Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Анализ состояния противопожарной защиты АЭС на современном этапе 13
1.1 История развития нормативно-технической базы проектирования противопожарной защиты АЭС 13
1.2 Обеспечение ядерной и радиационной безопасности АЭС при пожарах 26
1.3 Способы обеспечения противопожарной защиты систем безопасности при проектировании новых АЭС 27
1.3.1 Пассивная противопожарная защита 27
1.3.2 Активная противопожарная защита 30
1.3.2.1 Противопожарное водоснабжение промплощадки 30
1.3.2.2 Автоматические установки водяного пожаротушения 31
1.3.2.3 Автоматические установки газового пожаротушения 32
1.3.3 Защита персонала, участвующего в проведении безопасного останова и расхолаживания 33
1.4 Система контроля и управления противопожарной защиты (СКУПЗ) 35^
1.5 Принципиальные отличия подходов к организации противопожарной защиты систем безопасности действующих и вновь проектируемых АЭС 37
1.6 Постановка задач исследования 45
Глава 2 Комплексная методика проектирования противопожарной защиты систем безопасности новых АЭС 47
2.1 Концепция и принципы обеспечения пожарной безопасности АЭС нового поколения 47
2.2 Планирование противопожарной защиты новых АЭС 51
2.3 Методика пожарного зонирования 57
2.4 Методы проектирования противопожарной защиты систем безопасности АЭС 63
2.4.1 Нормативный метод проектирования 63
2.4.2 Метод аналитического обоснования противопожарной защиты 68
2.4.2.1 Расчетные методы 68
2.4.2.1.1 Общие положения 68
2.4.2.1.2 Описание методов математического моделирования пожаров 69
2.4.2.1.2.1. Эмпирические методики оценки динамики пожара в помещении и определение требований к огнестойкости конструкций 69
2.4.2.1.2.2 Дифференциальный метод расчета среднеобъемных параметров пожара в помещении 80
2.4.2.1.2.3 Методика расчета локальных параметров пожара. 83
(полевое моделирование) ( 83
2.4.2.1.3 Методика определения требований к огнестойкости несущих и ограждающих конструкций на основе расчетов динамики пожара в помещении 88
2.4.2.1.4 Программные коды, применяющиеся для расчета динамики пожаров и оценки теплового воздействия пожаров на строительные конструкции 94
2.4.2.2 Экспериментальные методы 95
2.4.3 Метод проверки эффективности проектных решений по обеспечению пожарной безопасности новых АЭС 96
Выводы по главе 2 99
Глава 3 Обоснование основных проектных решений по обеспечению противопожарной защиты систем безопасности новых АЭС 103
3.1 Общие положения 103
3.2 Краткое описание энергоблока АЭС как объекта противопожарной защиты 103
3.3 Анализ пожарной опасности зданий и сооружений АЭС, содержащих системы (элементы) безопасности 118
3.3.1 Пожароопасные вещества, материалы и среды, обуславливающие пожарную опасность технологических процессов .118
3.3.2 Анализ пожарных нагрузок в помещениях и зданиях, содержащих системы (элементы безопасности 118
3.4 Обоснование решений по обеспечению ГШЗ гермозоны 122
3.4.1 Обеспечение водородной безопасности гермозоны 122
3.4.2 Обоснование противопожарной защиты отсеков ГЦНА 123
3.4.3 Анализ пожара на кабельных трассах гермозоны 138
3.5 Обоснование решений ГШЗ межоболочного пространства 146
3.5.1 Общие положения 146
3.5.2 Пожар на кабельных трассах межоболочного пространства выше отм. +16.00 147
3.5.3 Анализ динамики пожара в помещениях КИП на отм. +8.0 межоболочного пространства 153
3.6 Обоснование решений по обеспечению противопожарной защиты помещений систем безопасности 155
3.6.1 Обоснование требований к огнестойкости ограждающих конструкций кабельных помещений систем безопасности 155
3.6.2 Противопожарная защита помещений электротехнических устройств систем безопасности и щитов управления 168
3.6.3 Резервные дизельные электростанции 171
Выводы по главе 3 174
Глава 4 Система контроля и управления противопожарной защиты (СКУ ПЗ) 178
4.1 Общие положения 178
4.2 Описание системы 180
4.3 Технические требования на разработку ТС СКУ ПЗ 181
4.4 Технические требования к составу математического обеспечения. 184
4.5 Требования к информационному обеспечению СКУ ПЗ 186
4.6 Требования к программному обеспечению СКУ ПЗ 187
4.7 Результат разработки 189
Выводы по главе 4 194
Выводы 195
Заключение 197
Перечень сокращений 199
Список литературы
- История развития нормативно-технической базы проектирования противопожарной защиты АЭС
- Концепция и принципы обеспечения пожарной безопасности АЭС нового поколения
- Краткое описание энергоблока АЭС как объекта противопожарной защиты
- Технические требования на разработку ТС СКУ ПЗ
Введение к работе
Современный период характеризуется нарастающими противоречиями между высоким промышленным потенциалом и возможностями его безопасного и эффективного использования. В связи с этим все большее значение приобретает практическое решение задач по снижению рисков возникновения аварий, в том числе и на объектах атомной энергетики.
