Рациональная организация ведения водно-химических режимов (ВХР) является важным фактором для надежной эксплуатации АЭС. Водно-химический режим должен быть организован таким образом, чтобы обеспечивалась целостность защитных барьеров (оболочек тепловыделяющих элементов и границ контура теплоносителя) и соблюдались требования радиационной безопасности. Надежность работы любого элемента теплоэнергетического оборудования определяется взаимным влиянием трех факторов:
- конструкцией аппарата;
- конструкционными материалами;
- водно-химическим режимом (коррозионная агрессивность теплоносителя).
На действующих АЭС единственным фактором, на который сравнительно просто можно повлиять при умеренных капитальных затратах, является водно-химический режим. Однако следует заметить, что одними только средствами водно-химического режима кардинально повысить надежность эксплуатации оборудования невозможно в принципе. Кроме этого необходимо:
- обеспечение надлежащей плотности конденсаторов , так как даже самые современные технологии очистки конденсата не обеспечат требуемого качества питательной воды;
- применение однородных конструкционных материалов (сплавы на основе либо железа, либо меди), что позволяет поддерживать значения рН, соответствующие минимуму скорости коррозии;
- подавление эрозионно-коррозионного износа некоторых элементов оборудования пароводяного тракта (ПВД, трубопроводов влажного пара). При изменении водного режима это достигается лишь частично, а полностью проблема решается применением сталей с содержанием хрома около 2 % и снижением скорости течения среды.
Для повышения надежности эксплуатации оборудования АЭС наряду с работами по совершенствованию водно-химического режима должны быть предусмотрены и вопросы замены конструкционных материалов.
Конкретные методы и средства поддержания качества теплоносителя и других рабочих сред, а также нормы их качества для АЭС с реакторами различного типа установлены в стандартах и нормативных документах.
По классификации контролируемые показатели качества рабочей среды подразделяются на:
- нормируемые показатели, соблюдение которых обеспечивает проектный ресурс безопасной и надежной эксплуатации парогенератора и оборудования второго контура без снижения экономичности;
- диагностические показатели, которые дополнительно информируют персонал АЭС о правильности ведения ВХР и отклонения которых указывают на нарушения в работе технологических систем обеспечения ВХР.
Значения нормируемых показателей качества (например, «нормы качества») устанавливаются в зависимости от энергетического уровня мощности (меньше или равно 35 % Nном или больше 35 % Nном), на котором в данный период работает энергоблок.
Нормы качества рабочей среды и ограничения по эксплуатации при работе энергоблока устанавливаются раздельно для указанных энергетических уровней мощности при отклонении одного или нескольких нормируемых показателей качества пита- тельной или продувочной воды.
Отклонения нормируемых показателей качества от предельных значений приводят к нарушению нормальной эксплуатации вследствие развития негативных эффектов, в частности, в результате развития коррозионных повреждений. На АЭС для нормируемых показателей качества определены контрольные уровни, эксплуатационные пределы и в отдельных случаях регламентированы уровни действия при отклонениях нормируемых показателей качества от эксплуатационных пределов, включая оперативное вмешательство персонала в работу систем обеспечения ВХР, снижение мощности или останов реактора. Нормируемые показатели необходимо измерять с использованием метрологически аттестованных методик и средств контроля.
Нормальная эксплуатация — эксплуатация в определенных проектом эксплуата- ционных пределах и условиях.
Контрольные уровни — значения показателей качества, установленные для оперативного контроля, закрепления достигнутого уровня ниже эксплуатационных пределов, обеспечения совершенствования ВХР в целях повышения радиационной безопасности персонала, увеличения ресурса работы оборудования, повышения надежности и безопасности его эксплуатации.
Эксплуатационные пределы — значения параметров и характеристик состояния систем (элементов) и АЭС в целом, заданных проектом для нормальной эксплуатации.
Первый уровень действия — предельное значение нормируемого показателя, при отклонениях от которого не гарантируется долгосрочная надежность оболочек тепловыделяющих сборок, оборудования и трубопроводов контура многократной принудительной циркуляции (оборудования и трубопроводов контура охлаждения СУЗ), поэтому необходимо изменение режима эксплуатации.
