Безопасность атомной энергетики

Экология энергетики
Признаки классификации атомных реакторов
Блочный щит управления энергоблока
Разгрузочно-загрузочная машина
ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
Реакторы на быстрых нейтронах
БН-350
Реактор БН-800
Физические  основы атомной энергетики
Особенности ядерных реакторов
Безопасность современных атомных реакторов
АЭС с реакторами ВВЭР нового поколения
Основные требования к безопасности АЭС с реакторами ВВЭР нового поколения
РЕАКТОР БРЕСТ – 300
Анализ безопасности реактора БРЕСТ–300
Энергетика - острейшая проблема цивилизации
Ядерный реактор
РБМК - Реактор Большой Мощности Канальный
Реактор с гелиевым теплоносителем
Реакторы с натриевым теплоносителем
Реакторы со свинцово-висмутовым теплоносителем
ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
УСТРОЙСТВО РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ
ВВЭР и РБМК: сравнительные характеристики
ФАКТОРЫ ОПАСНОСТИ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ
СПИСОК НАИБОЛЕЕ ЗНАЧИТЕЛЬНЫХ ЯДЕРНЫХ АВАРИЙ ХХ СТОЛЕТИЯ
Уиндскейл, Великобритания 10 октября 1957 года
ЧЕРНОБЫЛЬСКАЯ КАТАСТРОФА

Анализ безопасности реактора БРЕСТ–300

Несовершенство современных вероятностных подходов обоснования безопасности является следствием несовершенства современных реакторных концепций, допускающих запасы и эффекты реактивности, значительно превышающие bэф, применение теплоносителей с низкой температурой кипения и высоким давлением, горючих веществ и т.д. Им поэтому присуши потенциальные опасности аварий разгона на мгновенных нейтронах, потери теплоносителя, пожаров и взрывов с большими выбросами радиоактивности, предотвращение которых требует наращивания инженерных систем и барьеров, обладающих ограниченной надежностью и ведущих к удорожанию АЭС. Ограничение по максимальному запасу и значениям положительных эффектов реактивности < bэф является весьма важным, поскольку нельзя исключать аварий, вызванных внешними диверсионными воздействиями, приводящими, например, к разрушению всех приводов СУЗ с дальнейшим быстрым выбросом из активной зоны поглощающих стержней, что возможно в любом из реакторов PWR, BWR, LMFBR. При такой аварии скорость ввода положительной реактивности может оказаться существенно выше скорости реализации  отрицательных обратных связей (например, вскипание теплоносителя с учетом постоянной времени твэлов), что приведет к разгону реактора на мгновенных нейтронах с аккумуляцией всей выделившейся энергии в топливе, последующим его расплавленном и частичным испарением, с преобразованием ядерной энергии в механическую со всей совокупностью возможных последствий.

Выход из положения состоит в переходе к новой ядерной технологии естественной безопасности, в которой главными "барьерами" выступают вполне надежные природные качества и закономерности. В этом случае можно рассчитывать и на преодоление свойственного традиционным технологиям противоречия между экономикой и безопасностью.

Надежность природных "барьеров" делает возможным детерминисти­ческое исключение опасных аварий, а поэтому и надежное прогнозирование безопасности. Центр тяжести работы по обоснованию безопасности переносится на детерминистический анализ любых возможных исходных событий, рассматриваемых как проектные. Категория запроектных аварий при этом исключается – Детерминистический подход состоит в поиске, прежде всего, естественных средств преодоления опасностей (фундаментальные природные закономерности, свойства материалов), в выборе технических решений, обеспечивающих большие запасы до критических температур, нагрузок и др. Важную роль при оценке и сравнении технических решений играют качественные критерии, простота, пассивность и непосредственность действия средств безопасности. С этой точки зрения обратные связи, реагирующие непосредственно на изменение температуры  топлива, теплоносителя и других основных элементов конструкции (эффект Доплера, температурные расширения) или расхода теплоносителя, оцениваются выше тех, которые требуют специальных устройств.

"Пассивные" средства зашиты и охлаждения реактора, играющие важную роль в обеспечении естественной безопасности, различаются между собой и должны ранжироваться по степени надежности. Опасные последствия аварии можно считать исключенными, если она не достигает опасных пределов при отказе активных систем защиты и пассивных средств непрямого действия, обладающих ограниченной надежностью. Тем самым на активные средства защиты возлагается задача сохранения реактора в работоспособном состоянии, имеющая скорее экономическое значение, и здесь в полной мере применимы вероятностные методы оценки надежности, так как речь идет о событиях с вероятностью выше 10–3–10–4.

Анализ безопасности свинцовоохлаждаемого реактора явился первой попыткой осуществления такого подхода. Анализ проводился по ходу разработки конструкции, и не но всех случаях был выдержан принцип рассмотрения аварий без учета пассивных средств непрямого действия. Если их влияние оказывалось существенным с точки зрения безопасности, это служило поводом для поиска более надежных средств,

Разумеется, безопасное протекание "обычных" аварий, относящихся сейчас к категории проектных, обеспечивается и в любом другом проекте АЭС, удовлетворяющем современным требованиям. Качественно более высокий уровень безопасности проявляется в наиболее тяжелых авариях, относящихся сейчас к разряду запроектных или вовсе не рассматриваемых в современных проектах, и связанных, как правило, с внешними диверсионными воздействиями.

На концептуальной стадии программа естественной безопасности была выполнена лишь в том объеме, который позволил показать, что реактор обладает многими возможностями для предотвращения опасного развития крайне тяжелых по радиационным последствиям аварий.

Табл.2 дает представление о наиболее опасных авариях, а также о факторах и мерах, способствующих их исключению в быстром реакторе со свинцовым охлаждением.

