4.5 Обеспечение безопасной работы аэс

Основным регламентирующим документом по безопасности отече­ственных АЭС являются ’’Общие положения обеспечения безопасности атомных станций при проектировании, сооружении и эксплуатации” (ОПБ-82).

Согласно ОПБ-82 к мерам обеспечения безопасности АЭС относятся:

- выбор благоприятной площадки расположения АЭС и надлежащее удаление ее от крупных населенных пунктов;

- установление необходимой санитарно-защитной зоны вокруг АЭС; оснащение АЭС системами безопасности;

- высокое качество проектов систем (элементов), важных для безопас­ности, и всей АЭС в целом;

- высокое качество строительно-монтажных работ в соответствии с проектной документацией;

- поддержание в надежном состоянии важных для безопасности систем путем проведения профилактических мер (периодического контроля состояния оборудования, проверки его работоспособности, ремонта) и замены износившегося оборудования;

- эксплуатация АЭС в соответствии с действующей нормативно-техни­ческой документацией и инструкциями по эксплуатации; высокий уровень квалификации персонала.

Предельно допустимые дозы облучения персонала, пределы доз для населения и нормативы по содержанию радиоактивных продуктов в окружающей среде при нормальной эксплуатации и проектных авариях устанавливаются в соответствии с действующими санитарными правила­ми и нормами радиационной безопасности.

Для безопасной работы АЭС решающее значение имеет надежность и безопасность работы реакторной установки, которая требует тщатель­ного контроля оборудования как при его изготовлении, так и во время эксплуатации. Безопасность работы реакторной установки базируется на следующих принципах:

1. обеспечение высокого качества изготовления и монтажа обору­дования;

2. обеспечение технологической и схемной невозможности опасных последствий единичных нарушений и повреждений;

3. ограничение последствий возможных аварий.

Для предупреждения аварий и ограничения их последствий комплекс систем нормальной эксплуатации АЭС дополняют системами безопас­ности. Системы безопасности по функциям подразделяются на защитные, локализующие, обеспечивающие и управляющие.

Защитные системы безопасности предназначены для предотвращения или ограничения повреждения ядерного топлива, оболочек твэлов, пер­ового контура и предотвращения ядерных аварий, локализующие системы — для предотвращения или ограничения распространения внутри АЭС и выхода в окружающую среду выделяющихся при аварии радиоак­тивных веществ, обеспечивающие — для снабжения систем безопасности энергией, рабочей средой и создания условий для их функционирования, управляющие — для приведения в действие систем безопасности, осуще­ствления контроля и управления ими в процессе выполнения заданных функций.

Для АЭС с реакторами ВВЭР и РБМК системы безопасности конструк­тивно различаются.

На АЭС с реакторами ВВЭР-1000 (рис. 4.5) весь реакторный контур, включая парогенераторы, расположен в защитной оболочке из напряжен­ных железобетонных конструкций с герметизирующей облицовкой. Аварийное охлаждение реактора обеспечивается тремя независимыми системами аварийного охлаждения активной зоны (САОЗ). Каждая из этих систем имеет бак аварийного запаса раствора борной кислоты, тепло­обменники расхолаживания, насосы аварийного расхолаживания высо­кого и низкого давления.

При нарушении герметичности реакторного контура и небольшом исте­чении теплоносителя для компенсации этих утечек включаются насосы высокого давления, подавая беспрерывно борный раствор в контур. Мощность реактора снижают или вообще останавливают блок.

