Основные принципиальные гидравлические схемы реакторной установки РБМК-1000

Схема вспомогательного промежуточного контура

Для того чтобы исключить попадание радиоактивных вод в техническую воду при нарушении плотности греющих поверхностей теплообменников первого контура, предусмотрен специальный замкнутый промежуточный контур, теплообменники которого, в свою очередь, охлаждаются технической водой. Основными потребителями охлаждающей воды промежуточного контура являются:

• доохладители продувки контура МПЦ;
• теплообменники организованных протечек; 
• насосы РЗМ; 
• холодильники газового контура; 
• холодильники компрессоров газового контура. 

Максимальный расход воды промежуточного контура в режиме расхолаживания равен 1500 м³/ч, при этом расход технической воды на охлаждение теплообменников промежуточного контура составляет 3000 м³/ч. В качестве компенсатора объема в контуре используются два расширительных бака суммарной емкостью 5 м³. Через эти баки производится заполнение и подпитка контура водой после водоочистки трапных вод

 Гидравлические сиcтемы турбинной установки. 

Основные технологические схемы машинного отделения.

 Тепловая схема машинного зала является частью одноконтурной схемы электростанции с реакторами РБМК. Тепловая схема машинного зала состоит из схем: 

• турбоустановок;
• деаэраторно-питательного узла;
• паросбросных и пароприемных устройств;
• сжигания водорода;
• вакуумирования основного контура;
• генерирующих теплообменников промежуточных контуров;
• дренажно-бакового хозяйства;
• обеспечения потребителей машинного зала технической водой;
• маслоснабжения.

Схема турбоустановок. 

Пар из сепараторов с давлением 70 кгс/см² (около 7 МПа) по восьми паропроводам подается к турбоагрегатам . В каждом энергетическом блоке установлены две турбины К-500-65/3000 с генераторами ТВВ-502. Давление свежего пара перед турбиной равно 65 кгс/см² (около 6,4 МПа), степень сухости пара 0,995. Турбоагрегат выполнен одновальным и состоит из одного цилиндра высокого давления (ЦВД) и четырех цилиндров низкого давления (ЦНД) с четырьмя конденсаторами. Свежий пар подводится в нижнюю половину средней части корпуса ЦВД через два блока комбинированных стопорно-регулирующих клапанов, установленных с разных сторон ЦВД (к каждому блоку по двум паропроводам). На каждом паропроводе установлены по две запорные задвижки. Одна из них является ремонтной, другая автоматически закрывается при посадке стопорно-регулирующих клапанов. Последняя главная паровая задвижка имеет байпас, на котором также установлены две задвижки: запорная и регулирующая. Главная паровая задвижка запитана от сети надежного питания.

Пар из ЦВД с давлением 3,53 кгс/см² (346 кПа) по четырем трубопроводам через стопорно-регулирующие заслонки поступает в четыре сепаратора-пароперегревателя, расположенные по обеим сторонам турбины. Перегретый пар из сепараторов-пароперегревателей подводится к каждому ЦНД через стопорно-регулирующую заслонку.

В сепараторах-пароперегревателях пар осушается до 1 % влажности в жалюзийном сепараторе и перегревается в двухступенчатом перегревателе. Благодаря промежуточному перегреву пара обеспечивается допустимая влажность пара на последней ступени ЦНД, уменьшается эрозионный износ лопаток и повышается экономичность агрегата. В качестве греющего пара в первой ступени перегревателя используется пар первого отбора турбины, а во второй ступени — острый пар. На трубопроводе острого пара к сепаратору-пароперегревателю установлены две задвижки, одна регулирующая. Конденсат греющего пара из обеих пароперегревательных ступеней через конденсатосборники подается в деаэраторы. Конденсат от сепаратора через сборники подается в подогреватель низкого давления номер 3 системы регенеративного подогрева конденсата. При снижении нагрузки возможна подача конденсата от пароперегревательных ступеней в конденсаторы, турбин (через конденсатосборник первой ступени). На все сепараторы-пароперегреватели одной турбины установлен один сепаратосборник и два конденсатосборника первой и второй ступеней, представляющих собой емкости, заданный уровень в которых поддерживается регулирующими клапанами на их отводящих магистралях. Один из двух сепараторов-пароперегревателей каждой группы оборудован предохранительными клапанами, выхлоп из которых направлен в конденсаторы турбин.

