style type="text/css">
Приборы контроля параметров водно-химического режима энергоблоков ТЭЦ и АЭС. Система диагностики
технологического оборудувания. Инжиниринг в энергетике. РАЗРАБОТКА И ПРОИЗВОДСТВО
 
СТАТЬИ

Оптимизация ведения водно-химического режима теплоносителя первого контура АЭС с ВВЭР.

Бармин Л. Ф., канд. техн. наук, Круглова Т. К., Синицын В. П., инженеры
Кольская АЭС - ОАО «Всероссийский теплотехнический институт» (ВТИ)

Основные требования к организации водно-химического режима (ВХР) АЭС с ВВЭР сводятся к обеспечению целостности защитных барьеров за счет снижения коррозионного воздействия теплоносителя с химическими добавками на конструкционные материалы [1]. Но не менее важной и все более значимой становится задача снижения радиационных полей от оборудования первого контура и накопления продуктов коррозии (шламовой составляющей и радиоактивных продуктов коррозии) в технологическом контуре.

Установленные и сложившиеся нормы показателей качества ВХР теплоносителя первого контура для выбранных конструкционных материалов в принципе обоснованы и удовлетворяют требованиям выполнения первой задачи, но для решения второй задачи необходимы новые подходы [2].

Скорость коррозионных процессов, проходящих в технологическом потоке теплоносителя первого контура, несмотря на корректный подход к нормированию химических параметров и даже при соблюдении норм ВХР в отдельные периоды топливного цикла достаточно высока и не позволяет достичь приемлемого уровня радиационных полей от оборудования первого контура.

Различные теории механизма образования и массопереноса радиоактивных продуктов коррозии в принципе так и не обозначили конкретную концепцию ведения ВХР в течение топливной кампании. Однако очевидно, что только понимание влияния совокупности всех составляющих параметров ВХР теплоносителя первого контура на рост продуктов коррозии, а также формирование радиационных полей особенно во взаимосвязи с другими параметрами работы реакторной установки могут дать возможность управлять технологией ВХР [З].

Определяющими химическими параметрами существующего ВХР теплоносителя первого контура являются: оптимальная сумма щелочных компонентов на всех этапах топливного цикла, содержание водорода и кислорода.

Поддержание корреляционно-стабильной концентрации щелочных компонентов как раз и является сложновыполнимой задачей. На данном этапе прямое измерение щелочных компонентов, непосредственно определяющих оптимизацию взаимодействия теплоносителя с конструкционными материалами, затруднительно.

Как известно, основные химические параметры первого контура “щелочные компоненты”, “аммиак”, “водород” связаны между собой. Роль аммиака при этом двойная: поддержание необходимого рН теплоносителя на определенных этапах топливного цикла и обеспечение необходимой концентрации водорода в технологическом контуре. Водород в группе этих химических параметров можно выделить как интегральный, влияющий на два других химических параметра и более других отражающий параметры работы реакторной установки.

Таким образом, параметр “водород” может быть использован для управления ВХР теплоносителя первого контура АЭС с ВВЭР. Этому способствует и тот факт, что водород, как химический параметр, имеет широкий диапазон нормируемого значения, что и позволяет оптимизировать режим на различных уровнях мощности.

Коррозинно-активный химический параметр “кислород” также играет существенную роль в активном взаимодействии теплоносителя с конструкционными материалами. Попадание его сверх допустимой нормы (а она очень мала) с подпиточной водой не может быть исключено. При этом для его связывания необходимо достаточное время, за которое уже могут пройти процессы негативного характера.

Путь, препятствующий попаданию кислорода в теплоноситель, только один: возможность его автоматического измерения. Это единственно возможный в настоящее время постоянно действующий барьер поступления кислорода в технологический контур, позволяющий вовремя откорректировать дозировку реагента (гидразина) либо восстановить параметры работы деаэратора (в случае его работы).

На Кольской АЭС для блоков с ВВЭР-213 осуществляется постоянная дозировка гидразина в теплоноситель. Данные химического мониторинга реализуемых на этих блоках технологий поддержания ВХР позволяют сделать определенные выводы как по возможности снижения поступления кислорода в теплоноситель, так и установить пути корреляции ведения режима в целом.

