Научная статья на тему 'СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ АВАРИЙНОГО И ПОСТАВАРИЙНОГО ОТБОРА ПРОБ ВОДО-ВОДЯНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ'

СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ АВАРИЙНОГО И ПОСТАВАРИЙНОГО ОТБОРА ПРОБ ВОДО-ВОДЯНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
133
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРОБООТБОР / ПОСТАВАРИЙНЫЙ ОТБОР ПРОБ / РЕАКТОР / ПЕРВЫЙ КОНТУР / ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ / SAMPLING / POST-ACCIDENT SAMPLING / REACTOR / PRIMARY CIRCUIT / CHEMICAL ANALYSIS

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Вилков Николай Яковлевич, Кирпиков Денис Александрович, Маликов Антон Тимофеевич, Мирошниченко Игорь Вадимович, Прохоркин Сергей Владимирович

В статье сообщается об этапах создания российской системы PASS (PASS - Post-Accident Sampling System, система поставарийного отбора проб), наличию которой уделяется особое внимание со стороны МАГАТЭ после анализа последствий аварии на АЭС «Фукусима- Дайичи». Данная система необходима для диагностирования состояния водо-водяных энергетических реакторов в режиме выхода из нормальной эксплуатации. В качестве предмета для анализа выбран теплоноситель первого контура реактора и среды вспомогательных систем реактора. В рамках работ над системой были проработаны решения по гидравлической схеме, решения по автоматизации процесса отбора, а также вопросы обеспечения безопасности отбора проб для персонала и реактора в целом.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Вилков Николай Яковлевич, Кирпиков Денис Александрович, Маликов Антон Тимофеевич, Мирошниченко Игорь Вадимович, Прохоркин Сергей Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CREATION OF ACCIDENT AND POST-ACCIDENT SAMPLING SYSTEM OF WATER-WATER ENERGY REACTORS

The article describes the stages of creation of the Russian PASS system (Post-Accident Sampling System). The IAEA gives special attention to availability of PASS after analysing the consequences of the accident at Fukushima-Daiichi nuclear power plant. This system is necessary to examine the state of water-water power reactors in the mode of ceasing the normal operation. As an object for analysis, the coolant of the primary reactor loop and of environment auxiliary reactor systems was selected. As a part of the work on the system, solutions on the hydraulic scheme, solutions on automation of the sampling process, as well as issues of ensuring the safety of sampling for the personnel and the reactor as a whole were worked out.

Текст научной работы на тему «СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ АВАРИЙНОГО И ПОСТАВАРИЙНОГО ОТБОРА ПРОБ ВОДО-ВОДЯНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ»

УДК 621.039.59

Nikolay Ya. Vilkov1, Denis A. Kirpikov1, Anton T. Malikov1, Igor V. Miroshnichenko1, Sergey V. Prokhorkin 1, Oleg N.

Sarancha1, Alexander A. Chertkov1

CREATION OF ACCIDENT AND POST-ACCIDENT SAMPLING SYSTEM OF WATER-WATER ENERGY REACTORS

1FSUE «Aleksandrov research Institute of Technology», Koporskoe highway, 72, Sosnovy Bor, Leningrad Oblast, 188540, Russia. e-mail: [email protected]

The article describes the stages of creation of the Russian PASS system (Post-Accident Sampiing System). The IAEA gives special attention to availabiiity of PASS after analysing the consequences of the accident at Fukushima-Daiichi nuclear power plant. This system is necessary to examine the state of water-water power reactors in the mode of ceasing the normal operation. As an object for analysis, the coolant of the primary reactor loop and of environment auxiliary reactor systems was selected. As a part of the work on the system, solutions on the hydraulic scheme, solutions on automation of the sampling process, as well as issues of ensuring the safety of sampling for the personnel and the reactor as a whole were worked out.

Keywords: sampling, post-accident sampling, reactor, primary circuit, chemical analysis.