Отработанный пар из ЦНД поступает в конденсаторы турбин типа К-10120 с поверхностью охлаждения 10120 м² каждый. Конденсаторы однопоточные, двухходовые с центральным отсосом неконденсирующихся газов. Каждый из конденсаторов оборудован атмосферным клапаном на давление подрыва 1,05 кгс/см² (около 103 кПа) и двумя приемно-сбросными устройствами дроссельно-охлаждающего типа для приема пара в количестве до 1458 т/ч через БРУ-К при резком сбросе нагрузки или отключении самой турбины. Приемно-сбросное устройство охлаждается конденсатом.

Схема турбоустановки включает в себя испарительную установку производительностью до 49 т/ч, которая предназначена для питания чистым паром уплотнений турбины и пусковых эжекторов. Греющий пар к испарителю нормально подается из второго отбора турбины, а при малых нагрузках — из первого отбора или от БРУ-Д. Давление первичного пара при всех режимах работы турбины поддерживается 9 кгс/см² (около 0,9 МПа), при этом давление вторичного пара всегда составляет 6,5 кгс/см² (около 640 кПа). Конденсат греющего пара через регулирующий клапан направляется в подогреватель низкого давления номер 5. При пуске турбины и малых нагрузках этот конденсат направляется в конденсатор, минуя последний подогреватель. Питательной водой испарителя служит обычная питательная вода, отбираемая после деаэраторов. На ее подводе к испарителю установлен регулирующий клапан.

Таким образом, поток основного конденсата, пройдя пять подогревателей низкого давления системы регенерации, нагревается до температуры 156° С и подается в деаэраторы.

Система конденсатоочистки.

Конденсатоочистка предназначена для поддержания в процессе эксплуатации АЭС требуемого водного режима; производительность ее 2700 м³ конденсата в час (на 1 турбину), рабочее давление 16 кгс/см² (около 1,6 МПа). Очистка потока конденсата в стационарном режиме работы блока АЭС производится на ионообменных фильтрах смешанного действия. В нестационарных или пусковых режимах перед этими фильтрами включаются в работу механические (электромагнитные) фильтры. В качестве фильтрующего материала в фильтрах смешанного действия используются ионообменные смолы КУ-2 и АВ-17 в смешанном виде. Регенерация ионообменных смол, чтобы регенерирующие растворы не попадали в воду реактора, осуществляется в фильтрах-регенераторах. Во избежание возможности попадания ионитов в очищенный конденсат (в случае разрушения ионитов или выхода из строя дренажной системы фильтра) после каждого фильтра устанавливается ловушка ионитов.

Схема деаэраторно-питательного узла.

На одну турбоустановку предусмотрено по два деаэраторных бака с общим запасом воды 240 м³ и рабочим давлением 7,6 кгс/см² (приблизительно 0,76 МПа). На каждом баке имеется по две деаэрационных колонки ДСП-800 производительностью по 800 т/ч каждая. Все четыре деаэратора объединены уравнительными магистралями по пару и воде и работают как единая система. На уравнительных магистралях установлено по две секционирующих задвижки, которые позволяют отключать от схемы два деаэратора при двух других работающих. От паровой уравнительной линии подается пар на основные эжекторы, от водяной — питальная вода подается к испарителям турбоустановки. Номинальный уровень питательной воды в деаэраторах в нормальных режимах поддерживается регулирующим клапаном на линии подачи турбинного конденсата.

В рабочем режиме в деаэратор направляется:

• конденсат от первой и второй ступеней сепаратора-пароперегревателя (температура конденсата 210 и 278° С соот-ветственно);
• конденсат из бойлера-парогенератора (температура 268° С)
• турбинный конденсат (температура 156 °С).

