3761

Вплив роботи електростанцій на довкілля та принципи їх безпечної експлуатації

Лекция

Энергетика

Вплив роботи електростанцій на довкілля;та принципи їх безпечної експлуатації Безпечність роботи електростанцій на органічному і ядерному паливах досягається дотриманням правил, норм, інструкцій, які є обов’язковими при проектуванні, вигот...

Украинкский

2012-11-05

395 KB

58 чел.

Вплив роботи електростанцій на довкілля та принципи їх безпечної експлуатації

Безпечність роботи електростанцій на органічному і ядерному паливах досягається дотриманням правил, норм, інструкцій, які є обов’язковими при проектуванні, виготовленні, монтажу та експлуатації обладнання електростанцій.

Питання безпечності електростанцій слід розглядати у двох аспектах:

- впливу електростанції на довкілля (зовнішня безпека);

- безпечність роботи обладнання та систем електростанції, що локалізована у границях її території (внутрішня безпека).

З позицій зовнішньої безпеки розглядають вплив на навколишню місцевість працюючої електростанції, можливого шкідливого впливу на середовище проживання  людини (флору, фауну, повітряний та водний басейни тощо). У цьому аспекті враховується головним чином вплив роботи електростанції на людей поза її територією і професійно не зв’язаних з нею.

З точки зору внутрішньої безпеки розглядають вплив працюючої електростанції на її персонал, спеціально навчений і підготовлений для роботи в умовах нормальної експлуатації, а також у аварійних ситуаціях, аналізуються питання надійності обладнання і електростанції в цілому (аварії, їх причини, тривалість простоїв).

Турбота про гарантування безпечних умов праці кожної людини, про охорону природних ресурсів є складовою частиною державної діяльності, які включені у Конституцію (Основний закон) України і регламентуються відповідними законодавчими актами про охорону здоров’я, охорону довкілля та ін.

1. Вплив енергетичних об’єктів на довкілля

Основними забруднювачами повітря в Україні є енергетика, підприємства металургії та транспорт. На частку ТЕС припадає біля 30% всіх  викидів. Вплив енергетики на довкілля має двоякий характер:

по – перше, енергетика - споживач природних ресурсів (кисень, земля, вода, викопне паливо);

по – друге, енергетика - джерело шкідливих відходів, радіаційного і електромагнітного випромінювання, одна з причин парникового ефекту (емісія СО2  в  атмосферу внаслідок спалювання органічного палива).

Наприклад, при підземному видобутку вугілля на кожну тонну палива в атмосферу викидається: 0.42 кг пилу; 0.1 кг окислів азоту; 0.6 кг оксидів сірки; 1 кг окислів вуглецю.

При переробці тонни нафти утворюється: 3.4 кг вуглеводнів; 0.89 кг оксидів сірки; 0.4 окислів вуглецю; 0.1 кг – окислів азоту; 0.03 кг сірководню.

Орієнтовні дані щодо забруднень довкілля галузями ПЕК за 1993-95 рр. подані у табл.1. Перспективи з динамікою забруднень довкілля підприємствами ПЕК невтішні. За програмою розвитку ПЕК України, використання природного газу на ТЕС буде зменшуватися, а споживання низькосортного вугілля зростати і, відповідно, буде збільшуватися рівень забруднення довкілля.

Аналіз показує, що в енергетиці найбільшими забруднювачами повітря є паротурбінні станції, що спалюють сірчисте вугілля, без фільтрів вони дають до 17.7 г SO2/кВт-год. При наявності фільтрів кількість викидів зменшується у 10 раз.

Найнижчі викиди, до 0.4 г/кВт-год SO2, мають ПГУ, що працюють на газифікованому вугіллі. Викиди NOx на таких установках не перевищують 0.5-0.7 г/кВт-год. Приблизно такий же рівень викидів NOx у котлах з киплячим шаром.

Питомі викиди СО2: 4.4 кг/кг у.п. при спалюванні у котлах вугілля, 0.5-0.6 кг/кВт-год для ГТУ на природному газі, та 0.8-0.9 кг/кВт-год для ГТУ, що працюють на вугіллі.

Існує ще один тип забруднень, властивий ТЕС та АЕС, – тепловий. Для нормальної роботи ТЕС на охолодження конденсаторів турбін потрібна водойма з розрахунку 5 - 8 м2 та глибиною не менше 2м  на кожен кВт установленої потужності. Для АЕС потрібно цю цифру збільшити у півтора раза. На 1млн. кВт установленої потужності АЕС в оточення скидається більше ніж 2.8 млн. кВт тепла, що у 1.2-1.4 раз більше ніж на ТЕС.

