Бассейн выдержки бассейн перегрузки

Содержание

Бассейн выдержки бассейн перегрузки
Перегрузка топлива, бассейн выдержки
Бассейны выдержки и мокрой перегрузки

Бассейн выдержки бассейн перегрузки

10.1.1. Строительные конструкции БВ, БП

Повысотные отметки, объемы заполнения и размещение оборудования в БВ, БП показаны на рисунках 1 и 2.

Бассейн выдержки расположен в герметичной части реакторного отделения в пределах парогенераторного бокса, между ГЦК.

Он соединен с верхней частью бетонной шахты реактора перегрузочным каналом, рассчитанным на транспортировку одной ТВС. Верхняя отметка бассейна (+38.1 м) определяется конструкцией реактора и величиной защитного уровня воды над активной частью ОТВС при перемещении ее через перегрузочный канал, который может перекрываться гидрозатвором . Отметка дна бассейна (+21.9 м) выбрана таким образом, чтобы защитный уровень воды (при хранении) над головками ТВС находился ниже порога перегрузочного канала и разделительной стенки между отсеками бассейна, создающей возможность автономного использования каждого отсека для хранения ТВС. Для предотвращения выхода газов и аэрозолей вместе с водяными парами с открытых водных поверхностей и улучшения радиационной обстановки в реакторном зале предусмотрена система вентиляции. По обеим сторонам БВ размещены приточные и вытяжные воздуховоды со щелевыми отверстиями, расположенными над уровнем воды.

Ограждающие конструкции БВ предназначены для удержания активных продуктов деления, а также для ослабления ионизирующего излучения. Ограждающие конструкции БВ состоят из следующих элементов:

двойная металлическая герметизирующая облицовка с дренажом случайных протечек;

железобетонные ограждающие конструкции.

В основу разработки ограждающих конструкций БВ положены следующие основные принципы:

должны сохраняться заданные функции (плотность и прочность) по удержанию активных продуктов деления;

обеспечивать биологическую защиту, как в условиях нормальной эксплуатации, так и при проектных авариях.

Строительные конструкции БВ выполнены в виде прямоугольной железобетонной конструкции с двойной металлической облицовкой. Внутренняя облицовка днища БВ выполнена из углеродистой стали толщиной 4 мм. Наружная облицовка днища поднята на 150 мм и выполнена из нержавеющей стали толщиной 6 мм. Нержавеющая облицовка днища БВ уложена на швелеры высотой 140 мм. Вертикальная нагрузка от установленных стеллажей для хранения ОТВС передается через специальные закладные детали с набором пластин для выверки отметок. Закладные детали устанавливаются на внутреннюю облицовку днища и представляют из себя трубу Æ 159х4.5 с наваренными с двух сторон пластинами под одиночную опору, или двойной швеллер высотой 140 мм с дополнительными ребрами жесткости. Пространство между облицовками (в днище) заполняется дренажным бетоном, который позволяет контролировать случайные протечки через днища и специальный дренажный отвод. Внутренняя (из углеродистой стали) и наружная (из нержавеющей стали) облицовки стен БВ до отметки 37.4 м выполнены из стали толщиной 6 мм. Зазор 4 мм между двумя облицовками стен (получаемый установкой промежуточных прокладок) образует замкнутую полость с полом и стенами и позволяет организовать дренаж случайных протечек через сварные соединения нержавеющей облицовки. Дренажные отводы, врезанные в эту полость со стороны углеродистой облицовки и выведенные в помещение боксов ПГ позволяют периодически визуально контролировать случайные протечки. Конструкция облицовки выполнена из крупно — размерных элементов предмонтажного изготовления с минимальным количеством монтажных соединений.

Стены БВ выполнены из монолитного железобетона с периодической арматурой и опалубкой из стального листа, выполняющего роль облицовки. Толщина стен 950 и 1000 мм, внутренние перегородки – 400 мм. Перекрытие под БВ выполнено в виде арматурного блока толщиной 1200 мм и залито обычным тяжелым бетоном. С наружной стороны стены и перекрытия БВ рассчитаны на восприятие термических, химических и сейсмических нагрузок, возникающих при разуплотнении контура теплоносителя в условиях одновременного воздействия землетрясения интенсивностью 6 баллов.

Опорные конструкции стеллажей в днище БВ выдерживают нагрузку от падения гидрозатвора (массой 4200 кг), кассеты (массой 790 кг), пенала (массой 505 кг) на стеллажи. Аустенитная облицовка пола может иметь локальные нарушения целостности, облицовка поддона сохраняет свою целостность. Работа плиты днища обеспечивается.