Рис. 4.5. Принципиальная схема систем безопасности АЭС с реактором ВВЭР-1000:

/ - реактор; 2 - парогенератор; 3 - ГЦН; 4 - компенсатор объема; 5 - турби­на; 6 - конденсатор; 7 - конденсатный насос; 8 - группа ПНД; 9 - деаэратор; 10 - питательный насос; 11 - группа ПВД; 12 - генератор; 13 - гидроаккумули­рующая емкость, 14 - бак запаса гидразингидрата; 15 - бак аварийного запаса раствора бора; 16 - бак запаса борного концентрата; 17 - теплообменник САОЗ; 18 - насос высокого давления аварийной подачи раствора бора; 19 - спринклерный насос; 20 - насос аварийного расхолаживания низкого давления; 21 - теп­лообменники промежуточного контура технической воды; 22 - насос подачи тех­нической воды; 23 - шины электропитания первой категории; 24 - дизель-генера­тор; 25 - шины электропитания второй категории; 26 - аккумуляторная батарея

При большой течи с падением давления в реакторе в пространство над под активной зоной автоматически начинает поступать вода из гидроаккумулирующих емкостей. Имеется 4 такие емкости объемом по 60 м³ каждая (в том числе 50 м³ заняты водой). Емкости подключены попарно входному и выходному объему реактора. Одновременно автоматически и включаются насосы низкого давления с теплообменниками, охлаждаемыми технической водой, и подают воду непосредственно в реакторный контур. Каждая из систем имеет дополнительно спринклерную (разбрызгивающую) установку со своим спринклерным насосом для конденсации образующегося при истечении теплоносителя пара и предотвращения превышения давления в герметичной защитной оболочке сверх расчетного. Вода, собирающаяся на полу в приямках герметичной оболочки, рез теплообменники расхолаживания спринклерными насосами и насо- ми низкого давления снова закачивается в контур и в спринклерную становку, т. е. продолжает циркулировать до полного расхолаживания реактора. В воду спринклерной системы может подаваться гидразин для связывания йода. Для охлаждения воды теплообменников САОЗ исполь- ются брызгальные бассейны.

Каждая система на случай обесточивания АЭС имеет свой дизель-генератор. Его мощность для АЭС с ВВЭР-1000 — 5,5 МВт (для ВВЭР-400- МВт). Он рассчитан на 100%-ную нагрузку одной системы безопасности Должен обеспечивать аварийное расхолаживание реактора при любом е аварий. В режиме полной потери напряжения срабатывает АЗ реактора и подается импульс на запуск дизель-генераторов, которые запускаются через 20 — 40 с. Электропитание потребителей первой категории, допускающих перерыва в питании (приводы СУЗ, системы питания контрольно-измерительных приборов и автоматики, аварийное освещение до запуска дизель-генератора, обеспечивается от аккумуляторной батареи. Дизель-генераторы обеспечивают переменным током потребителей второй группы, к которым относятся все механизмы, обеспечивающие расхолаживание реактора. От сети надежного электропитания запускаются также аварийные насосы технической воды.

За счет работы САОЗ предотвращается не только плавление топлива, состоящего из двуокиси урана, но и повышение температуры оболочек твэлов до более чем 1200 С. Эта температура опасна тем, что при ней начинается интенсивное взаимодействие циркония оболочек твэлов водяным паром с выделением водорода и образованием взрывоопасной смеси.

В отдельных случаях системы безопасности и их элементы используются одновременно в качестве систем нормальной эксплуатации, когда проекте обосновано, что такое совмещение функций не приведет к нарушению требований обеспечения безопасности. К системам, выполняющим многоцелевые функции, относится, например, СУЗ.

На АЭС с ВВЭР пар, поступающий на турбину, может сбрасываться атмосферу при отключении турбины или при аварии на первом контуре.

На АЭС с РБМК пар радиоактивен, поэтому при отключении турбины весь пар дросселируется и сбрасывается в основные конденсаторы (на первых блоках АЭС с РБМК для приема пара устанавливалось несколько технологических конденсаторов). Под реакторным помещением распо­ложен бассейн-барботен вместимостью 3000 м³. Он может принять пол­ный расход пара реактора (5600 т/ч). В помещении вспомогательных систем реакторного отделения устанавливаются гидроаккумулирующие емкости, из которых при начальной стадии разгерметизации вода через быстродействующие клапаны системы аварийного охлаждения реактора (САОР) поступает в реакторный контур для восполнения утечки.