Вилков Николай Яковлевич1, Кирпиков Денис Александрович1, Маликов Антон Тимофеевич1, Мирошниченко Игорь Вадимович1, Прохоркин Сергей Владимирович, Саранча Олег Николаевич1, Чертков Александр Александрович1

СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ

АВАРИЙНОГО И

ПОСТАВАРИИНОГО ОТБОРА ПРОБ ВОДО-ВОДЯНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ

1ФГУП «Научно-исследовательский технологический институт им А.П. Александрова», Копорское шоссе, 72, г. Сосновый Бор, Ленинградская область, 188540, Россия, e-mail: [email protected]

В статье сообщается об этапах создания российской системы PASS (PASS - Post-Accident Sampiing System, система поставарийного отбора проб), наличию которой уделяется особое внимание со стороныы МАГАТЭ после анализа последствий аварии на АЭС «Фукусима-Дайичи». Данная система необходима для диагностирования состояния водо-водяных энергетических реакторов в режиме вы/хода из нормальной эксплуатации. В качестве предмета для анализа вы>/бран теплоноситель первого контура реактора и среды/ вспомогательных систем реактора. В рамках работ над системой бы>/ли проработаныы решения по гидравлической схеме, решения по автоматизации процесса отбора, а также вопросы/ обеспечения безопасности отбора проб для персонала и реактора в целом.

Ключевые слова: пробоотбор, поставарийный отбор проб, реактор, первый контур, химический анализ..

Введение

Информация о химическом и радионуклидном составе технологических сред первого контура водо-водяного энергетического реактора (ВВЭР) и его обеспечивающих систем является чрезвычайно важной с точки зрения компенсирующих действий по снижению последствий аварийных ситуаций, что стало особо актуальным при ликвидации аварии на АЭС «Фукусима-Дайичи» в марте 2011 года.

После анализа причин развития аварии МАГАТЭ в рамках Стандарта безопасности №SSR-2/1 [1] было сформулировано требование о введении в проекты разрабатываемых и модифицируемых АЭС систем аварийного и поставарийного анализа проб технологических сред PASS (Post-Accident Sampling System, система поставарийного отбора проб), частью которой является система отбора проб.

В настоящий момент в проектах зарубежных АЭС внедрены системы PASS, однако в современных проектах российских АЭС эти системы не предусмотрены [2].

Наиболее информативным объектом контроля с точки зрения определения стадии развития аварии на реакторах ВВЭР является именно водная среда, так

Дата поступления - 01 ноября 2019 года

как она несет наиболее полную информацию о состоянии систем аварийного блока, топлива в активной зоне и бассейне выдержки. Причем целостную картину может дать только многоканальный многоразовый отбор проб из различных точек оборудования реактора, включая защитную оболочку, аварийный бассейн (приямок) и топливный бассейн.

Основной проблемой в процессе отбора проб из аварийного реактора является обеспечение безопасности персонала. Прямой отбор среды не позволяет транспортировать отобранный образец к месту химического и радионуклидного анализа какими-либо приемлемыми способами из-за их высоких физических и радиационных параметров. Поэтому для организации отбора проб используют специальные технические устройства, обеспечивающие снижение давления и температуры пробы, а также средства радиационной защиты, позволяющие безопасно отбирать, фасовать и перемещать пробу к месту анализа.

Проблематика отбора проб также заключается в том, что при возникновении аварийного режима необходимо получить представительную пробу из реактора и его систем, параметры среды в которых могут широко варьироваться по физическим и радиационным

характеристикам. Вне зависимости от условий в точке пробоотбора, необходимо довести давление, температуру и мощность дозы пробы до приемлемых для транспортировки и анализа значений. Для отобранной пробы допустимыми параметрами являются давление до 0,12 МПа, температура до 90 °C и мощность дозы среды до 0,003 мЗв/ч.

Наибольший интерес для анализа состояния реактора ВВЭР при возникновении аварийных ситуаций представляют следующие точки отбора:

1) теплоносителя первого контура реактора (до 17,6 МПа, до 365 °C) - 2 точки;

2) воды баков аварийного запаса раствора борной кислоты (до 0,5 МПа, до 152 °C) - 1 точка;

3) водная среда приямка гермооболочки (до 0,5 МПа, до 152 °C) - 1 точка;

4) водная среда бассейна выдержки и перегрузки (до 0,5 МПа, до 152 °C) - 3 точки.

