частоте ПАЗ выполнено со значительным запасом.