ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Надежность теплообменных аппаратов из "Проектирование теплообменных аппаратов АЭС " К ТА АЭС, как и ко всему комплексу основного оборудования теплоотводящих петель, предъявляются высокие требования по надежности. Выход из строя теплообменного оборудования, приводящий к разуплотнению контуров, так же как ремонт и замена дефектного ТА, требует остановки всей станции. Естественно, что выход из строя ТА является крайне нежелательным. Проектный срок службы целесообразно выбирать равным сроку службы станции, который составляет около 30 лет. Если обеспечение такого срока службы ТА нерационально по техническим или экономическим соображениям, то предусматривается возможность замены его ответственных узлов, определяющих ресурс работы. Замена приурочивается к плановой остановке АЭС на перегрузку или планово-предупредительный ремонт. [c.34] Однако большое число длинномерных труб, соединений, сварных швов, что характерно для трубных пучков ТА, не исключает наличия таких невыявленных производственных дефектов, которые приводят к выходу их из строя. Нельзя, конечно, не учитывать и износовых эффектов. [c.35] Поэтому обычно ТА АЭС выполняются ремонтопригодными. Для этого конструкции наиболее уязвимых узлов, в том числе трубный пучок, должны отвечать соответствующим условиям. Если условия работы радиационно опасны для персонала станции, то, возможно, потребуется обеспечение проведения дистанционно управляемых технологических операций с использованием биологической защиты. Это требование относится, например, к НТО, в которых греющий теплоноситель первого контура радиоактивен. В этом случае особенно важно, чтобы трубный пучок был достаточно простым в изготовлении и компактным, поскольку это облегчает его извлечение для ремонта или замены. Конструкционное исполнение ТА должно обеспечивать полное дренирование теплоносителя первого и второго контуров. [c.35] Большой интерес представляет использование устройств для дистанционного обнаружения неплотности и глушения дефектных труб или секций без извлечения трубного пучка. [c.35] Для ПГ система таких устройств совершенно необходима. Как уже отмечалось ранее, в реакторах типа БН попадание пароводяной смеси в натрий может вызвать крайне тяжелые последствия из-за бурной экзотермической реакции натрия с водой, сопровождающейся образованием щелочи, гидридов, оксида натрия, газообразного водорода. Продукты взаимодействия коррозионно-активны. Скорость реакции такова, что малая течь очень быстро перерастает в большую [14, 15]. [c.35] Такие аварийные ситуации имели место при пусконаладочных работах на АЭС Энрико Ферми , Феникс и АЭС с реакторами PFR и БН-350 [16, 17]. Во всех случаях после такой аварии требуется длительное время для полной очистки контура от загрязнений продуктами реакции натрия с водой, если не была обеспечена быстрая локализация аварии. Локализация осуществляется быстродействующей отсечной арматурой по воде—пару и натрию, а также быстрым дренированием натрия из отсеченной части контура. Срабатывание арматуры осуществляется по сигналу индикаторов течи. [c.35] При больших истечениях воды в натрий образующиеся водородные пузыри могут привести к недопустимому динамическому повышению давления в промежуточном контуре и нарушению оборудования, в том числе и ПТО. Изменения локального давления в контуре при разгерметизации трубок ПГ носят колебательный характер, достигая максимальной амплитуды, равной 3 МПа [18]. Таким образом, проблема заключается в быстродействии системы обнаружения течи, а также отсечной и дренирующей арматуры. [c.35] Не вдаваясь в подробности влияния геометрических, теплотехнических и гидродинамических характеристик ПГ на взаимодействие натрия с водой, можно из общих соображений заключить, что если обеспечить более свободный выход образующихся водородных пузырей , то будут созданы более благоприятные условия выноса продуктов реакции и тепла из области взаимодействия. Поэтому более целесообразно было бы движение натрия в ПГ снизу вверх. В то же время по многим другим причинам необходима организация движения натрия сверху вниз, например для обеспечения подъемного кипения воды на экономайзерном участке, в ПГ с естественной циркуляцией воды, а также для расхолаживания установки в аварийных режимах с естественной циркуляцией в натриевом контуре. В этих случаях потребуются либо большие скорости натрия в ПГ, чтобы обеспечить эффективный вынос продуктов реакции и водородных пузырей вниз, либо ограничение эксплуатации ПГ при малых течах. Контур при этом должен быть организован таким образом, чтобы исключить возможность образования газовых пузырей. [c.36] Для своевременного обнаружения малых течей воды в ПГ с натриевым теплоносителем используются индикаторы течи, регистрирующие появление водорода в контуре. Более подробно с процессами взаимодействия натрия с водой, с системами обнаружения течей и предотвращения аварийных последствий можно ознакомиться в [15, 19]. [c.36] Чтобы смягчить динамические эффекты реакции в натриевом контуре при больших течах воды, например при разрыве теплопередающей трубки, предусматриваются компенсационные газовые объемы. Газовые объемы снабжаются предохранительными клапанами или разрывными мембранами, которые сбрасывают инертный газ, натрий и продукты реакции. При проектировании соединительных линий и линий систем сброса гидравлическое сопротивление обеспечивается таким, чтобы не допустить повышения давления в промежуточном контуре. Для ПГ в однокорпусном исполнении удобно располагать газовый объем непосредственно в верхней части корпуса, поскольку в этом случае получается минимальное гидравлическое сопротивление между любыми точками теплообменной поверхности и компенсационного объема. [c.36] В газоохлаждаемых реакторах в зависимости от количества воды и пара, попадающего в активную зону, может произойти опасное изменение реактивности и недопустимое повышение мощности, а также увеличение давления в контуре. Кроме того, попадание продуктов взаимодействия пароводяной смеси с материалами контура в активную зону может привести к потере работоспособности отдельных конструкционных элементов и нарушению теплоотвода в активной зоне. Вода и пар, попадая в контур, нарушают целостность и теплофизические и механические характеристики теплоизоляции. Например, после попадания воды в первый контур АЭС Форт-Сент-Врейн [20] потребовалась остановка станции более чем на 6 мес для ликвидации последствий аварии. В этих установках истечение большого количества воды из ПГ может вызвать поломку рабочего колеса газодувки при непосредственном попадании воды на лопатки колеса или при резком увеличении плотности перекачиваемой среды. Таким образом, для безаварийной работы ПГ газоохлаждаемых реакторов также является важным обеспечение ПГ быстродействующими дистанционными системами обнаружения течей и локализации их быстродействующей отсечной арматурой по воде—пару, срабатывающей по сигналу индикаторов течей. [c.37] Важным моментом, характеризующим надежность ТА, является конструкционное исполнение теплопередающей поверхности, разделяющей контуры. [c.37] Двухстеночное исполнение существенно снижает коэффициент теплопередачи из-за появления дополнительного термического сопротивления стенки и прослойки. Это снижение в большей степени сказывается на испарительных участках, где велики коэффициенты теплоотдачи, что особенно характерно для натриевых ПГ. Насколько существенную роль могут сыграть добавочные сопротивления, видно из следующего. Площадь поверхности испарительной секции ПГ АЭС БН-350 при прочих равных условиях пришлось бы увеличить примерно в 1,8 раза в елучае применения ртутной прослойки толщиной 1 мм и в 3 раза для гелиевой прослойки толщиной 0,1 мм [18]. [c.38] Вернуться к основной статье