Обзор существующих решений

В проектах действующих российских АЭС не существует выделенной специализированной системы отбора среды первого контура в ситуациях выхода из нормальной эксплуатации. В существующих проектах при помощи систем химического контроля (СХК) возможно получение проб только в процессе нормальной эксплуатации реактора ВВЭР. В аварийном режиме они не функционируют. Однако, для более полного понимания состояния реактора необходимо иметь возможность получения проб в течение всего периода аварийного останова реактора - до 72 часов с начала аварии [3].

Проведенный анализ известных предложений по организации аварийного отбора технологических сред с использованием систем PASS [4] приводит к следующим выводам:

1) Наиболее проработанные решения ограничиваются отбором проб парогазовых и водных сред из защитной оболочки реактора;

2) Задача реализации средств аварийного отбора проб жидких технологических сред, в том числе воды из реактора при значениях давления и температуры, отвечающих или превышающих рабочие, в явном виде их разработчиками не ставится;

3) Применение активных побудителей расхода отбираемой водной среды (насосов, компрессоров, средств вакуумирования) при значимой потребляемой ими мощности, как правило, не указываемой производителями, приводит к неопределенной возможности использования конкретных систем PASS для отбора проб при ограничении или потере электроснабжения энергоблока в аварийных условиях;

4) В технических и рекламных материалах не оговариваются задачи контроля представительности проб водных сред с разделением оценок их радиоактивности, обусловленной радионуклидами в виде растворенных газов и радиоактивных взвешенных частиц (в том числе «горячих частиц топливной композиции») и их влиянием на метрологическую оценку действительной кратности разбавления рабочих образцов;

5) В ряде предлагаемых решений конечная стадия разбавления пробы реализуется с использованием «радиозащищенных» микрошприцов, что требует непосредственного участия оператора и сни-

жает отказоустойчивость изделия в целом при отборе проб, включающих взвешенные частицы;

6) Активность отобранной для анализа среды полностью сохраняется и создает опасность для персонала, как в процессе отбора пробы, так и в процессе ее транспортировки, так как в предложенных схемах не предусмотрены способы понижения активности образцов.

Постановка задачи

На основе технических требований концерна «Росэнергоатом», в 2014 году во ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова» начата разработка комплекса пробоот-бора. Основной целью данной работы являлась разработка системы, которая должна учитывать следующие факторы:

1) Многоканальный пробоотбор (возможность отбора проб из нескольких точек реакторов ВВЭР с разными параметрами среды);

2) Возможность отбора проб на всем диапазоне давления и температур вплоть до предельных, установленных для запроектных аварий, значений;

3) Возможность метрологического подтверждения степени разбавления в течении всего срока службы комплекса PASS;

4) Обеспечение многократного отбора и представительности отобранной пробы (с учетом обеспечения возможности промывок и дезактивации тракта пробоотбора);

5) Изоляция пробы (жидкость, газ) от окружающей среды;

6) Исключение взаимного влияния про-боотборных каналов;

7) Возможность отбора жидкой и газовой составляющих среды и взвешенных частиц;

8) Воздействие на персонал радиационного излучения при работе с исходной средой.

Самым оптимальным решением повышения безопасности является снижение активности исходной пробы до безопасных для персонала значений с помощью разбавления исходной пробы, причем при анализе пробы должна иметься необходимая информация для определения кратности разбавления. В этом случае проба представляет опасность для персонала, главным образом, в момент формирования образца среды для лабораторного анализа. Из-за того обстоятельства, что во время аварийной ситуации на ВВЭР мощность дозы отбираемой водной среды превышает допустимые для работы с открытыми источниками значения, необходимо максимально автоматизировать часть комплекса по тракту отбора исходной пробы, включая операции ее разбавления.

Результатом данной работы должно было стать создание полномасштабного опытного образца комплекса аварийного и поставарийного отбора проб (АППО) и проведение его испытаний.

Разработка гидравлической части

Схемой гидравлической части комплекса занималась кооперация предприятий - ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова», ПАО «Завод «СтароРусПрибор» и МК «Сплав».

