Система компенсации изменения давления теплоносителя первого контура предназначена для поддержания давления теплоносителя первого контура в заданных пределах при изменении средней температуры теплоносителя в контуре в процессе работы установки. В процессе работы реакторной установки объём теплоносителя первого контура неизбежно меняется в результате изменения его температуры. При разогреве теплоноситель увеличивается в объёме в результате чего избыточный объём воды вытесняется из системы циркуляции, а при расхолаживании установки вновь поступает в систему циркуляции теплоносителя первого контура.
Для правильного функционирования система компенсации давления теплоносителя должна иметь две независимые группы элементов. Первая группа должна компенсировать изменение объёма теплоносителя, вторая — создавать необходимого избыточного давления в первом контуре и поддерживать его в заданных пределах во время работы ЯЭУ. [3]
В состав паровой системы компенсации давления входят компенсаторы объёма, контрольно-измерительная система, трубопроводы и арматура, соединяющие компенсатор объёма и основной циркуляционный тракт между собой. В «горячих» компенсаторах объёма поддерживается температура на уровне температуры кипения для давления первого контура. В «холодных» температура примерно равна рабочей температуре в первом контуре. Объём пара в компенсаторе объёма обеспечивается за счёт испарения части теплоносителя теплом, выделяемым в специальных электрогрелках, расположенных в нижней части компенсатора объёма. При увеличении средней температуры теплоносителя и следовательно увеличении объёма и давления избыток теплоносителя сбрасывается в «горячий» компенсатор объёма через регулирующие устройство, расположенное в верхней части этих компенсаторов. В случае переполнения «горячих» компенсаторов объёма избыток теплоносителя может перетекать в «холодный» компенсатор объёма. Такая схема распределения теплоносителя по компенсаторам объёма реализуется за счёт системы обратных клапанов, расположенных в трубопроводах, соединяющих компенсаторы объёма и первый контур. Уменьшение паровой подушки достигается как за счёт конденсации пара на струях теплоносителя, поступающего в компенсатор объёма, так и за счёт автоматического снижения мощности электрогрелок. В случае уменьшения средней температуры, а также давления и объёма, недостаток теплоносителя будет компенсироваться теплоносителем «холодного» компенсатора объёма. Необходимое при этом увеличение объёма паровой подушки происходит автоматическим увеличением мощности электрогрелок. Система компенсации объёма рассчитана на поддержание давления в пределах 5 % от номинального, именно из этих соображений выбирается объём теплоносителя и пара в компенсаторе объёма. В случае постоянной средней температуры теплоносителя мощность электрогрелок будет затрачиваться на компенсацию неизбежных потерь тепла на установку.
К достоинствам паровой системы компенсации изменения объёма теплоносителя относятся:
‒ компактность компенсатора;
‒ надёжность.
‒ недостаток паровых компенсаторов давления:
‒ необходимо производить постоянную сдувку парогазовой смеси из верхней части парового объема компенсатора давления, принимать эту парогазовую смесь во внешние системы и восполнять потери теплоносителя вместе с необходимым объемом содержащихся в нем химических элементов;
‒ необходимость затрачивать дополнительную энергию на испарение жидкости.
Газовая система компенсации объёма имеет такое же назначение, как и паровая и включает в себя компенсаторы объёма, дополнительный компенсатор объёма (баллон перекачки газа), ресиверные баллоны с сжатым газом, трубопроводы и арматуру. Система компенсации объёма по газу через блок перекачки соединена с ресиверными баллонами, а по теплоносителю со сливной камерой реактора, причем вход трубопровода системы компенсации объёма в реакторе располагается выше переливных окон реактора. При большом изменении средней температуры теплоносителя (изменении давления) компенсация изменения давления осуществляется путем подключения ресиверных баллонов с целью увеличить или уменьшить давление газа в компенсаторе объёма (в зависимости от знака изменения температуры). При небольших изменениях температуры изменение давления газа в компенсаторе объёма осуществляется через промежуточное подключение баллона перекачки. Объём компенсатора объёма рассчитывается из условия обеспечения поддержания давления в 1-м контуре с точностью 5МПа. Для локализации аварий, связанных с разгерметизацией первого контура предусмотрено автономное отключение работающих групп газовых баллонов от первого контура. Для исключения заброса теплоносителя в группы газовых баллонов предусмотрено отключение их от системы компенсации давления по показанию датчика активности на трубопроводе, соединяющим группу газовых баллонов с системой компенсации объёма. Перед вводом установки в работу в компенсаторе давления устанавливается начальный уровень теплоносителя и газа. В процессе разогрева теплоноситель первого контура переливается в компенсатор объёма и выдавливает газ из компенсатора давления в группы газовых баллонов. В результате при выходе на рабочую температуру в первом контуре давление теплоносителя достигает рабочей величины. При выводе установки из действия система компенсации давления остаётся подключенной к первому контуру и по мере снижения температуры теплоносителя уровень теплоносителя и давление газа в компенсаторе давления возвращается к начальным значениям.
К достоинствам газовой системы компенсации изменения объёма теплоносителя относятся:
‒ постоянная готовность к действию;
‒ отсутствие необходимости в обслуживании в процессе работы ППУ (за исключением контроля параметров, характеризующих работоспособность системы);
‒ отсутствие необходимости в какой-либо энергии в процессе работы ППУ.
К недостаткам газовой системы компенсации изменения объёма теплоносителя относятся:
‒ достаточно большие объемы газовых баллонов;
‒ растворимость газов в жидкостях, увеличивающаяся с ростом температуры.
В парогазовой системе компенсации объёма создания и поддержания необходимого давления в первом контуре обеспечивается парогазовым компенсатором давления, представляющим собой пространство в верхней части корпуса реактора, заполненное парогазовой смесью из рабочего газа и азота.
Выбор типа системы компенсации изменения объёма теплоносителя производят исходя из свойств требований, предъявляемых к ядерной энергетической установке.
Литература:
- Моргунова Т. Х. Атомные электрические станции: Учебник для вузов.- 3-е изд, перераб. и доп. — М.: Высш.школа, 1978, — 360 с.
- Тепловые и атомные электрически станции: Справочник / Под общ. ред. В. А. Григорьева, В. М. Зорина. — 2-е изд., перераб. — М.: Энергоатомиздат, 1989.-608с.
- Паропроизводящая установка. Описание основных систем. // StudFiles. URL: https://studfiles.net/preview/5584267/page:3/ (дата обращения: 13.12.2018).
