|
Реализация принципа естественной безопасности в проекте
БН-1200
Основные параметры реактора БН-1200 приведены в таблице 1.
Таблица 1. Основные параметры РУ БН-1200
|
Параметр
|
Значение
|
|
Тепловая мощность реактора, МВт
|
2800
|
|
Средняя температура натрия первого контура на входе/выходе активной
зоны, °С
|
410/550
|
|
Температура натрия второго контура (нерадиоактивный) на входе/выходе
парогенератора, °С
|
527/355
|
|
Температура острого пара, °С
|
510
|
Внутренняя самозащищенность и естественная безопасность
Свойства внутренней самозащищенности реактора БН-1200 (таблица 2) определяются
положительными качествами натрия, а также конструктивным исполнением
реактора и активной зоны [1, 2].
Из перечисленных в таблице 2 свойств внутренней самозащищенности новым
по сравнению с проектами БН-600 и БН-800 является размещение всех систем
с радиоактивными средами в корпусе реактора. В реакторах БН-600 и БН-800
имеются вынесенные из корпуса реактора система очистки натрия и система
контроля его качества.
Таблица 2. Свойства внутренней самозащищенности РУ БН-1200
|
Характеристика
|
Достигаемый эффект
|
|
Большая теплоемкость реактора интегрального типа (все оборудование
первого контура находится в баке реактора)
|
Низкая скорость роста температуры натрия в первом контуре (20°С
в час) при полном прекращении теплоотвода после срабатывания аварийной
защиты, что упрощает решение задачи аварийного отвода тепла от реактора
|
|
Размещение всех систем с радиоактивным натрием в пределах корпуса
реактора
|
Исключение возможности выхода радиоактивного натрия в помещения
РУ из внешних коммуникаций
|
|
Низкое коррозионно-эрозионное воздействие натрия на конструкционные
материалы
|
Исключение опасности перегрева твэлов вследствие забивания проходного
сечения ТВС и нарушения целостности корпуса реактора в связи с коррозией
|
|
Достаточно высокая температура кипения натрия: 883°С при атмосферном
давлении
|
Низкое, около 0,15 МПа, абсолютное давление в газовой полости
реактора (температура кипения натрия — 930°С); отсутствие фазовых
переходов теплоносителя при разгерметизации первого контура с сохранением
надежного охлаждения активной зоны
|
|
Эффективное удержание изотопов йода и цезия натрием (подтверждено
опытом эксплуатации БН-600)
|
Практически полное исключение выхода наиболее опасных изотопов
газоаэрозольной фракции продуктов деления в окружающую среду при
нормальной эксплуатации и авариях
|
|
Устойчивый отрицательный коэффициент реактивности по мощности
реактора (dK/dN = -2,6*10-6 МВт-1) и температуре материалов активной
зоны (dK/dT = -2,3*10-5 °С-1)
|
Ограничение роста мощности реактора при несанкционированном вводе
положительной реактивности, снижение уровня мощности при нерегламентном
разогреве реактора
|
|
Ввод отрицательной реактивности в случае закипания натрия благодаря
наличию в ТВС верхней натриевой полости
|
Снижение мощности реактора в аварии с перегревом активной зоны
до температуры кипения натрия
|
|
Построение системы управления рабочими органами системы управления
и защиты (РО СУЗ), исключающее одновременное извлечение из активной
зоны более одного РО СУЗ
|
Исключение несанкционированного ввода большой положительной реактивности
и опасного увеличения мощности реактора
|
В дополнение к свойствам внутренней самозащищенности для повышения
уровня безопасности в проекте РУ БН-1200 предусмотрен ряд средств на
основе пассивных принципов действия (таблица 3), часть которых использована
также в проектах реакторных установок БН-600 и БН-800 [3].
