Файл: Сидоренко, В. А. Вопросы безопасной работы ВВЭР к 10-й годовщине пуска первого блока Нововоронежской атомной электростанции.pdf

198

Дополнительные маховые массы утяжеляют насосный агрегат,

и поэтому дальнейшее усовершенствование конструкции насосов должно идти по пути повышения рабочей скорости вращения рото­ ра.Помимо того что увеличение быстроходности насоса уменьша­ ет его габариты и вес, выбег насоса увеличивается пропорцио -

нально квадрату начальной скорости (при одинаковых характери­ стиках по инерционности необходимые маховые массы уменшают-

ся пропорционально квадрату увеличения скорости вращения).

В качестве предельного нарушения, определяющего допусти­ мый уровень тепловой мощности, в реакторе ВВЭР-1000 рассмат -

ривается режим полного обесточения (перерыв питания всех насо­ сов более 3-х секунд) со срабатыванием аварийной защиты реак­ тора. Возможный случай быстрого заклинивания вала одного на­ соса рассматривается как достаточно маловероятный и может при­ вести к кризису теплообмена в наиболее теплонапряженных участ­ ках активной зоны (в процессе остановки реактора).

Таким образом, основной меркой допустимого уровня тепло­ вой мощности реактора со стороны теплоотвода является величи­ на гарантированного значения расхода в рамках рассматриваемых проектом нарушений оборудования и условий эксплуатации. В свя­ зи с этим все характеристики установки, определяющие величину гарантированного расхода, подвергаются тщательному исследова­ нию на различных этапах проектирования и освоения АЭС.

Первая из этих характеристик - номинальное значение расхо­ да теплоносителя.На стадии проекта для определения расхода теп­ лоносителя в различных эксплуатационных режимах используются р четные гидравлические характеристики циркуляционного контура и

199

проектные характеристики насоса, обеспечивающие требуемы;: про­ ектом расход» По мере развития проекта расчетные величины уточ­ няются экспериментальными данными по отдельным элементам конту­ ра, и перед пуском объекта в эксплуатацию, как правило, имеют­ ся уточненные расчетные гидравлические характеристики контура и экспериментальные характеристики насосов (зависимость напора

от расхода), полученные на испытательном стенде завода-изгото-

вителя. Эти данные определяют ожидаемое значение расхода перед началом пуско-наладочных работ.

Главные циркуляционные контуры реакторых установок ВВЭР не обеспечиваются измерителями расхода. Исключениями являются

реакторные установки ВВЭР-I и ВВЭР-2, где установлены измеритель­ ные трубки (поперечно обтекаемый цилиндр с отборами давления по противоположным образующим), но точность их тарировки не позво­ ляет рассматривать эти расходомеры как наиболее достоверный ис­ точник информации о расходе теплоносителя по сравнению с други­ ми. Поэтому первое уточнение расхода и одновременно гидравличес­ ких характеристик контура происходит на основании заводских ха­ рактеристик насосов. Однако опыт пуско-наладочных работ всех ВВЭР показывает, что, как правило, фактическое сопротивление контура оказывается меньше расчетного, и рабочая точка насоса оказывает­ ся на хвосте или за пределами экспериментальной заводской харак­ теристики насоса, и поэтому полученное значение расхода требует дальнейшего подтверждения или уточнения. Следующий этап уточне­ ния гидравлических характеристик контура и расхода теплоносителя-

при работе на больших уровнях мощности, на основании сведения тепловых балансов по первому и второму контуру. Многократные за­ меры тепловой мощности установки по второму контуру различными способами позволяют получить достоверные ее значения, соответст-

200

вувдие определенным значениям подогрева теплоносителя в реак­ торе и охлаждения его в каждом парогенераторе. Тем самым уточня­ ются номинальные значения расхода в каждой петле и в целом - че­

рез реактор. На рис. 2.3-5 приведены типичные графики теплово­

го баланса, полученные при пуско-наладочных работах П и Ш блоков НВ АЭС.

Вторая характеристика, достоверное значение которой важ­ но при определении допустимых условий работы установки - изме­ нение расхода во времени при рассматриваемых нарушениях режима,

Все многообразие эксплуатационных режимов изменения расхода ана­ лизируется расчетным путем, но в ходе проектирования и пуско-на­ ладочных работ некоторые процессы исследуются экспериментально,

в результате чего удается проконтролировать достоверность рас­ четных методов анализа и ликвидировать излишние запасы на не­ точность знания процесса. Наиболее важны параметры, характери­ зующие нестационарную работу ГЦН и требующие экспериментально­ го подтверждения: зависимость вращающего момента электродвига­ теля и момента сопротивления ротора 1ЦН от скорости вращения,

изменение величины питающего напряжения,в частности, величина остаточного напряжения на шинах питания насоса в рассматривае­ мых режимах коротких замыканий.