Рисунок 1. Схема тракта разбавления пробы

На основе рассмотрения существующих особенностей пробоотбора, была предложена схема тракта разбавления пробы (рис. 1). Процедура разбавления проб начинается с открытия клапана К1 и заполнения сосуда постоянного уровня (СПУ) с открытием клапана К3. После чего исходная проба поступает к петлям разбавления, проливается через каждую из них - 1:1000, 1:100 и 1:10 - и сливается через сливное устройство (СУ) в специальную канализацию. Внутри последней из петель размещен датчик мощности дозы (ДМД1), после достижения стабильных значений которого принимается решение о степени разбавления пробы. После принятия решения о выборе кратности разбавления, подача исходной среды прекращается закрытием клапана К1 на входе петель разбавления. Для вытеснения исходной пробы, закрывается клапан КЗ наполнения СПУ и открывается клапан К4, происходит слив избыточного объема с СПУ. В зависимости от определенной кратности разбавления, происходит переключение сливных клапанов (К5-К9). Разбавленная среда поступает в шлюз отбора проб (А2) и сливается в емкость отбора. После окончания слива из СПУ, система закрывает клапаны комплекса. Разбавленную пробу с зафиксированной степенью разбавления можно передать для дальнейшего химического анализа.

Для нормального функционирования данной схемы, на вход клапана К1 должна поступать исходная проба, имеющая определенные параметры:

• температура не более 90 °С;

• давление до 0,15 МПа;

• поток жидкости не должен иметь воздушных пузырьков.

При нормальной эксплуатации реактора типа ВВЭР давление теплоносителя первого контура может достигать 20 МПа. Для снижения давления совместно с МК «Сплав» был разработан редукционный клапан -регулятор расхода и давления (РРД), который осуществляет редуцирование исходной среды до приемлемых для пробоотбора значений с обеспечением постоянного расхода среды «за собой» [4].

Рисунок 2. Схема коллектора отбора и дегазации

На рис. 2 представлена схема коллектора отбора и дегазации проб с использованием узла РРД. Предложенная схема ориентирована на отбор проб из семи точек: две из них из первого контура ядерной энергетической установки и пять - из различных систем, находящихся под оболочкой. Через один из клапанов К2-К8 отобранная среда поступает в общий коллектор, затем - на вход РРД, обеспечивающий понижение давления исходной пробы и заданную для конкретных условий отбора линейную скорость движения среды по тракту. Эта особенность необходима для обеспечения представительности пробы по содержанию взвешенных частиц. Затем, отобранная среда поступает в расширительное устройство (РУ), представляющее собой гидроциклонный фильтр. Благодаря этому, взвешенные частицы оседают в нижней части РУ, имеющее форму конуса, и появляется возможность отбора взвесей для гранулометрического анализа, также отделяется и газовая составляющая, которая также может быть предоставлена для дальнейшего измерения ее радионуклидного и химического составов. После дегазации и сепарации, среда поступает на вход тракта отбора и фасовки проб.

Тестовые проливки клапана показали, что клапан имеет «зону нечувствительности» до 0,9 МПа, что не позволяет использовать клапан для линий низкого давления. Кроме этого, совмещение в одном узле арматуры для ввода сред высокого и низкого давления понижает безопасность данного устройства, поэтому было принято решение о разделении коллектора на тракт низкого и высокого давления.

Моделирование процесса охлаждения отбираемых проб в среде расчетного кода «КОРСАР» показало, что потеря температуры за счет теплоотдачи от пробоотборных линий крайне мала, и проба требует дополнительного охлаждения. Для этого в комплекс был введен пассивный жидкостный теплообменник.

С учетом данных, полученных в ходе математического моделирования и тестовых проверок, была предложена окончательная схема системы, представленная на рис. 3.

Общий коллектор отбора проб был разделен на коллектор высокого давления и коллектор низкого давления. Объединение коллекторов происходит уже за РРД, что исключает возможность передавливания

среды первого контура во вспомогательные системы с более низким давлением.

Для регулировки расхода по тракту низкого давления, в конструкцию коллектора введен регулятор расхода (РР).

Для очистки отделенных в РУ газов, в комплекс был включен блок очистки (БО), который очищает воздух от аэрозольных частиц, радиоактивного йода и инертных радиоактивных газов (ИРГ). Кроме этого за счёт перепада высот, РУ поддерживает постоянное давление в тракте разбавления.

