Details

Тема выпускной квалификационной работы: «ПРОЕКТ АЭС 200 МВТ С РЕАКТОРАМИ СВБР-50». Работа включает в себя основные этапы, учитываемые при проектировании АЭС: выбор месторасположения строительства АЭС, выбор основного и вспомогательного оборудования, расчет теплогидравлический, нейтронно-физический, выбор и компоновку силового оборудования, эконмический расчет, спецзадание «Анализ течи теплоносителя из первого контура во второй».

The topic of the final qualification work is "PROJECT OF A 200 MW NPP WITH SVBR-50 REACTORS". The work includes the main stages taken into account when designing a nuclear power plant: the choice of the location for the construction of a nuclear power plant, the choice of the main and auxiliary equipment, the calculation of thermal and hydraulic, neutron and physical, the selection and layout of power equipment, economic calculation, special task "Analysis of coolant leakage from the first circuit to the second".

• 1 Обоснование места строительства
  • 1.1 Выбор места строительства
  • 1.2 Краткая характеристика места строительства
  • 1.2.1 Географическое расположение
  • 1.2.2 Климат
  • 1.2.3 Сейсмоактивность Приморского края
  • 1.2.4 Схема электрических сетей района места строительства АЭС
  • Схема электрических сетей района предполагаемого места строительства АЭС представлена на рисунке 7.
• 1.3 Описание энергосистемы
• 1.3.1 Перечень основных существующих крупных потребителей электрической энергии
• 1.3.2 Прогноз потребления электрической энергии
• 2 Выбор основного оборудования
• С целью уменьшения расходов на изготовление оборудования энергоблоков Приморской АЭС с реакторами СВБР-50 за прототип принят моноблок СВБР-75/100 с изменением топливной загрузки. Основное оборудование для реакторов на быстрых нейтронах в основном изго...
• В состав реакторной установки входит следующие основное оборудование:
• – моноблок реакторный (МБР);
• – оборудование и трубопроводы второго контура;
• – оборудование газовой системы первого контура;
• – оборудование системы автономного расхолаживания;
• – оборудование системы пассивного отвода тепла;
• – оборудование для перегрузки топлива.
• В состав моноблока реакторного входят:
• – прочный корпус МБР;
• – встроенные в МБР внутрекорпусные устройства и внутрекорпусная радиационная защита;
• – защитная пробка с элементами радиационной защиты, крышкой, верхним вытеснителем и стойками исполнительных механизмов СУЗ;
• – активная зона, состоящая из комплекта тепловыделяющих сборок (ТВС), комплекта стержней СУЗ, корзины для размещения ТВС, чехлов стержней СУЗ и других элементов, формирующих АЗ;
• – комплект исполнительных механизмов СУЗ;
• – 12 модулей испарителя;
• – два ГЦН;
• – оборудование системы технологии СВТ;
• – оборудование системы контроля, управления и диагностики;
• – защитный кожух МБР;
• – оборудование системы парового обогрева МБР.
  • 2.1 Моноблок реакторный
  • 2.1.1 Прочный корпус МБР
  • Корпус - цилиндрический сварной сосуд с эллиптическим штампованным днищем и плоской верхней крышкой. Материал корпуса – аустенитная сталь 0Х18Н10Т.
  • 2.1.2 Главный циркуляционный насос
  • 2.2 Турбоустановка
  • Таблица 7- Характеристики ТК-50/80-4.7
  • 2.3 Электрогенератор ТВФ-63-2УЗ
• 3 Составление и расчет тепловой схемы энергоблока
  • 3.1 Тепловой расчет номинального режима
• 3.2 Построение рабочего процесса в турбине
  • Пар, проходя через турбину, расширяется, следовательно, совершает работу, заставляя вращаться лопатки, установленные на оси турбоустановки. Воспользовавшись начальными параметрами пара на входе в ЦВД и ЦНД, можно построить график рабочего процесса в ...
