Установка дезактивации парогенераторов РУ с ВВЭР-1000

Технология дезактивации парогенератора ПГВ-1000М

 

Опыт проведения дезактивации ПГ РУ с ВВЭР-440 в целом подтвердил возможность применения химического жидкостного метода дезактивации для снижения мощностей доз ионизирующего излучения в ПГ в период ППР. Однако, технология дезактивации ПГ, применяемая на АЭС с ВВЭР-440, имеет ряд недостатков:

• недостаточно высокий коэффициент дезактивации;

• неполное удаление шлама;

• недостаточно качественная пассивация.

Опыт дезактивации парогенераторов ПГВ-440 был всесторонне проанализирован на международном семинаре ВАО АЭС-МЦ на тему «Дезактивация парогенераторов АЭС», состоявшемся 05-09 апреля 2004 года на АЭС Пакш в Венгрии. В Памятной записке по итогам семинара было отмечено, что «Дезактивация - это полезный инструмент при эксплуатации парогенераторов, но очень опасный. Его применение может привести к весьма негативным последствиям. Поэтому пользоваться этим инструментом следует только в крайнем случае, когда нет другого выхода, и только при наличии необходимых технических средств и отработанных технологий. Решение о проведении дезактивации парогенераторов должно приниматься только после тщательного анализа, учета всех факторов и возможных негативных последствий». Исходя из этого дезактивация парогенератора должна проводится в исключительных случаях по решению администрации АЭС, согласованному с Главным конструктором реакторной установки, и только при полностью выгруженной активной зоне.

С учетом опыта проведения дезактивации ПГ РУ с ВВЭР-440 была

разработана технология дезактивации ПГ РУ с ВВЭР-1000, при этом в технологию были внесены изменения, направленные на повышение ее эффективности и устранение имеющихся недостатков. Так техническое решение Минатома (1995 г.), разработанное и согласованное «Атомэнергопроект», ВНИПИЭТ, ВНИИАЭС, ОКБ «Гидропресс», ИФХ РАН предусматривает внедрение на АЭС с ВВЭР однованной технологии дезактивации оборудования первого контура взамен двухванного метода. Необходимо отметить, что внедрение малореагентных и малостадийных технологий дезактиваций обеспечивает:

• сокращение вынужденных простоев энергоблока для выполнения

дезактиваций;

• снижение объема перерабатываемых отходов;

• ограничение коррозионного воздействия на металл;

• предотвращение быстрой реактивации дезактивированных поверхностей.

Рецептура дезактивирующего раствора на первой стадии предусматривает использование азотной кислоты с концентрацией 5-10 г./л и перманганата калия с концентрацией 0,5-1 г./л. На второй стадии в окислительный раствор дозируется оксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФК) или щавелевой кислоты до концентрации 20-30 г./л. Обработка внутренних поверхностей дезактивирующим раствором на каждой стадии проводится при температуре 70-90ºС в течение до 4 ч. После завершения дезактивации проводится водная промывка ПГ обессоленной водой, по окончанию которой производится отбор проб промывочной воды для измерения концентрации хлорид-иона, прозрачности и водородного показателя рН. В качестве критериев завершения водной промывки используются:

• водородный показатель рН - не менее 5,5;

• концентрация хлорид-иона - не более 100 мкг/кг;

• прозрачность - не менее 70%.

Эффективность указанной технологии подтверждена результатами лабораторных экспериментов и результатами опробования на Кольской АЭС, однако, окончательное заключение об эффективности технологи дезактивации может быть сделано после ее опытно-промышленного опробования на парогенераторе ПГВ-1000.

Установка дезактивации парогенератора (УДПГ)

 

Для реализации упомянутой выше технологии дезактивации парогенератора ПГВ-1000М, в 2004 году в ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС» была впервые разработана и изготовлена установка дезактивации (УДПГ) парогенератора ПГВ - 1000М для Тяньваньской АЭС в Китае. При разработке конструкции УДПГ был использован опыт проведения дезактивации ПГ РУ с ВВЭР-440.

Принципиальная технологическая схема установки дезактивации парогенератора приведена на рис. 7.2.