Один блок АЕС з потужністю 1млн. кВт потребує відчуження площі 600 га, річні витрати води на ньому становлять 30 млн.м3, а рідких відходів, у т.ч. слабо радіоактивних, скидається 100 тис.м3/рік.

Теплове забруднення довкілля особливо суттєве при використанні природних джерел води для прямоточного охолодження конденсаторів парових турбін. Проте можливості використання річок для прямоточного водопостачання стають дедалі більш обмеженими. Переважає точка зору на те, що прямоточне водопостачання прийнятне лише на приморських електростанціях при розв’язанні технічних проблем, зв’язаних з охолодженням конденсаторів турбін морською водою.

В оборотних системах водопостачання тепло скидається у повітряний басейн і не локалізується у обмеженому просторі.

Крім теплового та хімічного, об’єкти енергетики є джерелами електромагнітного забруднення середовища. Відомо, що організм людини – це електромагнітна система. Клітинні мембрани можна розглядати як своєрідні конденсатори (подвійні електричні шари), передача нервових імпульсів, у т.ч. вища нервова діяльність (мислення), є результатом взаємодії електричних імпульсів різної частоти, що поширюються у нейронній мережі. М’язова діяльність зумовлена переносом іонів кальцію (кальцієві канали мембран) між клітинами. Ці процеси супроводжуються струмами зі щільністю ~10 мА/м2. Реакція клітин на електричні імпульси має пороговий характер (реакція виникає після перевищення сигналом певної межі) і на електромагнітне поле, що створює у клітинах струми менші ніж 5 - 10 мА/м2 клітина не реагує, але якщо індуковані зовнішнім електромагнітним полем струми у клітинах перевищать поріг чутливості клітин, то наслідки впливу можуть бути непередбачуваними. Нервові та м’язові клітини найчутливіші до зовнішнього електромагнітного подразнення з частотою у межах від 10 до 1000 Гц, гранично допустимі значення напруженостей електричного поля становлять 20 кВ/м, а магнітного 4кА/м. За нормами Міжнародної організації захисту від радіації (IRPA), вважаються безпечними :

  •  напруженості електричного поля до 10 кВ/м, при експозиції меншій ніж дві години на добу;
  •  напруженість магнітного поля до 800 А/м, при тій же експозиції.

В обох випадках виникають біоструми зі щільністю до 1.2 мА/м2, що у десять раз менші порівняно з біоактивними струмами.

Зауважимо, що на ділянках, які близькі до лінії високовольтних передач, напруженість електричного поля сягає 30-40 кВ/м на частоті 50 Гц, що у 3 – 4 рази перевищує безпечні величини.

Таблиця 1. 

Орієнтовні дані щодо викидів підприємствами ПЕК.

Джерела викидів

Всього,

%

У тому числі

Тверді

Рідкі та газоподібні

NOx

SOx

CO

Інші

Усі галузі України

100

22

78

29

8.0

33.8

7.2

Галузі ПЕК

40

8

32

20

4.6

4.8

2.6

У тому числі:

теплоенергетика,

29

6.8

22.2

17.6

4.3

0.3

0.0

у тому числі:

ДРЕС,

26.5

6.6

19.9

16.2

3.6

0.1

0.0

ТЕЦ, котельні

2.5

0.2

2.3

1.4

0.8

0.1

0.0

Вугільна промисловість

9.5

1.2

8.3

2.4

0.2

4.2

1.5

Нафтогазова промисловість

1.5

0.0

1.5

0.0

0.1

0.4

1

Інші галузі

60

14

46

9

3.8

28.2

5.0

На частку ТЕС припадає приблизно 14% загального забруднення атмосфери (частки транспорту і промисловості відповідно становлять 60 і 16%). При цьому частка ТЕС у забрудненні сірчистим газом становить приблизно 46%. Частка ТЕС щодо забруднення атмосфери окислами азоту становить приблизно 40% від загальної кількості і приблизно 66% викидів всіма стаціонарними джерелами.

У табл. 2 наведені дані стосовно скидів шкідливих речовин з димовими газами для ТЕС потужністю 2400 МВт при висоті димової труби 180 м. Як випливає з цих даних, концентрація викидів суттєво залежить від віддалі між точкою виміру і електростанцією. Концентрації викидів нижчі від гранично допустимих значень стійко досягаються на відстані більшій від 15 км .

