ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ВОДНО-ХИМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

FEATURES OF THE ORGANIZATION OF WATER CHEMICAL MODES OF POWER SYSTEMS

Dmitry Gorbatovsky

Master student, department of industrial heat power engineering, Smolensk branch of the Moscow Energy institute,

Russia, Smolensk

Dmitry Bezzubenkov

Master student, department of industrial heat power engineering, Smolensk branch of the Moscow Energy institute,

Russia, Smolensk

АННОТАЦИЯ

В статье исследованы способы организации водно-химических режимов на атомной станции. Использованы абстрактно-логический и расчетно-конструктивный методы исследования. По результатам исследования предложен способ реконструкции системы водоочистки.

ABSTRACT

The article explores the ways of organizing water-chemical regimes at a nuclear power plant. Abstract-logical and computational-constructive research methods were used. According to the results of the study, a method for the reconstruction of the water treatment system was proposed.

Ключевые слова: реконструкция, атомная станция, химическая водоочистка.

Keywords: reconstruction, nuclear power plant, chemical water treatment.

Одним из важных факторов, сдерживающим объем энерговыработки на АЭС с РБМКр, являются коррозионные повреждения трубопроводов, которые вызывают большой объем ремонтных и инспекционных работ в полях действующих ионизирующих излучений. В начале 1990-х г. коррозионные повреждения при эксплуатации оборудования и трубопроводов энергоблоков АЭС с РБМКр-1000 изначально решались заменой поврежденных участков. Однако накопленный опыт ряда АЭС показал, что посредством массовой замены поврежденных участков кардинально не решается данная проблема. Совершенствование ВХР является одним из наиболее эффективных способов предотвращения коррозионных повреждений, что подтверждается опытом эксплуатации АЭС с кипящими реакторами. Атомные станции с реакторами РБМК-1000 являются одноконтурными. На одноконтурных АЭС из-за воздействия на рабочий агент, которым является вода, ионизирующего излучения, предъявляют высокие требования к водно-химическому режиму. Одной из причин этого является непрерывная подача в реактор питательной воды, содержащей примеси. Реакторы РБМК работают при средних давлениях (7.0Мпа), но требования к ним по организации их водно-химического режима более высокие. Эти требования обусловлены необходимостью наличия высокого качества реакторной воды, в которой содержатся минеральные примеси, продукты коррозии конструкционных материалов, продукты радиолиза воды, благородные продукты деления ядерного топлива. Надежность работы реактора одноконтурной АЭС в значительной степени зависит от наличия отложений на тепловыделяющих элементах, которые могут привести к перегреву оболочек твэлов, их аварийному разрушению и активации реакторной воды и образующегося пара, что отрицательно отразится на условиях эксплуатации АЭС.

Водно-химический режим одноконтурных АЭС должен обеспечивать целостность защитных барьеров, к которым относятся оболочки тепловыделяющих элементов, элементы конструкций, оборудования и трубопроводов в течение срока эксплуатации. Наличие отложений на на теплопередающих поверхностях серьезно влияет на надежность работы станции и на радиационную безопасность персонала.

Под действием излучения в реакторной воде происходит радиолиз, наиболее активный элемент кислород растворяется в реакторной воде (концентрация достигает 0.1мг/кг) и в насыщенном паре (концентрация достигает 40мг/кг). Растворенный кислород активно повреждает рабочие поверхности реактора. Процесс деаэрации в активной зоне невозможен, поэтому кислород связывают химически. Этот процесс можно проводить двумя путями: добавлением в реакторную воду водорода, что значительно удорожает эксплуатацию, или добавление в реакторную воду аммиака, радиолиз которого насыщает воду водородом.

Наличие азота под действием радиолиза создает опасность его поглощения с выделением азотной кислоты с последующем снижением РН ниже 6.5. Для предотвращения такого эффекта используется 100% очистка турбинного конденсата.

В процессе модернизации третьего блока САЭС произошло увеличение количества каналов, что повлекло увеличение мощности реактора.

При работе реактора на повышенной мощности стало наблюдаться снижение показателя рН воды в контуре охлаждения. При работе установки байпасной очистки воды рассматриваемого контура охлаждения с максимальной производительностью, значение рН стало достигать нижнего предела, равного 4.5. Проблему дополнительной очистки воды от азотного окисления и поддержания рН выше 4.5 предложено решить увеличением производительности установки байпасной очистки воды.

На рисунке 1 представлена упрощенная схеме рабочей линии байпасной очистки воды парового контура энергоблока САЭС.

Рисунок 1. Схема рабочей линии буйпасной очистки воды контура СУЗ энергоблока САЭС

С307, С308 – намывной фильтр; С309, С310 – фильтр смешанного действия;

С311 – фильтр-ловушка.

Реконструкция СВО заключается в организации двух независимых лини с установкой дополнительного оборудования. Реконструированная рабочая линия включает параллельно включенные намывные фильтры и последовательно включенные фильтры смешанного действия с начинкой, состоящей из катионита и аонита ядерного класса. При отработке шихты первого фильтра смешенного действия, он выводится из работы, и очистка воды производится на втором фильтре смешанного действия. Реконструкция СВО заключается в организации двух независимых лини с установкой дополнительного оборудования. По предлагаемой линии выполнен гидравлический расчет, выполнена проверка по потере давления. Упрощенная схема с организацией двух независимых линий представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема установки очистки воды контура энергоблока после предложенной реконструкции

Предложенная модернизация байпасной очистки воды при увеличенном количестве рабочих каналов реактора, позволит увеличить производительность установки на 20%, даст возможность поддерживать водо-химический режим в нормируемых пределах.

Список литературы:

1. Водно-химический режим основного технологического контура и вспомогательных систем атомных электростанций с реакторами РБМК-1000 СТПр ЭО 0015-01. Москва, 2011.
2. Тепловые и атомные электрические станции: Учебное пособие/ Марвеев А.С. - Томск: Изд-во ТПУр, 2019. - 191 с.