На рис. 2 . 3 - 6 приведены полученные при пуско-наладо'-

ных работах на 2-м блоке НВ АЭС экспериментальные данные, на

основании которых были уточнены характеристики ГЦН и рассматри­ ваемых процессов, использованные далее в окончательных расчетах допустимых режимов эксплуатации. Кривые пуска и торможения нас» са позволяют уточнить вращающий момент и момент сопротивления,

203

Можно обратить внимание на то, что экспериментально полу­ ченное значение остаточного напряжения - 0,25 от номинального -

позволило убрать излишний запас в расчетах, где ранее принима­ лось нулевое значение остаточного напряжения. Это оказалось су­ щественным при определении допустимых режиг,юв эксплуатации бло­ ка.

Устанавливающиеся в переходных режимах значения расходов теплоносителя через активную зону определяются при известной гидравлической характеристике контура производительностью ра­ ботающих насосов (с постоянным или переменным числом оборотов)

и шунтирующим действием петель с остановившимися насосами, по­ ка запорные задвижки в них остаются открытыми. Величина обрат­ ного расхода через петлю под действием перепада давления во входной и выходной камерах реактора определяется в первую оче­ редь гидравлическим сопротивлением остановленного насоса, ко­ торое расчетным путем практически определено быть не может и зависит в свою очередь от величины обратного расхода.

Тщательная обработка всех экспериментальных данных по гид­ равлическим характеристикам циркуляционного контура при раз -

личных состояниях насосов и задвижек на петлях позволяет полу­ чить численные значения обратных расходов при различных кон­ кретных сочетаниях работающих и неработающих насосов, но по -

скольку эти значения получаются как з<№ект разницы прямых рас­ ходов, погрешность их весьма велика.

204

В таблице 2.3-1 представлены подученные путем обработки

экспериментальных данных по 2-ыу и 3-му блокам НВ АЭС значения

обратного расхода в петлях этих установок при различном числе

работающих насосов. Сравнительно малые значения этих расходов

даже при большой погрешности в их определении позволяют полу­

чить•конечную интересующую нас величину - расход через активную

зону для конкретного состояния циркуляционного контура - с той

же погрешностью, что и номинальное значение расхода (2-3$).

Типичные кривые изменения расхода теплоносителя в петлях

и реакторе 2-го блока НВ АЭС в условиях короткого замыкания в си­

стеме приведены на рис. 2.5-7 (обесточение всех насосов на I сек

и полное торможение двух насосов).

Поскольку определяющими в установлении допустимых условий эксплуатации ВВЭР являются режимы со значительными уменьшениями расхода, в которых сохраняются достаточно большие тепловыделе­ ния и поэтому происходит вскипание теплоносителя, необходимо располагать достоверными данными по гидравлике и теплообмену,

и в первую очередь по кризисным условиям теплообмена, в потоке кипящей воды и пароводяной смеси. Как правило, эти данные для водо-водяного реактора (без кипения в номинальных условиях)

более необходимы, чем аналогичные данные для однофазного потока,

Здесь уместно также напомнить, что специфика топливной решетки ВВЭР потребовала все эти сведения для пучков тепловыделяющих стержней, что открыло новую область исследований гидродинамики и теплообмнна.

Гидравлическая характеристика рабочих каналов активной зо­ ны (зависимость потери напора от расхода) должна быть однознач­ ной и монотонной при всех возможных мощностях кассет , чтобы в процессах снижения общего расхода избежать возможности быстрого снижения расхода в отдельных кассетах и их запаривания.

На рис.2.3 - 8 приведены гидравлические характеристики кас­ сет реактора ВВЭР-3 при различных мощностях. Для увеличения кру­ тизны характеристики (в целях уменьшения снижения расхода в наи­ более мощных кассетах при фиксированном снижении общего расхо­ да воды через активную зону) в некоторых реакторах ВВЭР предпри­ нималось дополнительное дрисселирование питока на входе в каж­ дую кассету активной зоны путем установки дроссельных шайб в дншце корзины. Однако при таких операциях приходится обращать внимание на абсолютное значение перепада давления на активной зоне, чтобы не были превышены некоторые предельные величины,

Рис.2.3-8. Гидравлические характеристики цсктралыых кассет реактора ВВЭР-3