АЕС при нормальній експлуатації практично не забруднюють навколишнє середовище шкідливими викидами через вентиляційну трубу. На АЕС повітря використовується лише з метою вентиляції приміщень. При цьому в скидних потоках повітря шкідливі хімічні речовини відсутні, але містяться радіоактивні нукліди, які виникають як осколки ділення ядерного палива і аерозолі.

Таблиця 2.

Добові концентрації викидів в атмосферу ТЕС потужністю 2400 МВт, мг/м3

Відстань від труби, м

сірчистий газ

Сірководень

Окисли азоту

Оксид вуглецю

Зола

1000

6.02

0.002

1.95

7.2

1.2

3000

1.47

0.008

1.30

16.0

3.4

5000

1.22

0.008

0.05

13.3

1.2

7000

1.12

0.03

1.3

13.0

2.4

15000

0.22

0.002

0.03

4.0

0.27

ГДК

0.5

0.008

0.085

3.0

0.5

У табл.3 представлені дані стосовно вмісту радіоактивних продуктів у викидах деяких АЕС на території СНД, які знаходяться тривалий час у експлуатації. З даних таблиць видно, що радіоактивні викиди АЕС у більшості випадків на порядок нижчі допустимих значень (за винятком ситуації, зв’язаної з ЧАЕС).

Таблиця 3.

Аерозольні викиди АЕС, мКі/год*

Назва АЕС

Сума інертних радіоактивних газів 106

Суміш довго живучих нуклідів

Йод-131

Стронцій-89 і -90

1978

1979

1978

1978

1978

1979

1978

1979

АЕС з реакторами ВВЕР

Допустима норма викидів**

182 (266)

5.475 (8.0)

3650 (5300)

18/180**

(26.2/262)

* Дані по роботі „Радіаційна безпека у атомній енергетиці ” / Л.А. Булгаков, Д.І. Гусєв, Н.Г. Гусєв та ін., М. АІ, с. 56 – 59.

** Допустима норма викидів залежить від типу реактора і потужності АЕС, розташування населених пунктів і сільськогосподарських угідь, метеоумов і т.д. Зазвичай АЕС з головними моделями реакторів нових серій викидають в атмосферу дещо більше радіонуклідів. В дужках вказані значення допустимих викидів для Нововоронезької АЕС.

Радіоактивні речовини, які потрапляють у атмосферу з вентиляційними скидами АЕС, накопичуються у навколишній місцевості. Тому контроль впливу АЕС на довкілля здійснюється за даними станцій автоматичного моніторингу вмісту радіонуклідів у ґрунті, воді і повітрі території, що прилягає до АЕС. За результатами цих даних роблять коректування величин допустимих викидів. З даних табл. 3 видно, що реактори типу ВВЕР задовольняють вимоги охорони навколишнього середовища. Дослідження радіаційної обстановки на місцевості, виконані на різних відстанях від АЕС, свідчать, що вміст радіонуклідів не змінюється з наближенням до АЕС, вони не зв’язані з її роботою та наявністю, а визначається глобальним розподілом радіоактивних речовин.

Контролю за можливим витоками радіоактивності у навколишнє середовище приділялась головна увага з початку розвитку ядерної енергетики. Тому до АЕС ставились набагато жорсткіші вимоги, ніж до будь-якого іншого джерела забруднення. Внаслідок цього АЕС на сьогодні є найчистішим джерелом електроенергії.

Вимірюваннями на діючих АЕС показано, що нормальна експлуатація дає дуже мале перевищення локального радіоактивного навантаження над природним – 0.005 мбер/год при середньому фоні 100 мбер/год, або на 5 · 10-7 %, тоді як доза опромінення, що отримується населенням внаслідок медичних процедур, становить у розвинутих країнах приблизно 25%  від природного фону.

Дуже малими є також інші радіоактивні викиди АЕС. У табл. 4 приведені розрахункові значення рідких радіоактивних викидів АЕС, які базуються на даних експлуатації реакторів двох типів.

Таблиця 4.

Розрахункові рідких радіоактивних викидів АЕС потужністю 1000 МВт

Радіоактивність річних скидів, Кі

Тип радіоактивних продуктів

Суміш продуктів ділення і корозії

Тритій

АЕС з реактором типу ВВЕР

26.5

1.7 · 103

АЕС з киплячим реактором

27.5

50

 Представлені у табл.4 значення малі  порівняно з величиною природної радіоактивності, яка є у багатьох річках, озерах і т.п. Внаслідок космічного випромінювання у природних водоймах утворюється протягом  року тритій з радіоактивністю 4 · 106 – 8 · 106 Кі, що також значно більше від його викидів з АЕС (102 – 104 Кі/год).