Дезактивация парогенератора осуществляется за счет поочередной прокачки дезактивирующего раствора через секторы из пяти вертикальных рядов теплообменных труб из «горячего» коллектора в «холодный». По остальным теплообменным трубам дезактивирующий раствор из «холодного» коллектора самотеком вновь возвращается в «горячий» коллектор за счет разности уровней дезактивирующего раствора в коллекторах.

По результатам измерений мощности дозы γ-излучения у «холодного» коллектора ПГ в средней части по высоте через отверстие в крышке УДПГ до и после дезактивации оценивается эффективность (коэффициент дезактивации).

Разработанная установка дезактивация парогенератора состоит из следующих основных составных частей, рис. 1: устройство насосное, крышка, две заглушки коллектора, комплект аппаратуры управления. В состав УДПГ также входят рукав для химикатов, рукава и трубки для подачи воздуха, а также кабели соединительные.

Устройство насосное устанавливается на «горячий» коллектор ПГ и обеспечивает с помощью погружного насоса прокачку дезактивирующего раствора через теплообменные трубы парогенератора, а также герметичность «горячего» коллектора первого контура ПГ при вытеснении отработанного дезактивирующего раствора и промывочной воды из коллектора сжатым воздухом. Распределение дезактивирующего раствора по трубам осуществляется соплом, которое за 44 шага поворачивается на 360º и последовательно продувает все теплообменные трубы парогенератора. В устройстве насосном применен оригинальный движитель, выполненный в виде блока коронок, который преобразовывает поступательное движение поршня пневмоцилиндра во вращение подвижных частей устройства и одновременно обеспечивает плотное прижатие уплотнительного резинового элемента сопла к стенкам коллектора, исключающее протечки дезактивирующего раствора.

На крышке УДПГ, которая устанавливается на «холодный» коллектор ПГ, находятся патрубок для подвода дезактивирующего раствора, патрубки для подвода и отвода воздуха, три датчика-реле уровня, пневморедуктор для

понижения давления воздуха из воздушной линии АЭС до давления вытеснения дезактивирующего раствора из коллекторов ПГ - 0,25МПа, два предохранительных клапана и пробка для организации отбора проб в процессе дезактивации. Крышка также обеспечивает герметичность «холодного» коллектора ПГ при вытеснении отработанного дезактивирующего раствора и промывочной воды из коллектора сжатым воздухом через устройство отводящее, которое также устанавливается на крышке.

Для формирования герметичного объема в первом контуре парогенератора при проведении операции дезактивации внутренних поверхностей коллекторов и теплообменных труб парогенератора используются две заглушки коллектора, которые устанавливаются в полости каждого коллектора ПГ в районе внутренней проточки.

Управление УДПГ и электропитание погружного насоса устройства насосного осуществляется с помощью комплекта аппаратуры управления, основным элементом которой является щит управления. Аппаратура управления, осуществляет плавные пуск погружного насоса при прижатом к стенкам коллектора сопле и останов насоса - при отжатом сопле, позволяет определять текущий номер шага, обеспечивает срабатывание блокировок, а также обеспечивает работу датчиков-реле уровня и индикацию их показаний.

Проект УДПГ был выполнен с использованием технологии трехмерного проектирования на основе программы SolidWorks, что позволило:

• выполнить общую и детальную компоновки изделия с проведением анализа собираемости отдельных узлов изделия, их взаимодействия, удобствамонтажа и обслуживания;

• значительно сократить время на этапе выпуска рабочей документации за счет генерирования из детальной трехмерной модели установки для дезактивации парогенератора двумерных чертежей;

• провести кинематический анализ движущихся частей установки для дезактивации парогенератора, что позволило отказаться от изготовления макетного образца и существенно сократило материальные затраты и время на разработку изделия;

• значительно сократить время на разработку конструкции сложных узлов;

• детально смоделировать монтажные операции, которые необходимо выполнять во время эксплуатации установки;

• рационально разместить в транспортных контейнерах оборудование с обеспечением его надежного раскрепление и удобного доступа персонала для его обслуживания;

• автоматически вычислить массу деталей и изделия в целом, а также

координаты центра масс контейнеров с размещенным в них оборудованием.