Источник

Перегрузка топлива, бассейн выдержки

Общие положения

Перегрузка ядерного топлива (ЯТ) на энергоблоках (ЭБ) с ВВЭР осуществляется при полностью остановленном ядерном реакторе (ЯР) и обычно совмещается с ремонтом оборудования. Для ЭБ с ВВЭР перегрузка ЯТ имеет две важные особенности:

1) перегрузка топлива связана с изменением геометрии активной зоны ЯР;

2) перегрузка топлива оказывает особое влияние на остаточное тепловыделение в активной зоне ЯР.

Первая особенность во многом определяет ядерную безопасность ЭБ, а вторая требует организации сложных технологических систем охлаждения из-за необходимости сохранения в работе тепломеханического и электромеханического оборудования, насосов, средств и приборов контроля.

Основными документами, определяющими технологию перегрузки ЯТ с остановкой ЭБ, являются:

— инструкция по перегрузке ЯТ на ЭБ;

— программа и график ремонтов;

— программа и рабочий график перегрузки ТВС.

В программе перегрузки ЯТ, разрабатываемой персоналом АЭС, определяются важнейшие укрупненные этапы перестановки основных групп ТВС, а также порядок и перечень транспортно-технологического оборудования, используемого при перемещении ТВС. Рабочий график перегрузки ЯТ подробно описывает для каждой ТВС маршрут ее движения: номер и тип ТВС, координаты ячейки активной зоны или БВ, откуда извлекается ТВС, а также ячейки, куда она устанавливается.

На АЭС с ВВЭР перегрузка осуществляться «мокрым» методом. При этом транспортно-технологические операции по перемещению отработавших ТВС из активной зоны в БВ проводятся под слоем воды (в бассейне перегрузки).

(При «сухом» методе отработавшие ТВС транспортируются к БВ в защитном металлическом контейнере во воздуху.)

Перегрузка ТВС производится под водой, для этого реактор должен быть остановлен, разуплотнен, ВБ и БЗТ извлечены из реактора, бетонная шахта и бассейн перегрузки заполнены водой.

Извлечение ВКУ из реактора и транспортирование их в шахты ревизии производится «посуху».

Конкретная схема перегрузки зависит от многих факторов. В частности, существует зависимость от исходного обогащения топлива изотопом урана-235. В случае использования твэл с низким обогащением (порядка 3-3,5%) может быть реализована только 3-х годичная топливная кампания. В случае использования твэл с более высоким обогащением (порядка 4-4,4%) может быть реализована 4-х годичная топливная кампания.

В принятой сейчас на отечественных АЭС схемах перегрузки реализована 3-х годичная топливная кампания с установкой части ТВС(для ТВС с высоким начальным обогащением) на 4-й год эксплуатации (п. 3.2.9 ТОБ ОАБ ЗАЭС-5).

При такой схеме в течение 1 ППР заменяется новыми около 1/4 от общего количества ТВС. При этом стараются соблюсти симметрию активной зоны. Вся активная зона условно разбивается на 6 одинаковых секторов (рис. 2, 3). Поэтому количество заменяемых ТВС должно быть кратно 6, что составляет около 42 шт. (всего в активной зоне ВВЭР-1000 163 ТВС).

Для эксплуатации реакторной установки энергоблока используется в составе топливной загрузки активной зоны комплекс кассет (ТВС) различных модификаций: ТВС-М, ТВС, ТВС-А (п. 3.2.1.2 ТОБ ОАБ ЗАЭС-5).

Рис. 2 — Картограмма активной зоны в координатной сетке с номерами групп ОР СУЗ. Розовым выделен характерный сектор активной зоны)

Рис. 3 — Деление активной зоны реактора на сектора и участки

Источник

Бассейны выдержки и мокрой перегрузки

Отработавшее четыре года топливо удаляется реактора.

Выгруженные из ядерного реактора отработавшие ТВС содержат внутри твэлов большое количество радиоактивных веществ (“осколков” деления урана). Сразу после выгрузки одна отработавшая ТВС содержит, в среднем, 0,3 миллиона кюри радиоактивных веществ, которые выделяют энергию 100 кВт. По мере выдержки отработавших ТВС в воде бассейна выдержки уменьшается их радиоактивность и мощность остаточных энерговыделений (см. табл. 2).

Если отработавшую ТВС вынуть из воды и оставить на воздухе без чехла, то она разогреется до температуры указанной в табл. 3.