В аварийном и переходных режимах в деаэратор сбрасывается конденсат от технологических конденсаторов. В зависимости от нагрузки турбины для разогрева воды в бак поступает пар от первого или второго отбора турбины или острый пар через БРУ-Д. Подача греющего пара со второго на первый отбор и далее на БРУ-Д переключается автоматически при падении давления в первом, а затем и во втором отборе до 9,5 кгс/см² (около 0,95 МПа). При резком снижении мощности турбины питание деаэраторов паром автоматически переключается на БРУ-Д, минуя первый отбор.

Пройдя деаэраторы, подогретый до 168° С конденсат направляется к пяти питательным насосам, из которых четыре — рабочие и один — резервный. От пи-тательных насосов вода по четырем трубопроводам подается в узел регулирования расхода питательной воды и далее — в сепараторы пара. Выпар из деаэраторов, пройдя через охладители выпара, направляется в конденсаторы турбин, а при неработающих турбинах — в атмосферу. Выпар охлаждается конденсатом, подаваемым от напора конденсатных насосов II подъема. Пройдя охладители, конденсат направляется в линию основного конденсата после подогревателя низкого давления номер 5 и далее — в колонки деаэратора.

Паросбросные и пароприемные устройства.

Они предназначены для приема пара в пусковых, переходных и аварийных режимах и исключения выбросов радиоактивных веществ в атмосферу. К паросбросным устройствам относятся БРУ-К, БРУ-Д, главные предохранительные клапаны, а к пароприемным — барботеры, технологические конденсаторы и конденсаторы-испарители.

Производительность БРУ-К, БРУ-Б и каждого из восьми сбросных клапанов составляет 725 т/ч. Клапаны последнего включаются в работу при следующих значениях давления в сепараторах пара, кгс/см²:

• БРУ- К - 71,5
• БРУ- Б - 72,5
• Сбросные клапаны:
  • Первый - 73,5
  • Второй — четвертый - 74,5
  • Пятый — восьмой -75,5

На каждом блоке устанавливается по два барботера, обеспечивающих в начальный период прием полного количества пара, вырабатываемого реактором. Каждый барботер рассчитан на аккумуляцию 20 т острого пара при давлении 12 кгс/см² приблизительно 1,2 МПа) и длительный транзитный прием острого пара расходом до 300 т/ч, что соответствует 10%-ному уровню мощности реактора.

Барботер представляет собой горизонтальный сосуд с погруженным сопловым аппаратом, заполненный водой до номинального уровня. Острый пар поступает в барботер через сбросные устройства, коллектор среднего давления и четыре трубопровода, которые рассчитаны на длительную работу при давлении 30 кгс/см² (около 3 МПа) (допускается кратковременное повышение давления до 45 кгс/см²). Барботеры снабжены системой нормальной подпитки, системой перелива и защищены предохранительными клапанами на случай повышения давления выше 12 кгс/см²; вторичный пар от этих клапанов сбрасывается в атмосферу. (обратно к содержанию)

Система сжигания водорода

Вместе с паром из реактора на турбины поступает около 100 м³/ч гремучей смеси, образующейся в результате радиолиза водяного теплоносителя в активной зоне. При конденсации пара в конденсаторах турбин гремучая смесь вместе с воздухом и частью несконденсированного пара отсасывается эжекторами и направляется в систему дожигания. Она предназначена для удаления водорода из поступающей в нее парогазовой смеси, чтобы предотвратить образование взрывоопасной концентрации водорода по дальнейшему тракту и в системе газоочистки.

Система дожигания гремучей смеси каждой из турбин состоит из двух ниток — рабочей и резервной. В состав каждой нитки входят электронагреватель, контактный аппарат, колонка и теплообменник. Парогазовая смесь после третьей ступени эжекторов поступает в электронагреватель, где нагревается до 140 °С, и далее направляется в контактный аппарат, в котором на катализаторе окисляется водород. После контактного аппарата парогазовая смесь, имеющая температуру 350° С, поступает в колонку, где охлаждается до температуры насыщения, при этом происходит частичное испарение конденсата. Далее насыщенный пар из колонки идет в теплообменник, где конденсируется, а газовая смесь, охлаждаясь до 60° С, направляется в вентиляцию. Конденсат после колонки с расходом 450 т/ч поступает в бак организованных протечек.