Рисунок 3. Окончательная схема комплекса пробоотбора.

Для снижения температуры пробы применен пассивный теплообменник, имеющий два змеевидных тракта для охлаждения проб, датчик уровня и температуры хладагента в объеме теплообменника, а также электроприводные клапаны (К14 и К15) для замещения части охлаждающей воды при ее нагреве до температуры выше 90°С или снижении уровня. Расчёты показали, что бак теплообменника достаточен для непрерывного проведения не менее 8 отборов проб. Для защиты персонала от воздействия радиационного облучения в конструкцию теплообменника были внесены крепления для установки плит радиационной защиты, устанавливающихся вокруг теплообменника.

Отбор проб начинается с выбора линии отбора пробы. В зависимости от поставленной задачи анализа, открывается тот или иной клапан коллектора отбора и дегазации (КОД), тракта низкого или высокого давления. Давление пробы снижается за счёт клапанов регулятора расхода и давления (РРД) или регулятора расхода (РР), а температура - с использованием пассивного теплообменника (ПТ). Затем среда проходит через расширительное устройство (РУ), где дегазируется и поступает на вход тракта отбора и фасовки проб (ТОФ). Для определения значения мощности дозы по показаниям датчика ДМД1, водная среда проливается через тракт ТОФ до получения стабильных значений радиационных характеристик, после чего подача пробы прекращается закрытием входных клапанов К2-К8 и К11 на КОД и ТОФ. По установившемуся при про-ливке значению мощности дозы, система определяет требуемую степень разбавления, безопасную для оперативного персонала, либо сообщает персоналу о невозможности безопасного отбора проб в связи с превышением верхнего параметра мощности дозы, и процедура отбора прекращается.

Далее необходимо разбавить пробу и вытеснить ее из требуемой петли разбавления в пробоот-борную емкость в шлюзе. Для этого открываются клапаны петли разбавления и клапан К21 слива объема из СПУ. По сигналу датчика низкого уровня И, клапан слива К21 и клапаны петель разбавления закрывают-

ся. Датчиком мощности дозы в шлюзе ДМД2 определяется активность полученной разбавленной пробы, после этого персоналу сообщается о готовности к безопасному забору пробы для передачи на лабораторный анализ.

После окончания процедуры отбора проб необходимо выполнить некоторые операции, связанные с очисткой тракта отбора проб от среды, дезактивации и приведению системы в исходное состояние. Тракты ВВЧ и дезактивирующего раствора подведены через отдельные линии к каждому тракту через электроприводные и обратные клапаны (К8-К13). Исходя из условия того, какой тракт работал, клапаны К10 и К11 направляют дезактивирующий раствор в тракт высокого или низкого давления и сливают его в канализацию сначала через расширительное устройство (РУ), открытием клапана К16, затем через сливное устройство (СУ). После завершения процедуры дезактивации, тракт промывается водой высокой чистоты. После промывки тракта и установки пробоотборной емкости, система готова к следующему отбору проб.

Разработка системы управления

комплексом

Для исключения влияния человеческого фактора на процесс отбора проб система дополнена автоматизированной системой управления (АСУ), который реализует следующие функции:

1) Доставку представительной пробы одного объема к шлюзу отбора проб и определение индивидуальных значений времени достижения равновесных условий отбора пробы по каждой из линий;

2) Разбавление пробы до безопасных значений и выдачу ее в приемную емкость;

3) Промывку и дезактивацию тракта отбора проб;

4) Обеспечение выполнения калибровочных процедур.

Кроме этого, система выполняет вспомогательные функции - контроль уровня в теплообменни-

ке, давления и температуры в трактах, проверку мощности дозы и т.д.

Управление комплексом обеспечивается с использованием шкафа управления, расположенного в помещении постоянного пребывания персонала (рис.4), что исключает возможность воздействия на человека опасных факторов пробоотбора, а также воздействия климатических параметров окружающей среды. Кроме этого, предусмотрено удаленное полнофункциональное рабочее место, выполненное в виде переносного ПК, которое может быть отнесено от комплекса пробоотбора на несколько сотен метров.