Порівняльний аналіз за складом і кількістю шкідливих викидів електростанцій, що використовують органічне і ядерне паливо, можна зробити на підставі даних табл. 5 . Як видно з таблиці, електростанції, які використовують вугілля і мазут, крім хімічних викидають у атмосферу і радіоактивні речовини: радій-226, радій-228, вуглець-14 (у таблиці не вказаний). Радій -226 – токсичний нуклід, його токсичність вища від токсичності стронцію-89 і стронцію -90 (допустима середньорічна концентрація радію-226 у атмосферному повітря дорівнює 3.5 ·10-15 Кі/л, а стронцію -89 і стронцію -90 відповідно 9.4 · 10-13 і 4 · 10-14 Кі/л).

Отже, викиди радіоактивних продуктів ТЕС на органічному паливі (з урахуванням біологічної активності радію) за ступенем радіоактивності співмірні або навіть перевищують викиди АЕС.

Таблиця  5.

Склад і річна кількість основних шкідливих викидів для електростанції потужністю 1000 МВт

Назва забруднюючого агента

Тип палива і його річне споживання

Вугілля

2.3 · 106 т

мазут

Газ 19 · 106 м3

Ядерне 1134 кг

нерадіоактивні, тис. т:

сірчисті гази

окисли азоту

оксид вуглецю

вуглеводні

альдегіди

зольний пил

138

20.9

0.5

0.21

0.05

4.5

98

21.8

0.9 · 10-2

0.68

0.12

0.73

1.36 · 10-2

12.2

-

-

0.03

0.45

0

0

0

0

0

0

Радіонукліди, Кі:

226Ra

228Ra

131I

85Kr + 133Xe

0.0172

0.0108

0

0

0.00015

0.00035

0

0

-

-

0

0

0

0

0 – ВВЕР; 0.85 – киплячі РУ

600 – ВВЕР; 1.1·106 – киплячі реактори

Загальна оцінка шкідливого впливу електростанцій на навколишнє середовище робиться для умов нормальної експлуатації. Разом з цим гіркий досвід аварії на ЧАЕС вказує на те, що необхідний глибокий аналіз можливості та наслідків катастрофічних аварій або близьких до них подій, навіть якщо їх вірогідність невелика (вибухи на копальнях, витоки нафти зі сховищ і танкерів, отруєння при забрудненні міського повітря) або дуже незначна (наприклад, на АЕС викиди великої кількості радіоактивних речовин при  аваріях на реакторах).

2. Надійність і безпека роботи ТЕС

Довготривала безаварійна робота електростанції на органічному паливі гарантується сукупністю заходів, які охоплюють системи зберігання, приготування, подачі і спалювання палива, системи надійного живлення і циркуляції теплоносія у парових котлах, системи контролю і скиду тиску, регулювання турбін, контролю стомленості металу, захисту і блокування електрообладнання та ін.

Порушення штатного режиму роботи обладнання електростанцій на органічному паливі (несправності, зупинки і аварії) можуть виникати внаслідок недоліків конструкції, неякісного виготовлення або монтажу, виробітку ресурсу конструкційних матеріалів, порушення регламентних режимів експлуатації обладнання персоналом, його недостатньої кваліфікації.

Результатами конструкційних недоробок можуть бути порушення циркуляції у екранній системі барабанних котлів, підвищені локальні теплові навантаження екранних труб при невдалій аеродинаміці факела, теплове розгортання труб екранів і пароперегрівачів, підвищені механічні напруги металу при недоліках в організації теплових розширень, золова ерозія, недоліки у системах регулювання та ін.

Технологічні порушення можуть бути як заводського характеру, так і монтажного. Внаслідок збільшення одиничної потужності обладнання на перший план виходять однотипні вузли (зварні шви, арматура і т.п.). Наприклад, паровий котел блока потужністю 300 МВт має 140000 зварних швів. Із збільшенням кількості однотипних вузлів зростає вірогідність неякісного виготовлення деяких з них. Статистичні дані підтверджують зниження надійності при рості одиничної потужності блоків. До інших типів технологічних порушень належать відхилення від режимів термообробки, заміна матеріалів, недостатньо точне балансування роторів і т.д.