Схема вакуумирования основного контура

Вакуумирование контура необходимо для создания в сепараторах пара и трубопроводах разрежения, исключающего выход пара к оборудованию и трубопроводам контура МПЦ при ремонте на остановленном реакторе. При этом через вскрытый для ремонта участок подсасывается воздух, разбавляющий пар, который образуется за счет остаточных тепловыделений в активной зоне и поступает в сепараторы. Схема вакуумирования включает в себя сепараторы пара, главные паропроводы, кольцо высокого давления и трубопроводы от кольца до технологических конденсаторов. Источником разрежения являются две газодувки производительностью 400 л/с и напором 300 кгс/м² (около 30 МПа) каждая.

Газовый контур.

Газовый контур реактора РБМК предназначен для:

• циркуляции гелиево-азотной смеси через внутреннюю полость реактора — реакторное пространство;
•  циркуляции азота через внутренние полости металлоконструкций;
•  контроля отсутствия протечек теплоносителя из каналов в пределах реакторного пространства; 
• очистки гелиево-азотной смеси от помесей; 
• сушки графитовой кладки. 

Контур гелиево-азотной смеси по давлению газа делится на две основные части: 

• низкого давления — трубопроводы подвода газа к реакторному пространству, собственно реакторное пространство, трубки отвода газа из него к системе КЦТК, конденсатор газового контура, компрессоры для циркуляции- газа (давление в этой части контура близко к атмосферному);
• высокого давления — система очистки газа, которая работает под давлением 16—30 кгс/см² (приблизительно1,6—3,0 МПа).

 Газ из реакторного пространства отсасывается по 2052 трубкам системы КЦТК, отходящим от верхней части трактов всех технологических каналов и каналов СУЗ. В системе КЦТК газ контролируется в каждой группе, включающей отсос из трактов 81 канала, на относительную влажность и в каждой из 2052 трубок измеряется температура газа. В случае течи технологического канала появляется сигнал повышения влажности, определяющий группу с дефектным каналом, а сигнал повышения температуры трубки, отводящей газ, определяет однозначно текущий канал. На случай аварийного сброса парогазовой смеси из реакторного пространства (при появлении больших утечек теплоносителя вследствие разгерметизации технологического канала) существуют предохранительные устройства, срабатывающие по сигналу превышения допустимого давления в реакторном пространстве. При этом пар конденсируется в конденсаторе газового контура, а газ направляется в газгольдер.

Основные параметры газового контура:

• расход гелиево-азотной смеси до 800 м³/ч;
• давление на входе в реакторное пространство не более 150 мм вод. ст.(около 1,5кПа);
• разряжение в конденсаторе до 300 мм вод. ст. (около 3,0 кПа).

При работе реактора на электрической мощности до 800 МВт возможно использование чисто азотной продувки реакторного пространства. Расход при этом должен составлять 300—400 м³/ч. При сушке кладки допускается продувка азотом с расходом до 1000 м³/ч и давлением до 600 мм вод. ст.(около 6,0 кПа).

Полости металлоконструкции продуваются азотом с расходом 10—20 м³/ч (при отсутствии утечек азота). Азот сбрасывается через камеру выдержки в атмосферу. Давление азота в металлоконструкциях на 20—30 мм вод. ст. (приблизительно 200— 300 Па) выше давления газа в реакторном пространстве. Чистота азота, используемого для продувки и сушки кладки, должна быть не хуже 99,995%. Возможное содержание примесей в гелиево-азотной смеси приведено в таблице 1.

Таблица 1 Содержание примесей в гелиево-азотной смеси, %

 Указанное в таблице содержание примесей на входе в систему очистки газа соответствует натечке азота внутри реакторного пространства из полостей окружающих металлоконструкций с расходом не более 100 м³/ч, а также при попадании в кладку воды в количестве 10 кг/ч из-за негерметичности канала.