В процессе изготовления, на стадии сборки для облегчения работ использовались трехмерные изображения отдельных составных частей и узлов установки дезактивации парогенератора.

Проверка работоспособности отдельных составных частей и узлов УДПГ была проведена на специально созданных для этого стапеле и стенде.

В декабре 2004 года установка дезактивации была принята заказчиком и отправлена на Тяньваньскую АЭС.

В апреле 2005 года были проведены испытания установки дезактивации (без проведения дезактивации) на парогенераторе №1 первого блока Тяньваньской АЭС с использованием конденсата в качестве технологической среды. В результате испытаний было подтверждено выполнение установкой своих основных функций в соответствии с руководством по эксплуатации УДПГ.

В настоящее время совместно с ФГУП НИТИ им. Александрова проводятся работы по оценке эффективности рецептур и технологий дезактивации поверхностей теплообменных труб парогенераторов со стороны первого контура РУ АЭС с ВВЭР.

 

Заключение

Современные ядерные энергетические установки требуют постоянного наблюдения и контроля процессов, выполнения регулярных «регламентных» работ по продлению сроков эксплуатации энергоблоков (их очистке), а также грамотной и своевременной утилизации отработавших энергоблоков, что предполагает большие объемы работ, длительные ремонты и привлечение многочисленного персонала, задействованного на этих работах.

Для решения задачи очистки и дезактивации в атомной технике разработано большое количество способов очистки материалов от радиоактивных загрязнений (речь идёт об очистке и дезактивации поверхности, так что подразумевается, что загрязнение локализовано в приповерхностном слое, как это и имеет место на практике). В настоящее время наиболее распространенными являются химический и электрохимический методы дезактивации радиоактивно загрязненных поверхностей.

При проведении дезактивационных мероприятий необходим строго дифференцированный подход к определению объектов, которые следует обеззараживать в первую очередь, выделив из них наиболее важные для жизнедеятельности людей (особенно при ограниченных силах и средствах).

Основной целью дезактивации является снижение радиоактивного загрязнения оборудования до допустимой нормы или уровня, позволяющего проводить персоналом АЭС ремонтные работы в течение полного рабочего дня. Сами способы дезактивации должны удовлетворять следующим требованиям:

·   обеспечивать эффективное удаление с поверхностей радиоактивных загрязнений;

·   не вызывать существенной коррозии и механического разрушения (повреждения) дезактивируемого материала;

·   количество радиоактивных отходов должно быть минимальным;

·   способы дезактивации должны быть экономичными, безопасными, не приводить к распространению радиоактивных загрязнений, допускать возможность их механизации.

Дезактивация является одной из эффективных мер радиационной защиты, так как предназначена для удаления радиоактивных веществ из сферы жизнедеятельности человека и, тем самым, для снижения уровней радиационного воздействия на него.

Также в заключении необходимо отметить, что проекты новых парогенераторов, таких как ПГВ-1000МК и ПГВ-1500, предусматривают использование для обслуживания ПГ по первому и второму контурам дистанционных средств, в частности для осмотра ПГ, промывки трубных пучков со стороны второго контура, проведения вихретокового контроля и глушения дефектных труб парогенераторов с использованием приварных заглушек. Это позволяет исключить необходимость проведения дезактивации парогенераторов строящихся АЭС с ВВЭР-1000 и АЭС, на которых будет использован для замены парогенератор ПГВ-1000МК, а также перспективной АЭС с ВВЭР-1500.

 

Список используемой литературы

1. А.Д. Зимон, В.К. Пикалов «Дезактивация», Издат 1994 г.

2. Н.И. Ампелогова, Ю.М. Симановский, А.А. Трапезников «Дезактивация в ядерной энергенике», Энергоатомиздат, 1982 г.

.   Н.Г. Рассохин «Парогенераторные установки атомных электростанций», Энергоатомиздат, 1987 г.

.   Л.М. Воронин «Особенности эксплуатации и ремонта АЭС», Энергоатомиздат, 1981 г.