Оценки пожарной опасности технологических процессов на АЭС свидетельствуют о том, что пожары могут реально угрожать радиационной и ядерной безопасности.
Как известно из выполненных работ по вероятностному анализу безопасности АЭС, доля риска в общем значении частоты повреждения активной зоны реактора, приходящаяся на пожары, находится в интервале от 5 до 50 %, [19]. Таким образом, вклад пожаров в частоту повреждения активной зоны находится на уровне вклада от всех других внутренних причин, вместе взятых.
Пожары на АЭС могут сопровождаться возникновением одновременно множества отказов по общей причине (самопроизвольных включений, отказов автоматики, электромеханического оборудования, систем безопасности и т.д.), возможные последствия которых с большим трудом поддаются экспертным прогнозам и оценкам. Известны тяжелые пожары и аварии на АЭС:
"Browns Ferry" (США - 1975 г.);
Greifswald -1 (ГДР - 1975г.);
Белоярская АЭС (блок №2 - 1978 г.);
Three Mile Island (США, 1979 г.);
Армянская АЭС (блок №1 - 1982 г.);
Игналинская АЭС (блок №2 -1988 г.);
Чернобыльская АЭС (блок №2 - 1991 г.) и др.
В ряде случаев из-за пожара были полностью потеряны контроль и управление реактором и технологическим процессом.
Учитывая вышеизложенное, требования о необходимости проведения оценок и анализов пожарной опасности АЭС включены в российские и международные стандарты в области пожарной безопасности АЭС, а работы по обеспечению пожарной безопасности АЭС нового поколения признаны важными и приоритетными. Такие работы могут основываться только на научном подходе по обеспечению пожарной безопасности. Вот почему в 1999-2002 годах в обоснование пожарной безопасности новых АЭС был выполнен широкий перечень научно-исследовательских работ, значительный вклад в которые внесен специалистами ВНИИПО МЧС РФ, работавшими по этой тематике и сопровождавшими проект Тяньваньской АЭС в Китае, [50,51,52,53,54,80, 81, 82, 83, 86, 87 и другие].
Из проектов новых АЭС, разрабатываемых российскими специалистами в настоящее время, наиболее важными являются:
• Проект АЭС с реакторами ВВЭР-1500. Ведется разработка Базового проекта и Обоснования инвестиций Ленинградской АЭС-2 с двумя реакторами ВВЭР-1500;
• Проекты АЭС с реакторами ВВЭР-1000. В настоящее время готовится к пуску 1 энергоблок Тяньваньской АЭС с реакторами ВВЭР-1000, ведется строительство 2-ого энергоблока АЭС и предстоит проектирование блоков №3 и №4 на этой же площадке. По АЭС Кудан-Кулам в Индии с реакторами ВВЭР-1000 ведется рабочее проектирование и строительство;
• Проекты АЭС с реакторами на быстрых нейтронах. Ведется строительство и одновременно рабочее проектирование 4-ого блока Белоярской АЭС с реактором БН-800. Разрабатывается проект энергоблока №5 Белоярской АЭС с реакторной установкой БРЕСТ-ОД-300 и пристанционным топливным циклом;
Во всех этих проектах обеспечение пожарной безопасности представляет собой актуальную задачу, решать которую необходимо на основе самых современных подходов с учетом практики проектирования и строительства АЭС в зарубежных странах. Важнейшая роль в решении этой задачи отводится проектировщику, закладывающему основы безопасности на стадии проекта.
