содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

1.2.

Схемы АЭС с реакторами, охлаждаемыми жидким металлом

Основной особенностью АЭС с реакторами-размножителями, охлаждаемыми жидким металлом, является исключение возможности контакта радиоактивного жидкометаллического теплоносителя с водой, для чего схему выполняют трехконтурной (с жидкометаллическим промежуточным контуром).

Первый контур предназначается для снятия тепла с реактора и передачи его теплоносителю второго контура. В качестве теплоносителя в первом и втором контурах, как правило, используется

натрий. Первый циркуляционный контур состоит из активной зоны и зоны воспроизводства реактора, теплообменников и насосов, связанных между собой каналами, по которым циркулирует теплоноситель.

На действующих и строящихся АЭС с реакторами, охлаждаемыми жидким металлом, применяются два конструкционных варианта первого контура. В одном варианте (рис. 1.2) контур циркуляции теплоносителя состоит из нескольких петель и оборудование располагается в индивидуальных корпусах, соединенных трубопроводами; такая компоновка называется петлевой или контурной. Во втором варианте все оборудование первого контура размещается в едином прочном корпусе — интегральная (баковая, погружная) компоновка (рис. 1.3).

Циркуляция теплоносителя первого контура в установке БН-600 (интегральная компоновка) осуществляется тремя главными циркуляционными насосами, с напора которых по напорным трубопроводам Ду 600 натрий поступает в напорную камеру реактора, где поток распределяется по тепловыделяющим сборкам активной зоны и зоны воспроизводства. Часть расхода натрия из напорной камеры поступает на охлаждение корпуса реактора, ячеек хранилища ТВС и внутрибаковой биологической защиты и собирается в общей смесительной полости реактора.

Пройдя активную зону реактора, натрий с температурой 550 °С поступает в шесть параллельно включенных промежуточных теплообменников через кольцевой зазор в защите вокруг активной зоны. Натрий первого контура проходит сверху вниз в межтрубном пространстве теплообменников и выходит при температуре 377°С, затем входит в три переливные камеры, откуда направляnется в насосы, которые подают его обратно в реактор.

Рис. 1.2. Схема циркуляции теплоносителя первого и второго контуров установки БН-350:
1 — реактор; 2 — промежуточный теплообменник; 3 — циркуляционный насос первого контура; 4 — пароперегреватель; 5 — выход перегретого пара; 6 — вход питательной воды; 7 — циркуляционный насос второго контура; 8 — испаритель парогенератора
 

Рис. 1.3. Принципиальная схема первого и второго контуров установки БН-600:
 

Уровень натрия в реакторе превышает уровень в баке насосов' на величину гидравлических потерь на трассе реактор — насос. Газовые объемы в реакторе и насосах сообщены между собой, заполнены инертным газом (аргоном) и выполняют роль газовых объемов компенсаторов давления. Давление газа и уровень в баке насоса выбраны из условия создания противокавитационного подпора на колесе главных циркуляционных насосов. Напор главных циркуляционных насосов определяется гидравлическими потерями на трассе насос — выходная камера реактора и разностью высотных отметок между колесом насоса и свободным уровнем в реакторе.

Нормальную работу первого контура обеспечивают вспомогательные системы очистки, приготовления, хранения, подачи и приема натрия, газовая система первого контура, система охлаждения выгружаемого топлива, система обогрева и т. д.

Система очистки натрия предназначается для контроля и поддержания заданного качества теплоносителя. Необходимость очистки жидкометаллического теплоносителя (в большинстве случаев имеют в виду очистку от кислорода) определяется главным образом, во-первых, возможностью забивания сечений окислами, особенно узких проходов для теплоносителя (например, в тепловыделяющих сборках с твэлами), во-вторых, повышенным содержанием кислорода в натрии, что усиливает коррозию и ускоряет массоперенос. Система очистки включает в себя фильтры-ловушки для очистки натрия, рекуператоры для уменьшения мощности холодильника фильтра-ловушки, вентили-индикаторы наличия примесей и трубопроводы с арматурой. В зависимости от принципиальной схемы первого контура циркуляция натрия через фильтры-ловушки и вентили-индикаторы может осуществляться за счет либо перепада, создаваемого ГЦН, либо специальных насосов системы очистки.