  • Значения параметров пара на входе из ПГ возьмем из прототипа, а именно, P=6.7 МПа, Т=290 С. Отметим точку на HS-диаграмме и определим энтальпию пара в текущем состоянии (h=2810 кДж/кг). Потерю давления в СРК примем 5% и на входе в ЦВД получим пар со ...
  • Полученные данные сведем в таблицу 9 и стоим график на HS-диаграмме (рисунок 10).
• 3.3 Определение расходов пара и питательной воды в элементах системы
  • 3.4 Технико-экономические показатели работы АЭС
  • 4 Выбор вспомогательного оборудования
    • 4.1 Конденсатор
    • 4.2 Конденсационный насос
    • 4.3 Подогреватель высокого давления
    • 4.4 Подогреватель низкого давления
    • 4.5 Деаэратор
    • 4.6 Питательный насос
  • 5 Геометрический расчет реактора
    • 5.1 Диаметр активной зоны
  • 6 Нейтронно-физический расчет
    • 6.1 Ядерные концентрации
    • 6.2 Макроконстанты
    • 6.3 Расчет критической массы
    • 6.4 Результаты решения критической системы
    • 6.5 Энерговыделение зон
    • 6.6 Изменение нуклидного состава топлива
    • 6.7 Коэффициент воспроизводства топлива
    • 6.8 Глубина выгорания
    • 6.9 Оценка эффектов реактивности
    • 6.10 Оценка эффективности органов СУЗ
  • 7 Теплогидравлический расчет активной зоны
• 8 Выбор и компоновка силового электрооборудования
  • 8.4 Расчет количество ЛЭП и присоединений на ОРУ
  • 8.4.3 Выбор выключателей и разъединителей
  • 9 Расчет технико-экономических показателей АЭС
• 10 Анализ течи теплоносителя из первого контура во второй с отрывом крышки коллектора первого контра ПГ
• – малые течи теплоносителя в результате разрыва трубопровода первого контура эквивалентным диаметром менее 100 мм;
• – большие течи теплоносителя в результате разрыва трубопроводов первого контура эквивалентным диаметром более 100 мм, включая разрыв главного циркуляционного трубопровода;
• – разрывы линий, содержащих теплоноситель первого контура за пределами защитной оболочки;
• – разрыв теплообменной трубки парогенератора с последующим расхолаживанием со скоростью 60 0C \ч;
• – компенсируемая течь внутри контайнмента;
• – течь из первого контура во второй при отрыве крышки коллектора парогенератора.
• Один из барьеров предотвращения неправильных действий персонала является учет опыта эксплуатации при проведении предсменных инструктажей. За историю существования атомной промышленности зафиксированы случаи аварийных ситуаций с течью теплоносителя из...
•  22 января 1982 г. в результате коррозионно-усталостного разрушения шпилек горячих коллекторов 1,3,4, 5-го парогенераторов блока № 1 Ровенской АЭС произошла авария, в результате которой 1100 м3 теплоносителя попало из первого контура в котловую воду ...
•  20 сентября 1990 г. на блоке №1 ЮУАЭС, 15 октября 1988 г. на блоке №1 ЗАЭС, 13 июня 1989 г. на блоке №2 ЗАЭС были обнаружены повреждения холодных коллекторов парогенераторов, причиной которых явилось зарождение, подрастание и объединение множества к...
•  7 марта 1989 г. на блоке №1 АЭС «Me QUIRE» (США) произошла авария с открытием течи теплоносителя во второй контур. Причина - межкристаллитная коррозия трубчатки парогенератора со стороны 2-го контура.
• 10.3 Анализ протекания процессов при возникновении аварии
• На основании результатов расчета программы ДИНАМИКА-97 АО «ГИДРОПРЕСС» проведем анализ течи теплоносителя из первого контура во второй в результате отрыва крышки «холодного» коллектора парогенератора эквивалентным диаметром Ду43. Исходные данные и ме...