Експлуатаційні причини призводять до пошкодження обладнання рідше, ніж недоліки конструкції. Дотримання правил технічної експлуатації обладнання у відповідності з проектними даними і ДСТ необхідне на всіх етапах технологічного циклу ТЕС.

Безпечність роботи парових котлів гарантується стійкістю циркуляції, оптимальними водними режимами, своєчасною і якісною очисткою поверхонь нагріву, особливо з внутрішнього боку, дотриманням технологічних режимів пуску, роботи під навантаженням і охолодження обладнання. До цього зараховують операції перевірки готовності резервного, допоміжного і аварійного обладнання та запобіжних пристроїв, вентиляції топки і газоходів, продувки газопроводів, контролю за підвищенням температури при прогріві і за переміщенням окремих частин парового котла щодо реперів (зокрема, різниця температур верхньої і нижньої твірних барабана вище 40º не допускається); контроль рівня у барабані та інші заходи, що подані в інструкціях з експлуатації.

На безпеку роботи паротурбінних установок вирішальний вплив має надійна робота систем регулювання; засобів технологічного захисту; допоміжного обладнання і масляних систем; автомату безпеки і зв’язаних з ним стопорних і регулюючих клапанів, поворотних діафрагм (перепускних клапанів) і зворотних клапанів відборів; контроль вібрації турбіни, генератора і збуджувача, а також інші фактори, викладені у службових інструкціях.

Контроль за станом конструкційних матеріалів у процесі їх експлуатації повинен здійснюватися тим пильніше, чим складніші умови експлуатації. До вузлів, за якими слід вести неперервне спостереження, належать перш за все паропроводи і пароперегрівачі (труби і деталі кріплення), лопатки вихідних ступенів турбіни, а також деякі вузли обмурівки. За металом труб, які працюють при температурі 450º С і вище, здійснюється систематичний контроль. За експлуатаційними даними, аварійність трубок пароперегрівача, екранів і проміжного пароперегрівача становить відповідно 28.8; 21.9 і 31.0%. З загального числа аварій, що в’язані з проточною частиною турбін, основна частка припадає на лопатки ЧСТ і ЧНТ.

3. Системи безпеки АЕС

Безпечна робота електростанції на ядерному паливі забезпечується системою взаємозв’язаних заходів, до яких входять як складові частини системи надійної роботи активної зони реактора, керування і захисту, біологічного захисту, локалізації аварій та інше.

Питання внутрішньої безпеки АЕС і ТЕС щодо паротурбінної частини установки аналогічні, але на АЕС виникають і додаткові проблеми, зв’язані з підвищеним зношенням нерухомих частин турбіни внаслідок використання вологої пари. Крім того, на АЕС існують серйозні проблеми забезпечення внутрішньої безпеки обслуговуючого персоналу, зв’язані з особливостями використання ядерного палива.

У процесі ділення ядер палива утворюється понад 200 нуклідів різних елементів з середньої частини таблиці Менделєєва з різними видами іонізуючого випромінювання (α-, β-, γ та нейтронне випромінювання). Деякі з них володіють проникаючим випромінюванням з високою енергією і значними періодами піврозпаду. Тому специфічні питання безпеки на АЕС зв’язані з радіаційною безпекою і запобіганням витоку продуктів ділення у процесі нормальної експлуатації і у можливих аварійних ситуаціях.

В цілому ці питання мають два аспекти:

  •  гарантування у границях АЕС безпеки обслуговуючого персоналу, який знає про  цю небезпеку і спеціально навчений для роботи на АЕС;
  •  гарантування безпеки населення і навколишнього середовища поза границями АЕС як при нормальній експлуатації АЕС, так і при можливих аваріях.

Відповідно до цих завдань створені системи безпеки на АЕС. Витоку радіоактивних продуктів при нормальній експлуатації перешкоджають три бар’єри:

  •   паливна матриця;
  •   оболонки твелів;
  •   границі першого контуру.

Ці системи разом з системами керування і захисту реактора обмежують поширення радіоактивності границями контуру охолодження реактора.

Проте розробка аварійних систем захисту на АЕС цим не вичерпуються: всі реактори повинні мати системи, з допомогою яких можна надійно утримувати у границях АЕС, викиди радіоактивних продуктів навіть у випадку таких подій, як землетрус, повінь, ураган, і при можливих серйозних пошкодженнях герметичності контурів системи.

Основною проектною аварією вважають втрату теплоносія першого контуру, яка може виникнути при розриві великого циркуляційного трубопроводу, або аварію, еквівалентну їй за наслідками.

