Энергетика. ТЭС и АЭС

Всё о тепловой и атомной энергетике

Динамические характеристики органов регулирования системы управления и защиты активной зоны реактора ВВЭР-1000

Органы регулирования (ОР) системы управления и защиты (СУЗ) представляют собой систему, включающую поглощающий стержень, сцепленный со штангой привода ШЭМ и предназначенный для регулирования и управления реактивностью и мощностью реактора, а также для быстрого перевода активной зоны в подкрити-ческое состояние.

В режиме регулирования ОР СУЗ перемещаются с рабочей скоростью 2 см/с с помощью привода ШЭМ. В режиме срабатывания аварийной защиты ОР СУЗ вводятся в активную зону за счет свободного падения за проектное время 1,2—4,0 с. В конце падения в режиме срабатывания АЗ обеспечивается демпфирование ОР СУЗ за счет пружин подвески ПЭЛ и пружинного блока в головке ТВС.

Проверка и отработка механических и динамических характеристик ОР СУЗ совместно с приводом ШЭМ и ТВС в режимах перемещения с рабочей скоростью и в режимах срабатывания АЗ проводятся в период ресурсных испытаний в стендовых условиях при штатных параметрах теплоносителя.

Расчеты динамических характеристик ОР СУЗ в режимах срабатывания АЗ проводятся на стадии проектирования для обоснования и выбора геометрических характеристик ПЭЛ, НК, дроссельных отверстий в наконечниках НК, отверстий в штанге привода, характеристик пружинного блока в головке ТВС. Расчеты проводятся по программе КЛАСТ, которая апробирована и подтверждена результатами многочисленных испытаний ОР СУЗ на стендах и аттестована ГАН РФ.

В программе определяются следующие динамические характеристики ОР СУЗ на участке падения и демпфирования в режиме срабатывания АЗ:

  • пройденный путь (величина перемещения ОР СУЗ);
  • время падения;
  • скорость перемещения, в том числе скорость на подходе к головке ТВС и в конце демпфирования;
  • усилия, ускорение и текущие перегрузки, действующие на ОР СУЗ на участке падения и демпфирования, как функции времени.

На действующих блоках АЭС с ВВЭР-1000 при использовании ТВС с двухгодичной кампанией топлива не наблюдалось отступлений фактических характеристик по времени падения ОР СУЗ в режимах АЗ от проектных требований. С внедрением трехгодичного топливного цикла на блоках АЭС с ВВЭР-1000 стали фиксироваться нарушения в работе отдельных ОР СУЗ, заключающиеся в превышении проектного времени падения ОР СУЗ и зависании отдельных ОР СУЗ в нижней части активной зоны.

На основе анализа результатов специально проведенных исследований на блоках АЭС и результатов дополнительных расчетов установлено, что основной причиной нарушения в работе ОР СУЗ являлось повышенное механическое трение в каналах ОР СУЗ в связи с повышенными искривлениями оси ТВС.

Для повышения надежности работы ОР СУЗ и выполнения проектного требования по времени падения ОР СУЗ были разработаны и внедрены мероприятия, предусматривающие:

устранение причин повышенного искривления ТВС (уменьшение рабочих усилий поджатия ТВС и увеличение запаса хода пружин до соприкосновения витков в головках ТВС, увеличение поперечной жесткости ТВС);

утяжеление ОР СУЗ (сборки ПЭЛ и штанги привода);

снижение гидравлических усилий на сборку ПЭЛ (за счет большего дросселирования потока теплоносителя в наконечниках НК);

снижение гидравлического усилия на штанге привода (за счет введения перфорации на штанге);

увеличение количества пружин в головке ТВС, задействованных в демпфировании падающих ОР СУЗ с одновременным уменьшением их жесткости.

Указанные мероприятия реализовывались одновременно с внед-зением в эксплуатацию ТВС с модернизированной головкой (ТВС-М) и усовершенствованных ТВС (УТВС) и последующих модификаций ТВС с повышенной жесткостью каркаса (ТВС-2).

В сравнительной таблице приведены отличительные геометрические характеристики для серийных ОР СУЗ и ТВС ВВЭР-1000 и последующих модификаций ТВС и ОР СУЗ (ТВС-М, УТВС, утяжеленные ОР СУЗ). В этой же таблице приведены основные результаты расчетов динамических характеристик ОР СУЗ для сочетаний различных модификаций ТВС и ОР СУЗ, которые внедрены и эксплуатируются в реакторах ВВЭР-1000 (серии В-320, В-302, В-338).