• Для реакторных установок типа ВВЭР с горизонтальными парогенераторами характерной особенностью течей из первого контура во второй является потеря (байпасирование) четвертого барьера безопасности (т.е. защитной оболочки), что приводит к потере теплонос...
• В случае отрыва крышки коллектора парогенератора аварийный ПГ и его ПСУ (т.е. ПК ПГ, БРУ-А и БРУ-К) становятся частью первого контура. Поскольку уставки давления на открытие клапанов ПСУ ниже чем рабочий диапазон давлений насосов САОЗ ВД, то авария пр...
• При отрыве крышки коллектора ПГ по первому контуру теплоноситель из первого контура во второй поступает через кольцевую щель Ду 43 мм. Давление в первом контуре и уровень в КД снижается. Происходит рост давления во втором контуре и уровня в аварийном ПГ.
• Принято, что на 10 с по увеличению активности гамма-фона в паропроводе аварийного ПГ 2 до 10-3 мЗв/ч срабатывает аварийная защита реактора. Снижение уровня в КД приводит к увеличению расхода от насоса системы подпитки-продувки малой производительности...
• С задержкой 5 с после срабатывания АЗ закрываются стопорные клапаны ТГ. Закрытие стопорных клапанов ТГ приводит к росту давления во втором контуре. На 17.4 с срабатывает уставка на срабатывание БРУ-К
• Работа двух насосов системы подпитки-продувки малой производительности не компенсирует потерю теплоносителя в течь. Происходит дальнейшее снижение давления в первом контуре и снижении уровня в КД. По сигналу снижения уровня в КД. По сигналу уровня сжи...
• На 26,2 с давление над активной зоной становится менее 14,2 МПа.
• По совпадению сигналов:
•  повышение гамма-фона в паропроводе аварийного ПГ 2 более допустимого;
•  совпадение сигналов:
•  уменьшение давления над активной зоной менее 14,2 МПа;
•  температура теплоносителя в горячих нитках петель более 260 С;
•  давление под оболочкой менее 0,03 МПа.
• происходит формирование сигнала на запуск автоматического алгоритма по преодолению течи из первого контура во второй.
• Запуск автоматического алгоритма вызывает:
•  вывод защиты по повышению уровня в ПГ на 300 мм от номинального на закрытие БЗОК;
•  включение насосов аварийного ввода бора на впрыск в КД до давления над активной зоной 8,3 МПа;
•  отключение и запрет на включение всех групп ТЭН КД;
•  изоляция аварийного ПГ 2 по питательной воде и продувке;
•  закрытие с запретом на открытие БРУ-А на паропроводе аварийного ПГ и локализующей арматуры перед БРУ-А;
•  отключение ГЦНА 2;
•  запуск БРУ-А работоспособных ПГ 1,3,4 в режим расхолаживания 60 С /ч.
• На 209,1 с формируется сигнал по уменьшению разности между температурой насыщения на выходе из активной зоны и температурой в горячих нитках петель до 8 С. По этому сигналу происходит:
•  запуск систем безопасности;
•  отключение ГЦНА на неаварийных петлях;
•  отключение насосов системы нормальной подпитии-продувки и борного регулирования [34].
• На 210,2 с формируется сигнал на закрытие БЗОК на паропроводе аварийного парогенератора по снижению давления над активной зоной менее 8,3 МПа.
• На 246,7 с начинается подача охлаждающей воды насосами САВ ВД в первый контур. На 5424,2 с происходит смена скорости расхолаживания первого контура при помощи и БРУ-А с 60 до 30 С /ч. Расчет окончен на 20000 с при достижении температуры теплоносителя...
• 10.4 Описание физических процессов
• Рассмотрена авария с течью из первого контура во второй в результате отрыва крышки «холодного» коллектора парогенератора эквивалентным диаметром Ду 43. Результаты расчета представлены на рисунках 11 – 16.
• Рисунок 32 – Относительная мощность тепловыделения в активной зоне
• На рисунке 32 представлен график изменения относительной мощности тепловыделения в активной зоне. Относительная мощность измеряется в относительных единицах и является отношением фактической мощности к номинальной. Относительная мощность тепловыделен...