Таблица 2 Тяжелые аварии, исключенные в реакторе БРЕСТ свойствами внутренней безопасности

 № 

Класс аварий

Меры, исключающие аварии

1

Разгон на мгновенных нейтронах:

Высокая температура кипения Рb – низкая степень преобразования энергии вспышки в механическую

• аварии или ошибки в управлении

Быстрый реактор, исключение отравления, КВА=1, rвыг<<bэф. Нитридное топливо с высокой теплопроводностью – небольшие по величине мощностной и температурный эффекты реактивности, полный запас реактивности Drtot<bэф

• пустотный эффект и другие аварийные изменения состава и геометрии A3, ведущие к росту реактивности

Интегральный пустотный эффект отрицателен. Высокие температура кипения и плотность свинца (давление столба Рb) исключают кипение, попадание в активную зону опасных объемов пара (при разрыве труб ПГ) и газа (при разгерметизации твэлов). Жесткое дистанционирование топлива

• разрушение A3 с образованием вторичной критмассы

Исключение быстрого разгона, потери и кипения свинца, большие запасы до плавления оболочек и таблеток. Близость плотностей топлива и свинца и конвективные течения, препятствующие компактированию таблеток

2

Потеря теплоносителя:

• разгерметизация или разрушение 1–го контура, выкипание или выгорание теплоносителя

Высокая температура кипения и низкое давление теплоносителя, герметичная шахта, ограничивающая падение уровня свинца, химическая инертность Рb, его замерзание с герметизацией трещин

3

Потеря охлаждения A3:

• блокировка расхода через ТВС;

• кипение теплоносителя;

• остановка насосов;

• разрыв коллектора;

• опрокидывание циркуляции;

• перекрытие тракта  циркуляции теплоносителя;

• и др.

Бесчехловые ТВС, радиальные перетечки свинца; Ткип=2600 К; высокий уровень естественной циркуляции, большая тепловая и гидродинамическая инерция свинцового контура; отрицательные обратные связи

Схема 2–го контура, исключающая заброс: холодной воды в ПГ, паровой привод питательного насоса. 4 петли охлаждения и–общей раздачей свинца, незамерзающие байпасные тракты, большая разница плотностей свинца и его окислов при малых скоростях свинца

4

Потеря охлаждения со стороны 2–го контура или со стороны средств отвода остаточного тепла

Обратные связи; неограниченный по времени пассивный отвод тепла воздухом через шахту реактора.

5

Другие аварии с достижением температур, нагрузок и давлений, критических для топлива, тепло­носителя и других компонентов:

• неисправность оборудования

• ошибки управления

Большие запасы до критических температур и напряжений в оболочках твэлов; при аварии в ПГ–сброс пара через разрывные мембраны в барботеры Небольшие реактивности, плавное протекание переходных процессов, большие запасы, простота управления, автоматизация

6

Пожары и взрывы:

• аварийный контакт горючих теплоносителя, замедлителя с воздухом, водой или паром

Химическая инертность свинца

• образование опасной концентра­ции водорода

Вода 2–го контура не подвержена радиолизу; образование водорода при авариях в ПГ невелико; авария в ПГ – см. п.5

• паровой взрыв

Высокая Ткип свинца

7

Аварии при транспортировке топли­ва и РАО

Переработка и фабрикация топлива, а также контролируемое хранение продуктов деления на площадке АЭС

8

Распространение РАО из мест захоронения:

Возврат в реактор и сжигание актиноидов

• разрушение инженерных сооруже­ний могильников

Распад остальных РАО в обслуживаемых хранилищах

• миграция РАО

Радиационно эквивалентное захоронение РАО без нарушения природного радиационного равновесия. Устойчивые физико-химические формы РАО

9

Внешние воздействия:

• природные (сейсмика и др.)

• терроризм, ракетное нападение (неядерное)

Подземное размещение реактора и производств топливного цикла, противосейсмические инженерные меры

10

Распространение ядерного оружия

Замыкание топливного цикла при АЭС. Исключение производства Рu оружейного класса и выделения Рu при переработке, высокая радиоактивность топлива. Меры по гарантиям

Указанные меры принципиально просты, многие из них известны и используются в современной ядерной технике. Кроме того, проблема разработки новой ядерной технологии состоит в исключении не тех или иных опасностей, а их совокупности.

Новая ядерная технология, принятая и апробированная в опытно-демонстрационном реакторе БРЕСТ-300, будет использована при дальнейшей разработке проекта коммерческого свинцовоохлаждаемого реактора БРЕСТ-1200 электрической мощностью 1200 МВт.

Особенности улавливания золы с неблагоприятными электрофизическими свойствами Решение проблемы эффективной электрической очистки дымовых газов, имеющих неблагоприятные электрофизические свойства, состоит в разработке методов снижения интенсивности или предотвращения образования обратной короны, т. е. создании условий, обеспечивающих стабильную работу электрофильтров.

Температурный метод кондиционирования. Зависимость УЭС золы от температуры носит экстремальный характер (см. рис.12).

Температурно-влажностное кондиционирование. Одним из эффективных путей улучшения очистки продуктов сгорания с неблагоприятными электрофизическими свойствами является предварительное изменение свойств дымовых газов путем использования преимуществ как температурного, так и влажностного кондиционирования газов, рационального сочетания их, т. е. Путем использования температурно-влажностного кондиционированияю

Краткие сведения об улавливании золы на мазутных ТЭС Котлы, сжигающие жидкое топливо, как правило, не оснащены золоуловителями в связи с низким содержанием золы в топливе (АР=0,05...0,15%).

Методы и технологии очистки дымовых газов от оксидов серы.

УСТРОЙСТВО РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