Таблица 2 — Остаточное тепловыделение одной отработавшей ТВС (ОТВС) реактора ВВЭР-1000

Продолжительность выдержки	Мощность тепловыделений, кВт
3 месяца
6 месяцев
1 год
2 года	2.8
3 года	1.7

Таблица 3 — Температура на поверхности ОТВС при естественном воздушном охлаждении после различной выдержки в бассейне выдержки (БВ)

Продолжительность выдержки в воде БВ	3 мес.	6 мес.	1 год	2 года	3 года
Температура на поверхности ТВС, °С

Установка отработавшей ТВС в закрытый чехол с водой практически не изменяет ее температуру относительно поверхности чехла, но закрытие ТВС в чехле с воздухом вызывает увеличение ее температуры примерно на величину, указанную в предыдущей таблице.

Извлечение одной ТВС из воды БВ лишает ее защитного слоя воды и создает большую мощность экспозиционной дозы гамма-излучения в реакторном зале до (60-100) рентген/час (на расстоянии от 40 до 20 метров), что недопустимо для безопасности работающего там персонала.

В связи с этим после отработки ТВС в реакторе она выдерживается в БВ в течение не менее 3-х лет. После этого срока ОТВС можно хранить и транспортировать при воздушном охлаждении.

Организация хранения отработавших ТВС в приреакторных бассейнах выдержки с последующей отправкой их на завод по регенерации или в долговременные отдельно стоящие хранилища — заключительный этап всей технологической схемы эксплуатации ядерного топлива на АЭС. Этот этап характеризует собой начало так называемого »послереакторного» цикла.

Так же бассейн выдержки и мокрой перегрузки предназначен для временной выгрузки не полностью выгоревших ТВС, которые затем будут возвращены в реактор, для размещения внутрикорпусного оборудования реактора и т.д.

Полный перечень назначения БВ выглядит следующим образом — БВ предназначен для выполнения следующих функций:

• проведения транспортно-технологических операций с ТВС при перегрузке реактора;

• размещения ТВС, не полностью использовавших свой топливный ресурс (при компоновке активной зоны реактора);

• размещения чехла со свежими ТВС для загрузки в реактор (рис. 9);

• загрузки свежих ТВС в реактор из чехла свежих ТВС;

• загрузки отработавших ТВС в транспортный контейнер ТК-13 (рис. 10) для последующей транспортировки их на узел отработавшего топлива;

• загрузки и хранения ТВС, имеющих неплотные твэл в гермопеналы ПО 2-2-2 (рис. 11);

• загрузки гермопеналов (ПО 2-2-2,) с негерметичными ТВС в контейнер для гермопеналов (рис. 12) для последующей транспортировки их на узел отработавшего топлива;

• выгрузки и хранения отработавших ТВС;

• размещения транспортного контейнера для загрузки отработавших ТВС;

• проведения контроля герметичности оболочки (КГО) ТВС, отработавших в реакторе (рис. 13).

Рис. 9 — Чехол свежего топлива (вместимость 18 ТВС)

1 — крышка; 2- корпус чехла

Рис. 10 – Транспортный контейнер ТК-13 (ТУК13-В) для транспортировки ОТВС (вместимость 12 ТВС)

Рис. 11 – Пенал для негерметичных ТВС (гермопенал) ПО 2-2-2 (вместимость одна ТВС)

Рис. 12 – Контейнер для транспортировки гермопеналов с негерметичными ОТВС (вместимость 18 гермопеналов ПО2-2-2)

Рис. 13 – Механическая часть системы КГО ОТВС (в каждом пенале СОДС может размещаться одна ТВС)

Бассейн выдержки (БВ) располагается в центральном зале герметичной части РО. БВ примыкает непосредственно к шахте реактора, соединен с ней транспортно-технологическим каналом для проноса топливной сборки.

Функционирование БВ обеспечивается системами: заполнения, расхолаживания, очистки вод и опорожнения.

Бассейн выдержки ВВЭР-1000 с РУ В-320 состоит из четырех отсеков: три отсека TG21B01-03 под установку ТВС и герметичных пеналов, и гнездо универсальное TG21B04. Охлаждаемыми выполнены только кассетные отсеки БВ TG21B01-03 (рис. 7, 14).

Разделение БВ на три кассетных отсека дает возможность проводить ремонтные работы в одном из них при размещении отработанных кассет в других с осушением ремонтируемого отсека.

В отсеках TG21B01-03 располагаются стеллажи для одноярусного хранения отработанного топлива (ОТВС). Стеллажи выполнены из шести отдельных секций, каждая из которых состоит из двух дистанционирующих плит и одной (нижней) — несущей. Несущая плита установлена на опоры, расположенные на днище бассейна, а дистанционирующие плиты устанавливаются на опорные стойки, закрепленные на несущей плите. Конструкция стеллажей разработана с учетом нагрузок, вызванных максимальным расчетным землетрясением 9 баллов по шкале MSK-64. Конструкция стеллажей обеспечивает:

• вертикальность установленных в нем сборок и герметичных пеналов (ПО 2-2-2);

• исключение механических повреждений наружных поверхностей сборок при их установке/извлечении из ячеек стеллажа;

• фиксацию в плане устанавливаемых в стеллаж топливных сборок и герметичных пеналов (захватные пальцы кассет и пробок герметичных пеналов располагаются по оси II-IV);

• надежное снятие остаточного тепловыделения отработанных ТВС, размещенных непосредственно в гнездах стеллажа или находящихся в герметичных пеналах;

• размещение ячеек по равностороннему треугольнику со стороной (400-600) мм, при котором подкритичность больше 0,05;

• положение кассет (непосредственно в ячейках стеллажа и в пеналах герметичных) на одном уровне.

