СБВБ.Мысли вслух. Опции

[сергей]

Уважаемые коллеги.На главной странице сайта не так давно был опубликован отчет « Испытание системы быстрого ввода бора на энергоблоке 1 АЭС Куданкулам.»Что и вызвало интерес к самой системе.Чуть более близкое знакомство (насколько это было возможно) с системой
«породило» ряд интересных вопросов (по крайней мере для меня) и желание их обсудить.Возможно это будет интересно и кому нибудь еще.Так как подобная система планируется к использованию во многих проектах.Сразу оговорюсь ,что интересует сугубо техническая сторона дела.Поэтому и предлагаю сосредоточиться только на технических подходах и деталях.
1.Чуть истории.
О системе быстрого ввода бора говорить начали давно.Первые работы и отчеты обсуждались еще в прошлом веке (как бы это не иронически звучало).Например В.Н.Ульяновский, С.А.Логвинов, Л.А.Салий. Гидравлические процессы при срабатывании системы быстрого ввода бора. Труды международного семинара "Теплофизика- 90", том 1, Обнинск, 25-28 сентября 1990 г.Наличие такой системы предусматривал и проект В-392.(Можно глянуть - Концепция развития. В-392Б (В-320 и АЭС-92) http://zaliba.ru/b392.htm). Или -Развитие ВВЭР. Характеристики (В-392Б)- http://www.mirnyiatom.ru/392b.htm .Но,как известно до реализации проекта дело не дошло.И такая «старая» ,но незнакомая система жила только на бумаге.До поры..
2.Необходимость существования и классификация.
После определенной переоценке подходов все большее внимание при разработке проектов стало уделяться так называемым пассивным системам.Наличие и разнообразие пассивных систем СБ в проекте стало зачастую чуть ли не основным критерием оценки технического совершенства проекта.И ,конечно критерием (одним из многих,но весомым) выбора проекта среди конкурирующих.Например –«Повышение безопасности новых проектов РУ с ВВЭР-1000 основано на современных достижениях науки и оптимальном сочетании многоканальных активных и пас-сивных систем безопасности с применением принципов резервирования, функционального разнообразия, совмещения функций и физического разделения.Генеральный конструктор и проектировщики АЭС с ВВЭР при разработке новых проектов придерживаются ряда критериев [2], которые в более широком виде могут быть использованы в качестве критериев для выбора про-ектов новых энергоблоков в Украине,» И там же –«В новых проектах предусматривалось, что основной вклад в предотвращение и управление запроектными и тяжелыми авариями должны вносить СБ, работа которых основана на пассивном принципе действия.»
(http://archive.nbuv.gov.ua/portal/natural/Yarb/2011_4/Y4-11_05.pdf)
При этом ,вроде и разночтений по классификации типа:активная или пассивная нет.И по пониманию.» Принцип действия ПСБ основан на использо¬ва¬нии естественных физических процессов и явлений: гравитации, естественной циркуляции (ЕЦ), испарении, конденсации, и т.д. Состав и конструкция ПСБ намного проще, для выполнения заданной функции им не нужна работа других систем и устройств: насосов, аварийных дизельгенераторов (АДГ) и т.п. Поэтому ПСБ имеют более высокую надежность по сравнению с активными СБ.»( http://icnpe.com.ua/problemy-povysheniya-b...ovydelenij/)Или «При пассивном принципе действия системы или устройства для выполнения заданной функции не требуется работа других систем и устройств». …»На АЭС с пассивными системами безопасности в случае проектной аварии не требуется участие оператора в течение длительного времени после наступления аварии. Пассивные системы используют только физические процессы, такие как гравитация, естественная конвекция и др.»( С.Г.Калякин автореферат на соискание степени доктора технических наук «ТЕПЛОГИДРАВЛИКА ПАССИВНЫХ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ АЭС С ВВЭР,Обнинск 2007,увы ,прямую ссылку потерял,но поиском можно найти).