В настоящее время разработаны многочисленные методы анализа пожарной опасности помещений различного назначения, имеются методики по оценке влияния возможного пожара на ядерную и радиационную безопасность энергоблока, разработана нормативная база проектирования противопожарной защиты АЭС. Однако не существует комплексной методики, позволяющей проектировщику разрабатывать систему пожарной безопасности АЭС как единую систему мер, обеспечивающую при пожаре выполнение общих критериев безопасности АЭС. Создание такой методики, позволит проектировщику принимать обоснованные эффективные решения, позволяющие исключить или, по крайней мере, минимизировать риск аварий, связанных с пожаром в помещениях систем безопасности, на новых АЭС.
Таким образом, даже краткое изложение состояния вопроса убедительно свидетельствует об актуальности темы диссертации и о необходимости решения научной задачи, посвященной разработке методов обоснования и выбора проектных решений по организации противопожарной защиты (11113) систем безопасности атомных станций.
Основой для данной работы послужили действующая нормативная база, накопленный в отрасли опыт по обеспечению защиты объектов использования атомной энергии от пожаров, научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки, проведенные в данной области для АЭС, практика проектирования ППЗ таких объектов, как: Кольская, Белоярская, Ленинградская, Курская АЭС, АЭС нового поколения с реактором ВВЭР-640, Тяньваньская АЭС в Китае. Использован также опыт сотрудничества в проектировании ППЗ АЭС специалистов Санкт-Петербургского института «Атомэнергопроект» и специалистов Германии, Финляндии, Китая.
Объект исследования - ППЗ атомных станций.
Предмет исследования - методы обоснования и выбора проектных решений по организации ППЗ помещений и оборудования систем безопасности атомных станций.
Целью работы является обоснование ППЗ систем безопасности новых АЭС.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования:
1. Создание комплексной методики проектирования 11113 систем безопасности новых АЭС.
2. Обоснование основных проектных решений по обеспечению ППЗ систем безопасности новых АЭС.
Методы исследования. Теоретический и практический анализ обеспечения безопасности систем и элементов АЭС при пожаре, планирование работ с использованием системного анализа, теории планирования эксперимента, общенаучных методов исследования, расчетно-аналитических методов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Разработана комплексная методика проектирования ППЗ систем безопасности новых АЭС, основанная на противопожарном и технологическом анализе;
2. Сформулирована концепция и принципы обеспечения пожарной безопасности новых АЭС;
3. Определены этапы планирования ППЗ на всех стадиях разработки новых АЭС;
4. Предложена методика пожарного зонирования, на основе классификации зон по влиянию на ядерную, радиационную безопасность и определения требований к характеристикам границ пожарных зон;
5. Разработан комплекс мероприятий 11113 для гермообъема и межоболочного пространства здания реактора, основанный на пассивных принципах защиты, эффективность которого подтверждена расчетно-аналитическими и экспериментальными обоснованиями;
7. Обоснованы требования к огнестойкости ограждающих конструкций кабельных помещений, резервной дизельной электростанции, помещений электротехнических устройств и щитов управления систем безопасности новых АЭС.
8.Проведены экспериментальные работы по обоснованию использования поддонов самотушения для тушения проливов масла из маслосистемы ГЦНА в гермообъеме здания реактора;
9.Разработаны требования к системе контроля и управления противопожарной защитой новых АЭС.