Рисунок 4. Шкаф автоматики, контроля и управления

На лицевой панели шкафа размещена панель оператора. Данная панель необходима для отображения видеокадров состояния аппаратуры и корректировки уставочных значений и параметров технологического процесса отбора проб, а также ввода команд управления комплексом. На лицевой панели также размещены устройство контроля доступа к системе (выключатели с ключом), кнопочные пункты для выбора линий отбора проб, клавиша экстренного прекращения работы, а также индикаторы состояния комплекса.

Для обеспечения бесперебойной работы системы в течении 72 часов разработан шкаф электропитания, содержащий источники бесперебойного питания, систему автоматического выбора резерва с возможностью подключения внешнего дизель-генератора и систему диагностирования состояния компонентов шкафа.

В качестве программно-логического контроллера был выбран ПЛК «Сонет» производства ФГУП «ЭЗАН». Выбранный контроллер внесен в реестр средств измерений РФ и разрешён для применения на АЭС. В системе используются следующие каналы вво-да\вывода сигналов и данных:

• аналоговые входы 4-20 мА - 5 шт;

• дискретные входы 24 В DC - 18 шт;

• дискретные выходы 24 В DC - 50 шт;

• канал связи типа RS-485 - 2 шт;

• канал связи типа 100 Base TX - 2 шт.

В качестве устройств измерения температуры и давления были использованы датчики с выходным сигналом «токовая петля» производства «Овен», а для

измерения мощности дозы среды датчики «УДБГ-04-01», используемые в системах радиационного контроля с выходным интерфейсом RS-485.

Для линий с высокими параметрами была использована электроприводная запорная аппаратура типа ЭПАС. Управление электроприводными клапанами осуществлялось через программируемые частотные преобразователи фирмы «Овен», что позволило отказаться от трехфазного питания всей системы и трехфазных бесперебойных источников питания. Кроме этого, частотные преобразователи имеют функции плавного пуска и останова для уменьшения нагрузки на источник бесперебойного питания, а также средства диагностики линий и электродвигателей приводов.

Для линий низкого давления были выбраны электроприводные клапаны ASCO, реализующие функцию аварийного закрытия открытия/закрытия при обесточивании. Для каждого из клапанов было определено, в каком положении он должен остаться при аварийном обесточивании питания оборудования комплекса.

Для взаимодействия оператора с комплексом был организован человеко-машинный интерфейс через систему видеокадров (рис. 5), отображаемых на шкафе автоматики или удалённом рабочем месте.

Рисунок S. Система видеокадров системы/ пробоотбора

Комплекс АППО может работать в ручном, автоматизированном и автоматическом режимах, а также реализовывать следующие технологические операции:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

• деактивация трактов;

• промывка трактов;

• определение степени разбавления;

• наладка и тестовые проверки комплекса;

• аварийное завершение работы.

Участие оператора в реализации каждой из

операций зависит от прав доступа пользователя к системе. Для реализации каждого из режимов были разработаны алгоритмы, по которым осуществляются отбор проб и регламентные работы, а также системы блокировок, которые ограничивают возникновение нештатных ситуаций при работе в автоматизированном режиме.

Состояние системы, действия оператора и параметры технологического оборудования протоколируются на внутренний носитель информации и доступны для последующего анализа.

Программное обеспечение нижнего уровня разработано в SCADA-системе Sonata и загружена на логический контроллер.

Программное обеспечение верхнего уровня разработано в среде LabView с передачей команд на

lol

логический контроллер посредством протокола Modbus TCP.

Испытания комплекса

Испытания опытного образца с целью проверки правильности выбранных технических решений и подтверждения его характеристик происходили на испытательной площадке КМС ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова». В опытном образце количество используемых линий отбора было сокращено до двух: одной, подключаемой к имитатору среды первого контура реактора ВВЭР и одной - к имитатору вспомогательных систем. Линия низкого давления была подключена к емкости с водой высокой частоты, установленной на высоте 16 м. Среда на линию высокого давления подавалась от экспериментальной установки «ЭУ Д-1» (16,24 МПа, 265 °с) [5]. При испытаниях не использовались радиоактивные маркеры, показания датчиков мощности дозы имитировались с помощью программного имитатора. Для оценки степени разбавления использовался калибровочный раствор - 20 % раствор NaCl.