Казалось бы,все просто и понятно?Но,давайте вспомним.-« Система быстрого ввода бора (СБВБ) включает ёмкости с концентрированным раствором борной кислоты, установленные на байпасе ГЦНА всех циркуляционных петель реак-
торной установки. При нормальной работе реакторной установки ёмкости отключены от петель арматурой. В случае аварии с отказом аварийной защиты на трубопроводах СБВБ от-крываются быстродействующие клапаны и под действием разницы давлений на нагнетаниии всасе ГЦНА раствор борной кислоты вытесняется теплоносителем из ёмкостей системы впервый контур. Срабатывание системы может происходить как при работающих ГЦНА и соответственно постоянных расходах через ёмкости, так и на выбеге ГЦНА при их отключении, когда расход через ёмкости уменьшается.»( Вытеснение раствора борной кислоты из емкостей СБВБ Д.В. Ульяновский, Л.А. Салий, Е.А. Лисенков ФГУП ОКБ «Гидропресс»,Подольск,Россия,http://www.gidropress.podolsk.ru/files/proceedings/mntk2007/f132.pdf)Т.е. одним из условий работы системы является наличие перепада давлений при работе ГЦН или на выбеге,после отключения.Что накладывает некоторые ограничения на возможность использования системы ,ну и как то не очень убедительными кажутся слова о «пассивности».(Не слишком ли много для пассивной системы:Наличие работающих(выбегающих) ГЦН,возможность открытия задвижек на линиях связи?Хотелось бы послушать мнения.)
Кстати, отталкиваясь от найденного описания назначения системы (возможно это устаревший вариант) получается ,что система работает при выполнении следующих условий:
1.Сформировался сигнал АЗ.
2.С выдержкой времени не получен сигнал –«падение ОР» или не получены сигналы с НКВ(нижних концевых включателей) ОР.
3.Сформирован сигнал на запуск системы.
4.Есть питание и управление задвижками.
5.К моменту открытия ГЦН в работе(или на выбеге).
Пожалуйста поправьте,если я не точен или ошибаюсь.Ориентировался только на доступную информацию,коллег решил не беспокоить
3.Описание и..вопросы.Пока к конструкции.
Существует такой патент.» Система быстрого ввода бора в первый контур ядерной энергетической установки водо-водяного типа» 2073916 Авторы: Новоселов В.А.; Бирюков Г.И.; Никитенко М.П.АфровА.М.(описаниеhttp://www.findpatent.ru/patent/207/2073916.html) и рисунок схемы –приложение (http://img.findpatent.ru/img_data/287/2879069.gif).
3.Описание и..вопросы.Пока к конструкции.
Существует такой патент.» Система быстрого ввода бора в первый контур ядерной энергетической установки водо-водяного типа» 2073916 Авторы: Новоселов В.А.; Бирюков Г.И.; Никитенко М.П.АфровА.М.(описаниеhttp://www.findpatent.ru/patent/207/2073916.html) и рисунок схемы –приложение (http://img.findpatent.ru/img_data/287/2879069.gif).

[сергей]

Возвращаясь к отчетам по испытаниям системы на ЭНЕРГОБЛОКЕ № 1 АЭС "КУДАНКУЛАМ".
ИСПЫТАНИЯ СИСТЕМЫ БЫСТРОГО ВВОДА БОРА НА ЭНЕРГОБЛОКЕ № 1 АЭС "КУДАНКУЛАМ"Д.В. Ульяновский, Ю.А. Безруков, Е.А. Лисенков ОКБ "ГИДРОПРЕСС", Подольск, Россия
Напомню:"
В проекте РУ энергоблока № 1 АЭС "Куданкулам” предусмотрена дополнительная система быстрого ввода бора (СБВБ) для управления запроектными авариями без срабатывания аварийной защиты. Она предназначена для перевода активной зоны реактора в подкритическое состояние путем ввода в первый контур концентрированного раствора борной кислоты в случае отказа системы управления и защиты реактора. Система состоит из четырех независимых друг от друга каналов, каждый из которых включает в себя емкость с раствором борной кислоты, подключённую параллельно ГЦНА к циркуляционной петле. При открытии быстродействующих запорных клапанов на трубопроводах, соединяющих емкости СБВБ с первым контуром, раствор бора вытесняется из них теплоносителем первого контура за счёт напора ГЦНА, в том числе и при их выбеге. Вытесняемый в первый контур РУ раствор бора поступает на вход активной зоны, в результате чего мощность реактора снижается.