Таблица 3. Характеристика пассивных средств обеспечения безопасности
РУ БН-1200
|
Пассивное средство
|
Выполняемая функция и принципы действия
|
|
Гидравлически взвешенные поглощающие стержни (ПАЗ-Г)
|
Переводят реактор в подкритическое состояние, опускаясь в активную
зону под собственным весом, при снижении расхода натрия ниже 50%
от номинального без превышения пределов безопасной эксплуатации
|
|
Поглощающие стержни с температурным принципом действия (ПАЗ-Т)
|
Переводят реактор в подкритическое состояние при повышении температуры
натрия на выходе из активной зоны до установленного предела с исключением
возможности тяжелого повреждения активной зоны
|
|
Система аварийного отвода тепла (САОТ)
|
Функционирует в соответствии с пассивным принципом действия
при естественной циркуляции натрия через встроенные в бак реактора
теплообменники (первый и промежуточный контуры) и при самотяге воздуха
через теплообменники «натрий-воздух» (ВТО)
|
|
Герметичное надреакторное помещение
|
При авариях с существенным повышением температуры и давления в
реакторе радиоактивный газ и аэрозоли сбрасываются из газовой системы
в это помещение, где происходит конденсация аэрозолей
|
|
Страховочный корпус реактора
|
Окружает основной корпус реактора для исключения выхода радиоактивного
натрия в шахту реактора и его взаимодействия с воздухом; герметичность
основного и страховочного корпусов постоянно контролируется
|
|
Поддон из тугоплавкого металла в нижней части корпуса реактора
|
Обеспечивает надежную локализацию и охлаждение кориума внутри
реактора при постулируемой аварии с плавлением активной зоны
|
Среди пассивных средств безопасности реактора БН-1200 новым по отношению
к РУ БН-800 являются поглощающие стержни для аварийной остановки реактора
с температурным принципом срабатывания, более эффективная и действующая
пассивным образом система аварийного отвода тепла, а также герметичное
надреакторное помещение для удержания радиоактивных продуктов при авариях.
Повышение безопасности при обращении с ОТВС
В соответствии со Стратегией развития атомной энергетики России в первой
половине XXI века, одним из основных требований принципа естественной
безопасности является распространение свойств внутренней самозащищенности
на весь топливный цикл. В пределах реакторной установки это относится,
в первую очередь, к системе выгрузки отработавших ТВС.
Для исключения возможности аварий с выходом радиоактивности при выгрузке
отработавших ТВС в проекте предусмотрен ряд мер. Благодаря снижению
энергонапряженности активной зоны и длительной выдержке отработавших
ТВС во внутриреакторном хранилище (два года вместо полугода в проектах
БН-600 и БН-800), их остаточное энерговыделение существенно уменьшается.
Удельное энерговыделение в топливе снижено с ~6 до 2 Вт/см3. Такое снижение
остаточного энерговыделения обеспечило возможность безопасной транспортировки
и отмывки ОТВС перед их установкой в бассейн выдержки. При этом
из состава РУ удалось исключить барабан отработавших сборок как источник
возможных аварий с радиоактивным натрием.
Конструктивные решения по исключению или ограничению течей
натрия
Как следует из вышеизложенного, принятые в проекте БН-1200 технические
решения позволяют исключить течи радиоактивного натрия в помещения реакторной
установки, и, соответственно, исключить возможность натриевых пожаров
с образованием радиоактивных аэрозолей.
Для повышения технической безопасности установки в проекте БН-1200
приняты также меры по сведению к минимуму возможности течей нерадиоактивного
натрия. Это обеспечено за счет существенного (примерно в 2,8 раза по
сравнению с БН-800) снижения протяженности трубопроводов второго контура
благодаря переходу на парогенераторы корпусного типа, применению сильфонных
компенсаторов и полному окожухованию трубопроводов.
Оценка эффективности технических решений, соответствующих принципу естественной
безопасности
В проектах РУ БН-600 и БН-800 рассматриваются следующие аварии с тяжелыми
последствиями:
обесточивание энергоблока и отказ системы аварийного отвода тепла (САОТ)
от реактора;
обесточивание энергоблока и отказ систем остановки реактора.
В РУ БН-1200 авария с отказом САОТ возможна лишь в случае, если во
всех ее четырех каналах не открылись шиберы (заслонки) воздушных теплообменников.
Для обеспечения функционирования САОТ в полностью пассивном режиме прорабатывается
вариант открытия шиберов без применения источников электроснабжения.
Дополнительно рассматривается возможность работы САОТ с приоткрытыми
шиберами при нормальной эксплуатации РУ с протечкой воздуха через воздушный
теплообменник, минимально необходимой для исключения нарушения целостности
корпуса реактора и тяжелого повреждения активной зоны. Реализация указанных
решений позволит исключить аварию с полным отказом САОТ из числа технически
возможных для РУ БН-1200.
Что касается аварии с полным обесточиванием энергоблока и отказом активных
систем остановки реактора, то наличие в проекте дополнительно двух пассивных
систем остановки, основанных на различных принципах действия, исключает
возможность тяжелого повреждения активной зоны при указанном выше наложении
на исходное событие сопутствующих отказов систем и элементов РУ.
Развитые свойства внутренней самозащищенности и наличие в проекте БН-1200
различных пассивных средств позволяют исключить необходимость эвакуации
населения за пределами промплощадки при любых технически возможных авариях.
Тем самым обеспечивается соответствие РУ БН-1200 принципу естественной
безопасности.
|