При такій аварії можуть відбуватися такі події. Різке зниження тиску у системі, у якій при нормальних умовах теплоносій має високу температуру (320º С) і тиск (7.0 – 16.0 МПа), що призведе до закипання води. Більша частина пароводяної суміші витікає через розрив за короткий час, і циркуляція теплоносія припиняється. Система аварійного захисту реактора спрацьовує, і ланцюгова реакція ділення припиняється. Проте у паливі продовжується значне тепловиділення внаслідок радіоактивного розпаду продуктів ділення: для реакторів з тепловою потужністю 2000 МВт залишкове тепловиділення після вводу поглинаючих стержнів становить через 3с ~ 200 МВт, через 1 год ~ 30 МВт, через 1 добу ~ 12 МВт. При  відсутності тепловідводу від активної зони реактора і наявності тепловиділення паливо може розплавитись, що призведе до викиду великої кількості радіоактивних продуктів, тим більше що ~ 30% продуктів ділення є газами, які можуть повністю виділитися з палива. Системи і конструкції АЕС повинні запобігти такому розвитку подій. Для цього розроблений комплекс вимог до якості конструкційних матеріалів, проектних рішень, технології виготовлення, методів випробувань, експлуатаційного контролю і яким повинно задовольняти обладнання АЕС. Внаслідок цього суттєво знижена вірогідність пошкоджень. Наприклад, у ФРН зроблено аналіз пошкоджень посудин високого тиску, що подібні до корпусів реакторів. Всього протягом 15-ти років було зафіксовано 547 випадків пошкоджень з різних причин, див. табл.6, з них були виділено такі, що можуть статися на реакторах з врахуванням специфіки АЕС, включаючи підвищені вимоги до обладнання.

Таблиця 6.

Вірогідність пошкодження крупних посудин під тиском на АЕС

Пошкоджений елемент, причина пошкодження

Звичайні посудини

(статистичні дані)

Посудини на АЕС

(вірогідність)

Конструкція посудин

101

13

Конструкція пристроїв

безпеки

33

2

Пристрої безпеки

76

4

Матеріали

67

7

Виготовлення

55

6

Старіння

11

3

Корозія під напругою

16

4

Перевантаження

52

1

Корозія всередині

63

2

Корозія зовні

17

1

Вібрація

56

1

Всього

547

50

З таблиці видно, що вірогідність пошкоджень великих посудин під тиском на АЕС у 10 разів менша, ніж для  аналогічних посудин, які використовуються в інших галузях техніки, зокрема  на ТЕС.

Аналіз аналогічних даних багаторічної експлуатації посудин під тиском у звичайних умовах дозволяє оцінити вірогідність крупного раптового розриву їх на АЕС. Така вірогідність оцінюється на даний час як один випадок на 106 реакторо-років. На цей випадок АЕС облаштовується додатковими системами безпеки, призначення яких – запобігання викидів радіоактивних продуктів і їх локалізація при основній проектній аварії.

Ці системи безпеки умовно можна поділити на дві групи – „пасивні” і „активні”. До „пасивних” систем належать ті, що виконують свої функції без подачі енергії. У першу чергу це – будівельні конструкції АЕС. При аварії з втратою теплоносія внаслідок виходу пароводяної суміші, а можливо, і газоподібних продуктів ділення палива, тиск суміші у приміщеннях, що прилягають до реакторного контуру, зростає. Локалізація викидів при цьому здійснюється герметизацією приміщень, розрахованих на підвищений тиск. У практиці будівництва АЕС існують два інженерні рішення будівельних конструкцій: система боксів і захисна оболонка.

У першому випадку, див. рис. 1, кожний з основних агрегатів реакторного контуру розташовується у своєму герметичному боксі, стіни якого розраховані на надлишковий тиск 0.1 – 0.3 МПа в залежності від компоновки. При виникненні часткової нещільності циркуляційного контуру поширення радіоактивності у цьому випадку легко локалізується в межах одного боксу.

У другому випадку радіоактивні викиди локалізуються у межах захисної оболонки. Існують різні конструкції захисних оболонок, основні типи яких представлені на рис. 2 .

Для зниження тиску в середині боксу або захисної оболонки, що дозволяє зменшити товщину і знизити вартість будівельних конструкцій, застосовують додаткові системи: льодяні і барботажні конденсатори, запобіжні клапани та ін. При підвищенні тиску в одному з герметичних боксів вище допустимого значення запобіжні клапани спрацьовують і відкривають доступ парогазоповітряній суміші у сусідні герметичні приміщення, див. рис. 1. У найгіршому випадку всі окремі герметичні бокси можуть утворювати один загальний герметичний об’єм.