Система приготовления и предварительной очистки натрия служит для дополнительной очистки жидкого металла перед подачей его в контур. Поступающий на АЭС натрий загружают в электрообогреваемые сливные баки и пропускают через холодные ловушки, пока содержание кислорода в нем не станет меньше 0,005 %. Кислород непрерывно контролируется индикаторами. Циркуляция натрия по схеме сливной бак — холодная ловушка осуществляется обычно электромагнитными насосами. Сливной бак трубопроводами связан с нижними точками оборудования первого контура, а также с газовой системой. Дренирование циркуляционного контура осуществляется самотеком (за счет статического напора), заполнение — насосами.

Большая химическая активность натрия по отношению к кислороду воздуха обусловила применение инертного газа, исключающего непосредственный контакт расплавленного натрия с воздухом. Все натриевые системы выполняются герметичными, а газовые полости над теплоносителем заполняются осушенным и очищенным

от кислорода газом, не взаимодействующим с натрием при рабочих температурах (аргон, гелий).

Аргон нашел наибольшее применение в реакторах. Он не взаимодействует с натрием и практически не растворяется в нем во всем рабочем диапазоне температур. Аргон легко удерживается в контуре, так как его плотность несколько больше, чем у воздуха, что облегчает создание инертной атмосферы за счет поддува при ремонтах или разуплотнения контура.

Газ, подаваемый в газовые подушки контуров, должен иметь низкое содержание кислорода и влаги. Для очистки газа его пропускают через химически активные поглотители.

В состав газовой системы кроме газовых объемов реактора, насосов и другого оборудования входят газовые баллоны-ресиверы объемом 4—5 м3 при давлении до 20 МПа, ловушки паров натрия, устанавливаемые на газовых линиях, сообщающиеся «горячие» газовые объемы, система очистки газа.

Жидкометаллические теплоносители имеют температуру плавления значительно выше комнатной (t = 97,8 °С). Поэтому для обеспечения разогрева контуров перед заполнением натрием и поддержания его в горячем состоянии служит система газового разогрева, включающая газодувки, подогреватели, а также внутренние и наружные камеры обогрева корпуса реактора и другого оборудования. Обогрев вспомогательных систем с натрием осуществляется, как правило, электронагревательными элементами. Охлаждение холодильников фильтров-ловушек производится воздухом или сплавом натрий — калий.

Параметры первого контура контролируются системой, включающей в себя ионизационные камеры, датчйки температуры, давления, электромагнитные расходомеры, датчики числа оборотов ГЦН, нагрузки, тока и напряжения на электродвигателях ГЦН и на электромагнитных насосах. Главные циркуляционные насосы обслуживаются масляной системой, в состав которой входят насосы, холодильники, фильтры, трубопроводы с арматурой, система контроля и управления.

Основной циркуляционный контур проектируется с учетом отвода остаточного тепла при всех аварийных ситуациях за счет естественной циркуляции по тракту реактор — теплообменник (с некоторым повышением температуры натрия на выходе из активной зоны).

Второй (промежуточный) контур предназначен для передачи тепла от первого контура рабочему телу в парогенераторах. Введение промежуточного контура обусловлено соображениями безопасности, чтобы исключить возможный при аварийных ситуациях контакт высокоактивного натрия первого контура с рабочим телом при межконтурной неплотности в парогенераторах. В состав второго контура входят: циркуляционные насосы, промежуточные теплообменники натрий — натрий, парогенераторы и вспомогательные системы, аналогичные системам первого контура.

В установке БН-600 теплоноситель с напора насосов второго

контура поступает в теплообменники натрий — натрий, нагревается в них до 520 °С, затем направляется в парогенераторы, где, отдавая тепло рабочему телу, охлаждается до 322 °С. С целью исключения перетечек активного натрия в неактивный (в промежуточных теплообменниках) давление во втором контуре больше, чем в первом. В системе компенсации давления используется аргон.

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..