Практическая ценность заключается в том, что результаты исследования направлены на решение практических задач по повышению 11113 новых АЭС на стадии их проектирования, а именно:
• разработана комплексная методика проектирования ППЗ систем безопасности новых АЭС и алгоритм практической реализации данной методики на основе проведения противопожарного зонирования;
• проведен анализ количественных методов моделирования динамики пожаров и определены области их применения при проектировании 11113 АЭС;
• на основе разработанной методики противопожарного зонирования реализовано проектирование 11113 систем безопасности новой АЭС;
• разработана и реализована пассивная система самотушения проливов масла из маслосистемы ГЦНА;
• разработана и реализована система контроля и управления 11113.
На защиту выносятся следующие основные результаты диссертации:
• комплексная методика проектирования 11113 систем безопасности АЭС;
• методика пожарного зонирования новых АЭС;
• обоснование 11113 систем безопасности новых АЭС.
Публикация и апробация работы. По результатам диссертации опубликовано 8 работ в научно-технической литературе. Результаты работ докладывались на:
• Конференции по теме «Состояние и перспективы развития противопожарной защиты АЭС», г. Сосновый Бор, 2000 г.;
• XVIII-ой Научно-технической конференции по теме «Снижение риска гибели людей при пожарах», ВНИИПО МЧС РФ, 2003 г.;
• VIII Всероссийской научно-практической конференции по теме «Актуальные проблемы защиты и безопасности», г. Санкт-Петербург, 2005 г;
• IV международной научно-технической конференции «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР», г. Подольск, 2005 г.;
• Научно-методическом семинаре «Актуальные проблемы обеспечения пожарной безопасности на объектах отрасли», г. Обнинск, 2005 г.
• Межотраслевой тематической конференции «Теплофизика - 2005. Теплогидравлические аспекты безопасности ЯЭУ с реакторами на быстрых нейтронах», Обнинск, 2005г.;
Результаты работы использованы при проектировании 11113 Тяньваньской АЭС в Китае, 4-ого блока Белоярской АЭС с реактором БН-800, Ленинградской АЭС-2 с реакторами ВВЭР-1500.
Некоторые результаты работы использованы при создании норм пожарной безопасности НПБ 114-2002 «Противопожарная защита атомных станций. Нормы проектирования», а также в теме «Разработка основ нормативной технической базы по пожарной безопасности для технически сложных ядерно- и радиационно-опасных объектов судостроительной отрасли» ГУВО - 02 - 01 - 2004 (шифр НИР «Пожаробезопасность-А»). Рассмотренные в диссертационном исследовании вопросы актуальны также для морских инженерных сооружений и судов с ядерными энергетическими установками, а также для морских добывающих и транспортных комплексов (на пример при проливах нефти). Поэтому результаты диссертации частично внедрены в учебный процесс кафедры океанотехники и морских технологий Санкт-Петербургского Государственного морского технического университета в разделе «Промышленная безопасность» курса «Технология постройки и ремонта морских инженерных сооружений» при рассмотрении вопросов пожарной безопасности морских инженерных сооружений.
Структура и объем работы: страниц основного текста — 203.
Таблиц - 20 шт., рисунков - 62 шт.
Работа состоит из введения, 4-х глав, выводов, заключения, списка использованных источников, включающего 87 названий.
История развития нормативно-технической базы проектирования противопожарной защиты АЭС
Важность проблемы обеспечения пожарной безопасности современных АЭС определяется потенциальной возможностью нанесения вреда окружающей природной среде при авариях, сопровождаемых пожарами, и огромного материального ущерба, связанного как с самими авариями, так и с устранением их последствий. Эта проблема становится все более актуальной в связи с постоянно возрастающей сложностью технического оснащения и мощностью атомных электростанций. Обеспечение пожарной безопасности АЭС приобрело особое значение после катастрофы в Чернобыле.