Испытания СБВБ проводились с помощью температурной методики путём подачи горячего теплоносителя первого контура в емкости СБВБ, заполненные более холодной водой. То есть изменение концентрации раствора борной кислоты на выходе емкостей моделировалось изменением температуры воды."
Напомню и описание проведения испытаний:
"
Проведение испытаний
Эффективность работы СБВБ в основном обусловлена:
- характером процесса вытеснения раствора борной кислоты из ее емкостей;
- величиной расхода теплоносителя первого контура через каналы системы.
Для более быстрого вытеснения раствора бора из емкостей СБВБ необходимо, чтобы перемешивание теплоносителя первого контура с раствором внутри емкостей было минимальным, то есть близко к поршневому выдавливанию. Процесс вытеснения раствора борной кислоты из емкостей СБВБ при срабатывании системы характеризуется зависимостью изменения ее концентрации на выходе емкостей.
где τзап– время заполнения емкости, вычисляется по формуле:
. Тзап.=3600*VЕ/GE (3) .
VE = 7,8 м3 – объем емкости СБВБ;
GE – расход теплоносителя через емкость.
Характер процесса вытеснения раствора борной кислоты из емкостей СБВБ теплоносителем первого контура зависит от соотношения плотностей раствора и теплоносителя /1/. По условиям обеспечения прочности узлов врезки трубопроводов СБВБ в трубопроводы циркуляционных петель РУ температура теплоносителя в первом контуре во время настоящих испытаний не должна была превышать температуру воды в емкостях СБВБ более, чем на 90…100 С.
. Таким образом, настоящие испытания позволили получить данные о фактической неравномерности концентрации бора (относительной температуры) на входе активной зоны при срабатывании СБВБ. Чтобы охарактеризовать динамику изменения относительной температуры на входе имитационной зоны, для каждого из рассматриваемых режимов ниже приведены контурные графики (вид на имитационную зону сверху) изменения относительной температуры для шести моментов времени. В основном для начальной стадии поступления воды из емкостей СБВБ в имитационную зону. За начало отсчета принимался момент времени, когда термопара на выходе емкости СБВБ петли 1 реагировала на изменение температуры ( контролировалась также реакция ультразвукового расходомера).
После 25 секунды, когда в основном заканчивается впрыск воды из емкости СБВБ, температурное поле на входе имитационной зоны начинает достаточно быстро выравниваться. После 40 секунды, благодаря межпетлевому перемешиванию, на вход имитационной зоны поступает практически полностью перемешанный теплоноситель
Результаты испытаний показали, что значения фактических расходов по каналам СБВБ соответствуют их проектным значениям.
Полученные во время испытаний зависимости изменения во времени относительной температуры на выходе емкостей СБВБ образуют единую совокупность точек. Это свидетельствует об идентичности процесса вытеснения потоком теплоносителя первого контура раствора борной кислоты из емкостей при различных режимах работы РУ. Полученные на АЭС и экспериментальном стенде зависимости совпадают.
Вытеснение раствора бора из ёмкостей СБВБ теплоносителем первого контура достаточно близко к "поршневому": примерно 73 % раствора вытесняется из неё за время, равное времени однократного заполнения ёмкости теплоносителем. Время полного вытеснения раствора борной кислоты из ёмкости в два раза больше времени её однократного заполнения, что вызвано имеющим место перемешиванием внутри ёмкости."
В работе отмечено ,что "Характер процесса вытеснения раствора борной кислоты из емкостей СБВБ теплоноси-телем первого контура зависит от соотношения плотностей раствора и теплоносителя " и дальше " При этом соотношение плотностей холодной воды в емкостях СБВБ и теплоносителя первого контура не превышало величины, равной 1,1. ".Если опираться на представленный на той же конференции доклад МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ УЗК РАСХОДОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ПРИ ПУСКОНАЛАДОЧНЫХ ИЗМЕРЕНИЯХ НА АЭС Н.В. Сударев, В.У. Хайретдинов ОКБ «ГИДРОПРЕСС», Подольск, Россия.То,можно использовать полученные значения расходов,измеренные при испытаниях на Куданкуламе для СБВБ .Для разных режимов работы ГЦН расходы ,приведенные в табл.5.2.1 составляют 920/930/1090/880 м3/час.Тогда ,используя формулу 3 получаем Тзап. соответственно 30.52/30.2/25.76/31.9 с.