В течение топливной кампании мощность реакторной установки изменяется в довольно широком диапазоне. Изменение значений химических параметров при этом также достаточно велико. Это как раз и является одной из основных причин, негативно влияющих на процессы взаимодействия теплоносителя с  конструкционными материалами. Изменение нагрузки всего лишь на 2О%, не позволяет корреляционно-стабильно сохранить значения химических параметров в теплоносителе. Поэтому очевидно, что без корректировки дозируемых реагентов стабильность важных параметров ВХР невозможно выдержать. Путь поддержания более стабильного ВХР - это автоматическое измерение хотя бы двух химических показателей.

График изменения некоторых химических параметров (рисунок) показывает взаимозависимость их друг от друга и от уровня мощности реакторной установки на Кольской АЭС, блок №З. При сравнительно стабильной нагрузке наблюдается достаточно стабильное значение и химических параметров. Это как раз и важно, кроме, естественно, содержания химических компонентов в нормируемых пределах для эффективного ведения ВХР. Постоянное дозирование гидразина в теплоноситель позволяет в более короткие сроки вести корректировку содержания аммиака и водорода в теплоносителе, а также предупреждать поступление кислорода в контур. Естественно, что автоматическое измерение химических параметров повышает возможность поддерживать корреляционно-стабильную концентрацию химических компонентов в теплоносителе первого контура.

График изменения химических параметров

График

В принципе взаимозависимость параметров ВХР указывает на возможность корреляции основных химических параметров через поддержание необходимой концентрации водорода в теплоносителе. Контроль водорода в автоматическом режиме абсолютно необходим и при реализации альтернативного режима с возвратом водорода в теплоноситель.

На Кольской АЭС с 1998 г. эксплуатируются отечественные автоматические водородомеры разработки Всероссийского теплотехнического института [4, 5]. Сейчас эти водородомеры работают на четырех энергоблоках. Несмотря на то, то приборы несерийного производства, они показали достаточную надежность в работе, удобны и дешевы в эксплуатации и, самое главное, имеют высокую чувствительность ко всем внутриконтурным возмущениям, влияющим на содержание водорода в теплоносителе. В ближайшее время приборы будут усовершенствованы таким образом, что появится возможность подключить водородомеры к АСУ ТП энергоблока, что позволит эксплуатировать их на более высоком уровне.

Автоматический контроль содержания кислорода в настоящее время осуществлять труднее, так как нет ни одной отечественной разработки такого кислородомера, прошедшего проверку работой в условиях первого контура. Важность измерения кислорода неоспорима, так как его нормируемое значение в теплоносителе очень низкое (5 мкг/дм3), а погрешность существующего метода контроля на этом уровне — 90%. Обнадеживает датчик ОАО “Взор, который специально разработан для измерения кислорода, а потоках, имеющих большие концентрации водорода.

В заключение можно еще раз отметить два момента:

  1. Осуществление связи коррелированных параметров — “водород” в теплоносителе и “гидразин” в подпиточной воде через автоматическое измерение водорода позволит иметь реальную возможность управления ВХР первого контура.
  2. Автоматическое измерение водорода и кислорода даст возможность установить более определенные взаимосвязи параметров химического режима между собой и их влияние на формирование Y-полей на оборудовании первого контура.
Список литературы
  1. РБ-002-97 (РБГ-12-43-97). Водно-химический режим атомных станций. Основные требования безопасности.
  2. Временные нормы на ведение ВХР первого контура АЭС с реакторами типа ВВЭР, имеющими корпус с коррозионно-стойкой наплавкой. М.: ИАЭ им. И. В. Курчатова, 1992.
  3. Тяпков В. Ф., Шарафутдинов Р. Б. Состояние, основные проблемы и направления совершенствования водно—химического режима АЭС. — Вестник Госатомнадзора России. 2003, № 4 (28).
  4. Пат. 36742 (РФ). Устройство для контроля состава и газовой фазы газожидкостной среды.
  5. Пат. 2054204 (РФ). Способ контроля газовой фазы газожидкостной среды.
Bottom