Глава 3. Характеристики реакторной и паротурбинной установок ПАЭС

Глава 3. Характеристики реакторной и паротурбинной установок ПАЭС

Согласно проектным материалам реакторная ядерная паро-производящая установка (ЯППУ) КЛТ-40С представляет собой реакторную установку с водо-водяным реактором корпусного типа. В первом контуре принята газовая компенсация давления. Реактор, парогенераторы и главные циркуляционные насосы, составляющие основные элементы первого контура, объединены в парогенерирующий блок силовыми патрубками. Блок размещен в кессонах бака металловодной защиты.

3.1. Характеристика реакторной установки
Реактор состоит из корпуса, крышки, выемного блока и активной зоны. На крышке реактора установлены приводы органов компенсации избыточной реактивности — компенсирующие группы (КГ) и четыре исполнительных механизма аварийной защиты (АЗ). Исполнительный механизм АЗ состоит из реечного механизма с пружиной, сервопривода и асинхронного электродвигателя. Привод КГ включает винтовой механизм, редуктор и шаговый электродвигатель.

Также на крышке реактора установлены два размыкателя электропитания по давлению (РЭД), как страховочные устройства безопасности в запроектных ситуациях, связанных с отказом электрических управляющих систем безопасности. В случае «заброса» давления в первом контуре до 200 кгс/см2 и более один РЭД обесточивает четыре электродвигателя органов регулирования АЗ, а второй — обесточивает пять шаговых электродвигателей КГ. Возврат РЭД в исходное состояние, обеспечивающее восстановление электропитание двигателей механизмов АЗ и КГ, возможен лишь после снижения давления в первом контуре до атмосферного и выполняется на крышке реактора вручную посредством специального рычага.

Корпус реактора обновлен по сравнению с ледокольными реакторами, так как его диаметр увеличен. Это потребовалось для того, чтобы после изъятия из реактора стального экрана между корпусом и активной зоной, обеспечивалась бы компенсация ухудшения защиты корпуса от облучения потоками нейтронов посредством увеличения толщины водяного слоя между зоной и корпусом реактора.

Активная зона состоит из комплекта тепловыделяющих сборок (ТВС), что позволяет перегружать отработанное топливо отдельными сборками. ТВС состоит из тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов) стержневого типа.

Парогенератор представляет собой прямоточный вертикальный цилиндрический трубный аппарат, трубная система которого набрана из цилиндрических спиральных змеевиков.

Все источники ионизирующих излучений (реактор, парогенератор, главные циркуляционные насосы, спецводоочистка, хранилище отработанного ядерного топлива и др.) окружены биологической защитой в виде оболочек из стали и бетона, окруженных водой. Конструктивно биологическая защита выполнена в виде бака с водой, съемных бетонных блоков сухой защиты и периферийной стальной защитной оболочки. Эта оболочка рассчитана на внутреннее давление, возникающее при максимальной проектной аварии. Такой аварией считается разрыв полного сечения трубопровода первого контура.

Предполагается, что в случае аварийного повышения давления внутри защитной оболочки откроются аварийные заглушки и паро-воздушная смесь будет направлена в барботажную цистерну с водой.

Системы безопасности реакторной установки КЛТ-40С включают:

  • систему управления и защиты реактора;
  • систему аварийного охлаждения (проливки) активной зоны;
  • систему снижения аварийного давления в защитной оболочке;
  • систему защиты первого контура от переопрессовки;
  • систему отвода остаточных тепловыделений.
  • систему ввода жидкого поглотителя в теплоноситель первого контура, далее — в реактор;
  • размыкатели электропитания по давлению (РЭД) в цепях электропитания двигателей
    механизмов КГ и АЗ.

Аварийная остановка реактора осуществляется введением в активную зону стержней аварийной защиты и компенсирующих групп.

Для случая обесточивания приводов компенсирующих групп в их механизмах обеспечивается опускание в активную зону стержней под действием собственного веса, а стержней аварийной защиты — за счет энергии сжатых разгоночных пружин, но после того, как дополнительно произойдет обесточивание удерживающих электромагнитов. Обесточивание же удерживающих электромагнитов обеспечивается либо сигналом, вызывающим срабатывание «АЗ», либо вручную оператором управления посредством нажатия на кнопку «АЗ».

Для снижения реактивности активной зоны в случае застревания (зависания) стержней компенсирующих групп в исходном положении перед срабатыванием АЗ реактора предусмотрен ввод в теплоноситель первого контура жидкого поглотителя из системы, состоящей из бака с раствором азотнокислого кадмия и трубопровода, соединяющего полость бака с коллектором системы подпитки первого контура. В этом трубопроводе предусмотрен съемный участок трубы, устанавливаемый в трубопровод после возникновения аварии, связанной с зависанием (потерей «самохода») части или всех стержней КГ.

Система аварийного охлаждения (проливки) активной зоны реактора включает три высоконапорных электронасоса и цистерну с запасом воды. После снижения давления в реакторе проливка продолжается резервным питательным насосом.

Для дорасхолаживания активной зоны предусмотрена возможность рециркуляции воды из барботажной цистерны насосами системы дренажа.

Система отвода остаточных тепловыделений выполнена в виде двух независимых каналов расхолаживания: водой второго контура через парогенераторы или водой третьего контура через теплообменник.

Одним из элементов систем локализации аварий является защитная оболочка (ЗО). Она представляет собой прочноплотную выгородку и рассчитана на внутреннее давление, реализующееся при максимальной проектной аварии (МПА) — разрыве полным сечением трубопровода первого контура. Система снижения аварийного давления в З.О. включает барботажную цистерну с пресной водой, каналы для подвода паро-воздушной смеси в цистерну пресной воды, предохранительные заглушки.

3.2. Паротурбинная установка (ПТУ)
В состав паротурбинной установки ТК-35/38-3.4 входят: паровая турбина с системой травления пара, валоповоротное устройство, система парораспределения со стопорными клапанами, система регулирования и защиты. Технические характеристики ПТУ представлены в табл. 3.

Параметр Значение
Электрическая мощность
На клеммах генератора при К.П.Д.
Генератора 98 % (Nном.), МВт
35
Тепловая мощность, (Qном.), ГКал/час 25
Параметры пара перед ПТУ:  
Давление, Мпа (кгс/см2) 3,43 (35)
Температура, °С 285
Расход пара , т/ч 221
В т.ч. на турбину , т/ч 220
Расход забортной воды на ПТУ, м3 5400
В том числе на конденсатор , м3 5000
Удельный расход пара , кг/кВт*час 6,31
Температура забортной воды на выходе из ПТУ, °С 23,4
К.П.Д. ПТУ % 32,7
Таблица 3. Технические характеристики паротурбинной установки ТК-35/38-3,4. (Краткая аннотационная справка…, 1997 г.)
Примечание: Технические характеристики ПТУ приведены при температуре охлаждающей забортной воды 10°С, с диапазоном от 5 до 25 °С.

Назначенный срок службы основного оборудования ПТУ составляет 40 лет, службы между заводскими ремонтами — 10-12 лет, период непрерывной работы ПТУ — 8000 часов.