Первый уровень действия предусматривает выяснение причин и корректирующее воздействие для устранения отклонения нормируемого показателя, которые должны быть реализованы настолько оперативно, насколько это практически возможно, но не более чем за 7 сут после фиксации нарушения.
Если отклонения нормируемого показателя за пределы первого уровня не удается устранить в течение 7 сут после фиксации нарушения при работе реактора на мощности, необходимо перейти к действиям второго уровня.
Второй уровень действия — предельное значение нормируемого показателя, при отклонении от которого существенное повреждение оболочек тепловыделяющих сборок, оборудования и трубопроводов контура многократной принудительной циркуляции (КМПЦ) (оборудования и трубопроводов контура охлаждения СУЗ) может происходить в течение короткого периода времени, поэтому необходимо незамедлительное устранение нарушения.
Второй уровень действия предусматривает:
- снижение тепловой мощности реактора до 50 % в соответствии с технологическим регламентом эксплуатации АЭС;
- при работе энергоблока на сниженном уровне мощности реактора выяснение причин и корректирующие воздействия для устранения отклонения нормируемого показателя от эксплуатационного предела, которые должны быть реализованы настолько оперативно, насколько это практически воз- можно, но не более чем за 3 сут после фиксации нарушения.
Допустимое время работы на сниженном уровне мощности составляет 3 сут после фиксации нарушения. При невозможности достижения за указанное время значений нормируемых показателей качества воды КМПЦ, соответствующих эксплуатационным пределам, необходимо перейти к действиям третьего уровня.
Третий уровень действия — предельное значение нормируемого показателя качества теплоносителя, при отклонении от которого не допускается эксплуатация энергоблока.
Третий уровень действия предусматривает останов энергоблока с последующим расхолаживанием в соответствии с технологическим регламентом эксплуатации АЭС через 4 ч (после подтверждения результатов химического анализа).
После реализации второго или третьего уровня действия производят расследование в соответствии с требованиями «Положения о порядке расследования и учета нарушений в работе атомных станций» (ПНЛЭГ-12-005-97).
При внезапном ухудшении качества теплоносителя, выводящем показатели качества на второй или третий уровни действия, минуя предыдущие, действия на этих уровнях начинаются с момента обнаружения нарушения.
При отклонениях значений показателей качества водной среды от контрольных уровней необходимо набрать статистику отклонений, произвести анализ источников поступлений примесей и анализ работы оборудования, выявить источник ухудшения качества и приступить к его устранению.
При работе энергоблока в энергетическом режиме отклонения нормируемых показателей от контрольных уровней должны быть устранены в течение 1 мес. При невозможности приведения нормируемых показателей качества к контрольным уровням (по объективным причинам) для установления новых значений контрольных уровней должен быть подготовлен отчет с указанием выявленных причин отклонения и программой корректирующих мероприятий.
Необходимость совершенствования водно-химических режимов на АЭС с реакторами ВВЭР обусловлена следующими обстоятельствами:
- реализацией требований новых нормативных документов по безопасности АЭС, включая регламентирование уровней действия оперативного персонала при отклонениях нормируемых показателей качества теплоносителя, организацию диагностического химического контроля;
- реализацией требований новых нормативных документов по радиационной безопасности АЭС, обеспечению снижения дозовых лимитов облучения персонала и выбросов радиоактивных веществ в окружающую среду;
- мероприятиями по предотвращению коррозионного растрескивания и эрозионно-коррозионного износа, предусматривающими оптимизацию водородного показателя водных сред при рабочих параметрах – рНt также организацию дополнительного контроля таких опасных загрязнений теплоносителя, как сульфаты, нитраты, органические примеси;
- продлением сроков службы энергоблоков старого поколения.
Для дальнейшего совершенствования ВХР АЭС необходимо наличие высокоточных методов химического контроля. Отсутствие таковых мешает внедрению и оценке новых технологий.