Управление системой производилось при помощи шкафа автоматики, а при испытаниях совместно с установкой «ЭУ Д-1» - с удаленного рабочего места для обеспечения безопасности персонала.

Испытания проводились в несколько этапов для подтверждения функционирования комплекса в различных режимах. На первом этапе проводилась проверка работы тракта отбора и фасовки проб, определены временные характеристики доставки пробы до шлюза отбора проб, проведена калибровка петель разбавления. Результаты разбавления подтверждались при помощи химического анализа с использованием образцов для оценивания известного состава.

С использованием программных имитаторов проводились проверки правильности работы алгоритмов и выбора петель разбавления при различных показателях мощности дозы исходной пробы (от 0,03 до 3,8 мЗв/ч), блокировки автоматического отбора проб по превышению мощности дозы исходной пробы (более 3 мЗв/ч), а также проверка сигнализации о превышении дозы внутри шлюза (более 0,003 мЗв/ч).

На втором этапе проверялась работа системы при автоматическом и автоматизированном отборе проб по магистралям низкого давления с параметрами среды 0,2 МПа, 14 °C и высокого давления с параметрами 16,24 МПа и 265 °C.

Для всех режимов отбора проб проводились имитация аварийных ситуаций и проверялись правильность выполнения процедур режима аварийного завершения работы комплекса.

В ходе испытаний произведена проливка тракта высокого давления для определения эффективности работы клапана регулятора расхода и давления и теплообменника.

На рис. 6 представлен график работы РРД при снижении давления на его входе. В процессе испытаний имитировался процесс открытия входной арматуры на различном давлении для проверки работоспособности РРД.

Рисунок 6. График работы РРД в ходе испытаний с высокими параметрами среды: 1 - давление в имитаторе первого контура ЯЭУ; 2 - давление на входе в РРД; 3 - давление на выходе из РРД

Тепловое состояние теплообменника и отобранной пробы в ходе испытаний представлены на рис. 7. Темп разогрева воды показывает, что за время проведения испытаний (3 ч 30 мин) температура среды на выходе находится в допустимом значении и тепловой запас позволяет отобрать не менее 8 проб без замены охлаждающей воды.

Рисунок 7. Тепловое состояние теплообменника и исходной пробы: 1 - температура среды на входе в теплообменник;

2 - температура среды на выходе из теплообменника;

3 - температура теплоносителя в теплообменнике

Заключение

По итогам испытаний опытного образца системы сред реактора ВВЭР, получены следующие результаты:

1. Подтверждена правильность выбранных технических решений и значения принятых теплогид-равлических характеристик РРД;

2. Подтверждена возможность многоразового проботбора с обеспечением представительности пробы;

3. Подтверждена работоспособность изготовленного опытного образца в условиях имитации воз-

можных аварийных ситуаций реакторов ВВЭР при различных параметрах среды.

Было получено решение Федеральной службы по интеллектуальной собственности о выдаче патента на изобретение [6].

Результаты разработки и стендовых испытаний опытного образца системы АППО представлены на Международной научно-технической конференции «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР» [7].

Литература

1. Нормы безопасности МАГАТЭ для защиты людей и охраны окружающей среды. Конкретные требования безопасности No SSR-2/1 (Rev. 1), 2012. URL: https://www-

pub.iaea.ora/MTCD/Publications/PDF/P1715 R 1rev1 web .pdf (дата обращения: 05.10.2019)

2. Шарафутдинов Р. Б., Харитонова Н.Л. Зарубежный опыт нормативного регулирования и проектных решений по аварийному отбору проб на АЭС // Ядерная и информационная безопасность, 2012 Вып. 4 № (66)-2012. С. 3-7.

3. Казарин А.М, Молчанов А.В, Ершов Г.А, Современная АЭС - требования и пути реализации // 9-ая Междунар. научно-техническая конференция «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР». г. Подольск, 19-22 мая 2015 г. Подольск: АО ОКБ «Гидропресс», 2015.