Крижані конденсатори, рис. 2 е, дозволяють ефективно локалізувати наслідки основної проектної аварії на реакторах типу ВВЕР і одночасно зменшити вартість оболонки. Внаслідок інтенсивної конденсації пари при її контакті з льодом пара не виходить в основний об’єм оболонки, де відбувається збільшення тиску лише через підвищення парціального тиску повітря. Тому найбільший тиск під оболонкою у цьому випадку нижчий, ніж при відсутності таких конденсаторів. В залежності від прийнятої конструкції систем безпеки тиск під оболонкою коливається в межах 0.23 – 0.45 МПа. При наявності конденсаторів і спринклерної системи цей тиск знижується до 0.0715 – 0.107 МПа.

До „пасивних” належить також автоматична система вприску в активну зону реактора рідкого поглинача нейтронів (борної кислоти) при аварійному зниженні тиску в першому контурі з гідроакумулюючих ємностей.

До „активних” систем безпеки належать ті, що вимагають для свого функціонування подачі енергії від сторонніх джерел. Крім пристроїв захисту реактора і його охолодження, сюди слід зарахувати системи насосів високого і низького тиску, а також спринклерні системи, див. рис. 2 і 3. Їх призначення – забезпечити відвід тепла від активної зони реактора і знизити тиск у прилягаючих до нього приміщеннях шляхом розбризкування води через спринклери. Системи аварійного охолодження активної зони реактора (САОЗ) повинні проектуватись таким чином, щоб ні одне пошкодження не могло охопити більш ніж одну з підсистем. Це реалізується дублюванням підсистем, кожна з яких є незалежною і може повністю самостійно виконувати проектні функції.

На рис. 3 зображена принципова схема системи аварійного охолодження активної зони реактора типу ВВЕР. „Пасивні” системи безпеки представлені тут гідроакумулючою ємністю, де вода знаходиться під тиском 4.0 МПа, який створюється азотом. Гідроакумулятор з’єднаний трубопроводами з вхідною камерою реактора і простором над активною зоною. На трубопроводах встановлена швидкодіюча арматура: зворотні і  відсічні клапани. При великому витоку теплоносія і зниженні тиску в реакторі нижче тиску в гідроакумуляторі спрацьовують клапани і вода з гідроакумулятора потрапляє до активної зони реактора. Після витіканні всієї води з гідроакумулятора спрацьовують відсічні клапани, щоб запобігти надходженню азоту в реактор і витіснення ним залитої води.

„Активні” системи представлені на схемі насосами високого і низького тисків, а також спринклерними системами. Високонапірні аварійні підживлювальні насоси вмикаються при відповідному зниженні рівня у компенсаторі об’єму і можуть поповнити втрати внаслідок малих і частково середніх витоків. Низьконапірні насоси аварійного охолодження використовуються для відведення залишкового тепловиділення при зниженні тиску в реакторі до 0.1 – 0.5 МПа. „Активні” системи безпеки можуть працювати як за  розімкнутою схемою від баку з розчином борної кислоти, так і за замкнутою через охолоджувач.    

4. Питання для самоконтролю              

1. Опишіть, як впливають електростанції на довкілля? Які види забруднень властиві для ТЕС та АЕС? Який тип ТЕС є найнебезпечнішим забруднювачем, чому?  

2. Які заходи гарантують безпеку роботи ТЕС? Що є причиною нештатних ситуацій на ТЕС? Що гарантує безпечну експлуатацію окремих елементів та  ТЕС в цілому?  

3. Які особливості безпечної експлуатації АЕС? Які основні аспекти безпеки  АЕС щодо персоналу та навколишнього населення?  

4. Що таке „основна проектна аварія”? Які пошкодження систем станції ведуть до ОПА? Які системи захисту і у якій послідовності обов’язково спрацьовують при ОПА?

5. Поясніть, що таке і з чого складаються „пасивні” системи захисту АЕС. Опишіть роботу крижаних конденсаторів та системи вприску борної кислоти.

6. Охарактеризуйте основні „активні” системи захисту АЕС та принципи їх роботи. Зокрема опишіть спринклерну систему та САОЗ.


Рис. 14.1. Розміщення основного обладнання пер- шого контуру АЕС у герметичних боксах.