Универсальное гнездо TG21B04, которое иногда еще называют контейнерным отсеком, используется для:

— установки чехла со свежими ТВС;

— чехла для пеналов герметичных ПО 2-2-2;

— специального транспортного контейнера ТК-13, рассчитанного под установку в него 12 ОТВС.

В отсеке TG21B03 кроме стеллажей для ТВС также установлена механическая часть системы контроля герметичности оболочек (КГО), которая состоит из четырех пеналов, импульсных линий и КИП (см. рис. 13).

Изначально суммарная емкость бассейна выдержки принята из возможности размещения в нем 2,5 активных зон реактора с учетом двухгодичной кампании топлива и аварийной выгрузки из реактора всех кассет активной зоны. Поэтому бассейны выдержки блоков 3-5 ЗАЭС рассчитаны на хранение 392 ТВС (367 ячеек под ТВС и 25 ячеек под пеналы) каждый.

При реконструкции стеллажей БВ блоков 1, 2 и 6 ЗАЭС был реализован принцип уплотненного хранения ОТВС в чехлах из борированной стали с меньшим шагом между кассетами (шаг 300 мм). В результате вместимость БВ повысилась до 613 ТВС (563 ячейки под ТВС и 50 ячеек под пеналы).

С целью обеспечения ядерной безопасности при хранении отработанного топлива в БВ во всех аварийных ситуациях концентрация РБК в воде поддерживается на уровне 16 гр/дм 3 .

В кассетных отсеках предусмотрено использование части ячеек под установку специальных герметичных пеналов типа ПО2-2-2 (например 25 шт. для блоков 3-5 ЗАЭС и 50 шт. для блока 1,2 и 6 ЗАЭС), которые предназначены для установки в них ТВС с большой степенью негерметичности, что исключает загрязнение воды БВ и выделение газов в воздух центрального зала.

Пенал рассчитан для хранения одной негерметичной ОТВС. Пенал представляет собой гильзу, внутренняя полость которой герметизируется при помощи специальной уплотняющей пробки. Внутри пенала имеются дистанционирующие решетки шестигранной формы, что позволяет устанавливать в них ТВС. Для обеспечения условий охлаждения кассеты, размещенной в пенале, в корпус пенала вмонтированы охлаждающие трубки.

Системы вентиляции TL49 и TL21 работают в паре и по проекту образуют так называемую »воздушную завесу», служащую для предотвращения попадания испаряющихся с поверхности БВ радиоактивных паров в центральный зал РО.

Удаляемый воздух перед выбросом в венттрубу проходит очистку и дозиметрический контроль по содержанию в нем радиоактивных аэрозолей и ионов.

Для перегрузки ТВС используется перегрузочная машина типа МПС-В-1000.

Перегрузочная машина состоит из моста, перемещающегося над реактором и БВ, и установленной на нем передвижной тележки с рабочей штангой и специальными приспособлениями для телевизионного контроля (рис. 15).

В плане перемещения моста и тележки осуществляются во взаимно перпендикулярных направлениях, что обеспечивает автоматический и дистанционный выход ПМ на заданную координату в активной зоне реактора или бассейне выдержки (рис. 16).

Бассейн выдержки может быть отделен от шахтного объема специальным гидрозатвором плоским скользящим (см. рис. 17), который обычно называют шандорой.

Собственно шандора — это подъемное полотнище, представляющее из себя плиту толщиной 40 мм, окантованную с боков опорными стойками и обвязками снизу и сверху. Уплотнение шандоры осуществляется резиновым шнуром специального профиля, закрепленным на боковых стойках и нижней обвязке прижимными планками.

Аналогичными шандорами отсекаются от общего объема универсальное гнездо TG21B04 и кассетный отсек TG21B02. Снятие шандоры разрешается только при равных уровнях в соседних отсеках.

Во избежание вывода из циркуляции воды при аварии с разрывом 1 контура из-за ее паразитного накопления в БВ перед пуском энергоблока после перегрузки шандора, разделяющая БВ и шахтный объем, должна быть снята.