Details

В данной работе показано влияние применения инновационной тепловой изоляции типа RMI на системы безопасности при разрыве главного циркуляционного трубопровода в процессе аварии с потерей теплоносителя на АЭС с ВВЭР. Задачи, решаемые в ходе работы: 1. Описание принципиальной схемы САОЗ и спринклерной системы. 2. Определение источников дебриса в ГО. 3. Описание конструкций тепловой изоляции типа ВНТИ и RMI. 4. Определение места разрыва ГЦТ, в котором образуется максимальное количество дебриса. 5. Проведение расчета выхода дебриса при разрушении ВНТИ в ходе разрыва ГЦТ. 6. Проведение расчета выхода дебриса при разрушении ВНТИ, укрепленной хомутами, в ходе разрыва ГЦТ. 7. Определение остаточного количества дебриса при разрушении ВНТИ, не замененной RMI. 8. Обоснование применения фильтра САОЗ. 9. Определение критической скорости дисперсной смеси в трубопроводах различных DN при разрыве ГЦТ. 10. Определение критической скорости дисперсной смеси в режимах малой, средней и большой течей на примере DN 600. Работа проведена на базе АО «Атомэнергопроект», где были получены исходные данные для расчетов, материалы для изучения и проведения расчетного анализа. По итогу проведенной работы были получены величины максимального количества вышедшего дебриса при разрушении волокнистой тепловой изоляции в ходе разрыва ГЦТ: • не укрепленной хомутами; • укрепленной хомутами; • укрепленной хомутами, на трубопроводах с DN < 80, не замененной отражающей металлической изоляцией типа RMI. Чрезмерное количество поступающего дебриса может вызвать ухудшение работы или остановку насосов САОЗ, что, в свою очередь, может привести к последствиям в виде ухудшения теплоотвода от активной зоны, а в крайнем случае к расплавлению и выходу топлива с последующей проектной или тяжелой аварией. Полученный в процессе расчетов объем дебриса был соотнесен с площадью фильтрующей поверхности фильтра САОЗ, утвержденной проектом. Определена эффективность фильтра САОЗ (шламоемкость) 𝑘, т. е. отношение массы дебриса к единице площади фильтрующей поверхности, для трех вышеперечисленных вариантов тепловой изоляции. Показано, в каком случае эффективность фильтра является максимальной. Результаты расчетов могут быть использованы при выборе тепловой изоляции для трубопроводов различных диаметров, а также выбора конструкции и размеров фильтров, предотвращающих попадание дебриса в системы рециркуляции.

This paper demonstrates the impact of the use of innovative thermal insulation of the RMI type on safety systems in the event of a rupture of the main circulation pipeline during a loss of coolant accident at a nuclear power plant with VVER. Tasks solved during the work: 1. Description of the circuit diagram of the ECCS and sprinkler system. 2. Determination of sources of debris in civil defense. 3. Description of thermal insulation structures of the VNTI and RMI types. 4. Determination of the location of the MCP rupture, where the maximum amount of debris is formed. 5. Calculation of the debris yield during the destruction of VNTI during the rupture of the main circulation center. 6. Calculation of the debris yield during the destruction of the VNTI, strengthened with clamps, during the rupture of the main circulation center. 7. Determination of the residual amount of debris upon destruction of VNTI not replaced by RMI. 8. Rationale for using an ECCS filter. 9. Determination of the critical speed of a dispersed mixture in pipelines of various DNs during a rupture of the main circulation circuit. 10. Determination of the critical velocity of a dispersed mixture in the modes of small, medium and large leaks using the example of DN 600. The work was carried out on the basis of JSC ATOMENERGOPROEKT, where the initial data for calculations, materials for study and analysis were obtained. Based on the results of the work carried out, the values of the maximum amount of debris released during the destruction of fibrous thermal insulation during a MCP rupture were obtained: • not reinforced with clamps; • reinforced with clamps; • reinforced with clamps, on pipelines with DN < 80, not replaced with reflective metal insulation such as RMI. Excessive amounts of incoming debris can cause deterioration or shutdown of ECCS pumps, which, in turn, can lead to consequences in the form of deterioration of heat removal from the core, and in extreme cases, fuel melting and release, followed by a design basis or severe accident. The volume of debris obtained during the calculation process was correlated with the filtering surface area of the ECCS filter approved by the design. The efficiency of the ECCS filter (sludge capacity) k has been determined, i.e. the ratio of the mass of debris to a unit area of the filter surface for the three above-mentioned thermal insulation options. It is shown in which case the filter efficiency is maximum. The calculation results can be used when choosing thermal insulation for pipelines of various diameters, as well as choosing the design and size of filters that prevent debris from entering recirculation systems.