1- бокс РУ; 2- спринклерна установка; 3- бокс ком- пенсатора об’єму; 4- бокс ГЦН; 5- бокс ПГ; 6- бокс

спецводоочистки першого контуру; 7- коридор головних циркуляційних трубопроводів.

Рис.14.2. Типи захисних оболонок та пристроїв безпеки.

а- оболонка з активною системою зниження тиску; б- оболонка з кільцевим відсмоктуванням газів; в- подвійна оболонка; г, д- оболонка з барботажним конденсатором; е- оболонка з льодяним конденсатором; ж- оболонка з розривним клапаном; з- оболонка з вакуумною ємністю;

1- реактор; 2- біологічний захист; 3- очисна установка; 4- бетон; 5- захисна оболонка; 6- спринклерна установка; 7- конденсаційний басейн; 8- льодовий конденсатор; 9- розривний клапан; 10- запірний клапан; 11- пористий бетон.   

Рис.14.3. Принципова схема системи аварійного охолодження активної зони реакторів типу ВВЕР.

1- герметичний об’єм; 2- спринклери; 3- лінія подачі азоту високого тиску; 4- гідроакумулююча ємність; 5- клапан; 6- бак запасу розчину борної кислоти; 7- спринклерні насоси; 8- високонапірні аварійні насоси; 9- низьконапірні насоси аварійного охолодження; 10- теплообмінник системи аварійного охолодження; 11- активна зона реактора; 12- реактор.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

55885. Программирование и алгоритмические языки 1006 KB
  В выражении должны использоваться только допустимые для данного типа операции порядок выполнения операций лучше указать скобками. В основе этих принципов заложена концепция типа данных которую можно сформулировать следующим образом...
55886. ЖИТТЄВІ КРИЗИ ОСОБИСТОСТІ ТА ФОРМИ ЇХ ПЕРЕЖИВАННЯ 56 KB
  Мета заняття: формування цілісного уявлення про кризи їх види фазі; форми переживання життєвих криз; вплив кризи на розвиток особистості; усвідомлення практичного значення набутих знань; формування навичок управління власними психічними станами; перевірка результатів засвоєння програмного матеріалу та оцінка знань студентів. Поняття кризи та її види та фази. Життєві кризи з позицій рольової теорії Питання що виносилися для самостійного опрацювання.
55887. ПСИХОСОЦІАЛЬНІ, ПСИХОСЕКСУАЛЬНІ, ВІКОВІ КРИЗИ ТА СТАДІЇ РОЗВИТКУ ЛЮДИНИ 51 KB
  Формування у студентів цілісного уявлення про вікові кризи та стадії розвитку людини; поглиблення та систематизація знань щодо психосоціальний розвитку особистості
55888. Методичні рекомендації та плани семінарських занять з основ економічної науки 851 KB
  Гетьмана Кафедра політичної економії Методичні рекомендації та плани семінарських занять з основ економічної науки для бакалаврів з економіки менеджменту денної та заочної форм навчання...
55889. Творчий учитель – який він? Я – творча особистість! 42.5 KB
  Творчість -– це завжди створення нового оригінального соціальнозначущого продукту. Кожна людина від природи наділена здатністю до творчості творчим потенціалом тому що творчість лежить в основі як загального розвитку природи еволюції так і кожної окремої особистості в її самоздійсненні.
55890. Соціально-психологічні проблеми насильства в сучасному суспільстві 62.5 KB
  Проблема насильства над дітьми свідчить про необхідність ретельного вивчення й розробки профілактичних заходів спрямованих на її вирішення оскільки діти є найнезахищенішою найуразливішою й майже повністю залежною від дорослих частиною суспільства.
55891. Організація ефективного педагогічного спілкування 46.5 KB
  План семінару: Поняття про спілкування функції спілкування. Особливості педагогічного спілкування. Типові помилки спілкування неправильні моделі спілкування з дітьми.
55892. Сучасний урок. Шляхи підвищення його ефективності 134.5 KB
  Мета: Актуалізація проблеми підвищення ефективності сучасного уроку. Колегіальний пошук шляхів підвищення ефективності кожного уроку завдяки впровадженню інтерактивних технологій навчання...
55893. Психолого-педагогическая компетентность педагога 94.5 KB
  Задачи: На основе теоретического анализа проблемы сформировать у педагогов представления о ППК и ее личностно-деятельностных компонентах; Способствовать осознанию педагогами УВК необходимости развития качеств обеспечивающих эффективное взаимодействие с учениками...