Основные геометрические и динамические характеристики различных модификаций ОР СУЗ и ТВС

Характеристика

Серийные ОРСУЗи серийная ТВС

Утяжеленные ОРСУЗи серийная ТВС

Утяжеленные ОРСУЗ и ТВС-М

Утяжеленные ОР СУЗ и УТВС (ТВС-2)

Масса сборки из 18 ПЭЛ с головкой, кг

16,0

18,5

18,5

18,5

Масса штанги привода ШЭМ, кг

13,0

15,3

15,3

15,3

Суммарная масса падающей системы (сборки ПЭЛ совместно со штангой привода), кг

29,0

33,8

33,8

33,8

Наружный / внутренний диаметр НК, мм

12,6/11,0

12,6/11,0

12,6/11,0

13,0/11,0

Наружный диаметр ПЭЛ, мм

8,2

8,2

8.2

8,2

Количество/диаметр отверстий на штанге привода, шт./мм

2/7,0

2/7,0

2/7,0

Количество/диаметр боковых отверстий в наконечнике НК, шт./мм

4/2,0

4/2,0

4/1,5

4/2,0

Диаметр центрального отверстия в наконечнике НК, мм

4,5

4,5

2,0

2,5

Количество пружин в головке ТВС для демпфирования ОР СУЗ, шт.

1

1

16

16

Время падения ОР СУЗ в режиме срабатывания АЗ при номинальных параметрах, с

2,5-3,0

1,6

1,6

1,6

Скорость падения ОР СУЗ при подходе к головке ТВС, м/с

1,5

2,9

2,8

3,0

Скорость падения ОР СУЗ после демпфирования (ударная скорость о каркас НК), м/с

1,1

2,7

0

0

Предельно допустимая величина усилия механического трения в канале ОР СУЗ из условия непревышения времени падения ОР СУЗ 4 с., Н

46

90

165

163

Разрешенная проектом величина усилия механического трения в канале ОР СУЗ, Н

29

29

49

49

Запас от разрешенной до предельно допустимой величины усилия механического трения в канале ОР СУЗ, Н

17

61

116

114

Анализ представленных данных позволяет отметить следующие особенности условий работы различных модификаций ОР СУЗ и ТВС:

  • при нормальных проектных состояниях активной зоны все модификации ОР СУЗ и ТВС обеспечивают в режимах срабатывания АЗ время введения ОР СУЗ в активную зону в проектных пределах 1,2-4,0 с;
  • в серийных ТВС и серийных ОР СУЗ запас по усилиям механического трения в канале ОР СУЗ недостаточен, чтобы компенсировать увеличение механического трения при повышенном искривлении ТВС. Кроме того, в серийной ТВС демпфирование ОР СУЗ одной центральной пружиной не обеспечивает полного гашения скорости падающих ОР СУЗ, поэтому сохраняется ударная скорость ОР СУЗ о каркас НК;
  • использование 16-ти пружин в головках ТВС-М, УТВС и ТВС-2 для демпфирования ОР СУЗ обеспечивает полное гашение скорости падающих ОР СУЗ и исключает удар ОР СУЗ о каркас НК, т.е. исключает ударные перегрузки на ОР СУЗ и ТВС;
  • утяжеление ОР СУЗ, а также уменьшение гидравлических усилий на сборке ПЭЛ и штанге привода позволили увеличить запас до максимально допустимых усилий механического трения в канале ОР СУЗ сверх проектного значения в несколько раз (от 17 Н в серийных ТВС до 114—116 Н в ТВС-М и УТВС с утяжеленными ОР СУЗ).

Таким образом, применение утяжеленных ОР СУЗ в ТВС-М, УТВС и ТВС-2 обеспечивает надежное введение ОР СУЗ в активную зону при срабатывании АЗ в режимах НУЭ и ННУЭ, Данные результаты расчетов подтверждены результатами стендовых испытаний, результатами измерений и опытом эксплуатации модернизированных и усовершенствованных ТВС на действующих блоках АЭС с ВВЭР-1000.

По программе KЛACT проведены также расчеты динамических характеристик ОР СУЗ в аварийных режимах разрыва трубопроводов первого контура. Согласно результатам расчетов при всех модификациях ОР СУЗ и ТВС в аварийных режимах после сигнала на срабатывание АЗ ОР СУЗ перемещаются только вниз, время введения ОР СУЗ в активную зону соответствует проектным требованиям, т. е. менее 4 с.

В современное время монтаж магистральных трубопроводов требует квалифицированных специалистов и грамотных решений. Наша компания готова вам это предоставить. Более подробно узнать о услуге вы можете перейдя по ссылке выше.

Читайте также:

Updated: 04.12.2014 — 14:34
Энергетика. ТЭС и АЭС © 2012 Использование материалов с сайта разрешается при наличии на него активной ссылки без тегов nofollow и noindex.
Adblock detector