• Рисунок 33 – Давление на выходе из активной зоны
• На рисунке 33 представлен график изменения давления на выходе из активной зоны (ПА). В связи с отключением ГЦНА-2 на 26 секунде, запуском БРУ-А работоспособных ПГ в режим расхолаживания 60 ℃/ч давление на выходе из активной зоны начинает падать до 8,3...
• Рисунок 34 – Расход теплоносителя на входе в активную зону
• На рисунке 34 показан график расхода теплоносителя на входе в активную зону. На 26 секунде происходит отключение ГЦНА-2, расход теплоносителя падает с учетом потери подачи теплоносителя на ГЦНА-2. На 209,1 секунде происходит отключение ГЦНА на неавари...
• Рисунок 35 – Давление в ПГ
• На рисунке 35 показан график изменения давления в ПГ-1,2,3,4. На 26,1 секунде запуск быстродействующей редукционной установка сброса пара в атмосферу БРУ-А на 1,3,4 ПГ – давление падает. Так как ПГ 2 отсечен, а теплообмен между первым и вторым контуро...
• Рисунок 36 – Максимальная температура топлива
• Активная зона быстро расхолаживается до температуры 400 ℃, далее сброс скорости охлаждения до 30 ℃ в час.
• Рисунок 37 – Расход теплоносителя в петлях
  • Рисунок Е.2 – Чертеж АЗ
    • Л.1 Расчет трансформатора ТРДЦН 160000/220
    • Л.2 Расчет трансформатора ТДЦ 80000/110
    • Л.5 Расчет трансформатора ТМ 2500/10
  • Рисунок М.1 – Принципиальная электрическая схема
• Методика расчета
• Расчетный анализ режима течи из первого контура во второй выполнен с помощью программы ДИНАМИКА-97. Принципиальные расчетные схемы первого и второго контура реакторной установки для расчета по программе ДИНАМИКА-97 приведены на рисунках 10 и 11 соотв...
• Рисунок Р.1 – Расчетная схема второго контура РУ
• ПРИЛОЖЕНИЕ С
• Конструкция ПГВ-1000М
• Для понимания физических процессов при возникновении аварии течи теплоносителя разберем конструкцию парогенератора ПГВ-1000М.
• Рисунок С.1 -Общий вид парогенератора ПГВ-1000М
•  Корпуса;
•  Теплопередающей поверхности;
•  Коллекторов теплоносителя первого контура;
•  Сепарационного устройства;
•  Устройства раздачи основной питательной воды;
•  Устройства раздачи аварийной питательной воды;
•  Устройства выравнивания паровой нагрузки;
•  Опорных конструкций и гидроамортизаторов;
•  Уравнительных сосудов;
•  Импульсно-предохранительных устройств.
• Коллекторы I контура (Рисунок С.2) предназначены для раздачи теплоносителя в теплообменные трубы.
• Каждый коллектор имеет:
• - два штуцера Ду 10 – воздушник и контроль плотности фланцевого соединения I контура (штуцеры выведены на корпус);
• - два штуцера Ду 20 для непрерывной продувки.
• В верхней части коллектора I контура имеют фланцевый разъем Ду 500. Разъем снабжен плоской крышкой с приваренным к ней вытеснителем. Крышка с вытеснителем выполняет роль дросселирующего устройства, предназначенного для уменьшения проходного сечения до...
• Коллекторы I контура выполнены из легированной конструкционной стали. Внутренняя поверхность коллекторов, включая крышки фланцевых разъемов, плакирована антикоррозионной наплавкой.
• Рисунок С.2 - Коллектор I-го контура.
• Крышки коллектора парогенератора стягиваются шпильками. При некачественном обслуживании, ремонте может возникнуть неплотное прилегание крышки коллектора к коллектору, что повлечет за собой развитие аварийной ситуации.