4. Вилков Н.Я, Матвеев В.Н, Сидорчук АН, Гаевский В.А. Совершенствование схем и средств подготовки проб в системах автоматизированного хим-контроля АЭС: годовой отчёт ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова». 2005 год. С. 61-67.

5. Ефимов В. К, Маликов Т. Б,, Чёрный О.Д. Экспериментальная установка «Д-1» для исследования силового воздействия струй, образующихся при авариях с разрывами трубопроводов АЭС с ВВЭР, на оборудование первого контура: годовой отчёт ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова». 2015. С. 79-87.

6. Вилков Н.Я., Мирошниченко И. В., Кирпиков Д.А, Прохоркин С.В, Чертков А.А., Маликов А.Т, Саранча О.Н. Способ отбора и разбавления пробы жидкой радиоактивной среды и устройство для его осуществления: пат. 2699141 Рос. Федерация. № 2019106182; заявл. 04.03.2019; опубл. 03.09.2019. Бюл. № 25.

7. Вилков Н.Я, Мирошниченко И. В, Кирпиков Д.А, Прохоркин С.В, Чертков А.А., Маликов А.Т, Саранча О.Н. Организация отбора проб водных техноло-

гических сред из систем и оборудования АЭС в аварийных условиях // 11-ая Междунар. научно-техническая конференция «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР». г. Подольск, 21 - 24 мая 2019 г. Подольск: АО ОКБ «Гидропресс». 2019. С.111-112.

References

1. Normy bezopasnosti MAGATE dlya zashchity lyudej i ohrany okruzhayushchej sredy. Konkretnye trebo-vaniya bezopasnosti No SSR-2/1 (Rev. 1), 2012. 116 s. URL: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/P1715_R_1rev1_web .pdf (data obrashcheniya: 05.10.2019)

2. Sharafutdinov R..BB, Haritonova N.L. Zarubezh-nyj opyt normativnogo regulirovaniya i proektnyh reshenij po avarijnomu otboru prob na AES // YAdernaya i infor-macionnaya bezopasnost', 2012 Vyp. 4 № (66)-2012.

3. Kazarin A.M., Molchanov A.V., Ershov G.A. Sovremennaya AES - trebovaniya i puti realizacii // 9-aya Mezhdunar. nauchno-tekhnicheskaya konferenciya «Obespechenie bezopasnosti AES s VVER». g. Podol'sk, 19-22 maya 2015 g. Podol'sk: AO OKB «Gidropress», 2015. S.

4. Vllkov N. YA, Matveev V.N, Sidorchuk A.N, Gaevskij V.A. Sovershenstvovanie skhem i sredstv podgo-tovki avtomatizirovannogo himkontrolya AES: godovoj otchyot FGUP «NITI im. A.P. Aleksandrova». 2005. S. 6167.

5. Efimov VK, Malikov T.B, CHyornyj O.D. Ek-sperimental'naya ustanovka «D-1» dlya issledovaniya silo-vogo vozdejstviya struj, obrazuyushchihsya pri avariyah s razryvami truboprovodov AES s VVER, na oborudovanie pervogo kontura: godovoj otchyot FGUP «NITI im. A.P. Aleksandrova». 2015. S. 79-87.

6. Vikov N. YA., Miroshnichenko I.V., Kirpikov D.A, Prohorkin S.V, CHertkov A.A., Malikov AT, Sarancha O.N. Sposob otbora i razbavleniya proby zhidkoj radioaktivnoj sredy i ustrojstvo dlya ego osushchestvleni-ya: pat. 2699141 Ros. Federaciya. № 2019106182; za-yavl. 04.03.2019; opubl. 03.09.2019. Byul. № 25.

7. Vikov N. YA., Miroshnichenko I.V., Kirpikov D.A, Prohorkin S.V, CHertkov A.A, Maiikov A.T, Sarancha O.N. Organizaciya otbora prob vodnyh tekhno-logicheskih sred iz sistem i oborudovaniya AES v avarijnyh usloviyah // 11-aya Mezhdunar. nauchno-tekhn. konf. «Obespechenie bezopasnosti AES s VVER». g. Podol'sk, 21 - 24 maya 2019 g. Podol'sk: AO OKB «Gidropress». 2019. S.111-112.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.