Чернобыльские события потребовали пересмотра всех руководящих документов, связанных с обеспечением безопасности АЭС, как в нашей стране, так и за рубежом. Потребовалось осмыслить вопрос обеспечения 11113 АЭС с акцентом на обеспечение общих критериев безопасности АЭС при пожаре. При этом вопрос совершенствования 11113 систем безопасности АЭС приобрел особую актуальность. Однако прошло около 2-х десятилетий со времени Чернобыльской аварии, потребовавшиеся для разработки и реализации требований об обосновании достаточности 11113 АЭС, в том числе и расчетно-аналитическими методами.
Основополагающим международным документом по обеспечению безопасности атомных станций при пожарах является Руководство МАГАТЭ по безопасности № 50-SG-D2, [16], первая редакция которого была разработана в 1980 году, а последняя официальная редакция была издана на русском языке в 1998 году. Не смотря на то, что положения руководства носят рекомендательный характер, в большинстве стран они являются основой для разработки национальных стандартов и правил. В руководстве рассматриваются исключительно вопросы 11113 оборудования, важного для безопасности.
В 1989 году в нашей стране был введен, а в 1997 году переиздан основополагающий документ ОПБ-88/97, [3], который регламентирует цели, ориентиры и основные критерии, а также основные принципы и характер технических и организационных мер, направленных на обеспечение ядерной и радиационной безопасности атомных станций на всех этапах жизненного цикла энергоблоков от проектирования до вывода энергоблока из эксплуатации. Согласно ОПБ-88/97 основные принципы безопасности, реализуемые при проектировании атомных станций, должны соответствовать концепции глубоко эшелонированной защиты АЭС, которая предусматривает наличие на АЭС систем безопасности, предназначенных для выполнения следующих основных функций безопасности: аварийной остановки реактора и поддержания его в подкритическом состоянии; аварийного отвода тепла от реактора; контроль состояния РУ в процессе останова и расхолаживания; удержания радиоактивных веществ в установленных границах. Системы (элементы), важные для безопасности, должны быть способны выполнить свои функции в установленном проектом объеме, с учетом воздействия природных явлений (землетрясений, ураганов, наводнений, возможных в районе площадки АЭС), внешних техногенных событий, свойственных выбранной для сооружения АЭС площадке, а также при возможных механических, тепловых, химических и прочих воздействиях проектных аварий. Должны быть рассмотрены и обоснованы меры по предотвращению или защите систем (элементов) безопасности от отказов по общей причине, среди которых важнейшее значение придается созданию их проектной избыточности (резервированию) и физическому разделению на независимые каналы.
В ОПБ-88/97, в разделе «Обеспечивающие системы безопасности» указывается: «Проектом АЭС должны быть предусмотрены необходимые и достаточные средства 11113 АЭС, включая средства обнаружения и тушения пожаров».
Ведомственные строительные нормы ВСН 01-87 «Противопожарные нормы проектирования атомных станций» впервые были разработаны и введены в действие в 1987 году. В отличие от общепромышленных норм в них появились специальные требования к пределам огнестойкости строительных конструкций АЭС; требования к кабельным помещениям; противопожарному водоснабжению; автоматическим установкам пожаротушения, в том числе содержащих оборудование и системы, важные для безопасности; к системам дымоудаления и вентиляции.
Так, по пределам огнестойкости строительных конструкций выдвигались следующие требования: здания и сооружения, содержащие каналы системы безопасности, следует предусматривать I степени огнестойкости (согласно СНиП 2.01.02-85 , действовавшим в тот период, степень огнестойкости зданий определялась минимальными пределами огнестойкости строительных конструкций и максимальными пределами распространения огня по этим конструкциям, см. таблицу Т-1.1); ограждающие несущие конструкции помещений каналов систем безопасности, двери и люки в них следует выполнять с пределом огнестойкости не менее 1,5 часа из негорючих материалов; заделки проходов кабелей через ограждающие конструкции помещений каналов систем безопасности должны выполняться из несгораемых или трудносгораемых материалов и иметь предел огнестойкости соответственно не менее 1,5 часа;
Концепция и принципы обеспечения пожарной безопасности АЭС нового поколения
Пожар должен рассматриваться как исходное событие (зависимый отказ, являющийся следствием другого исходного события), в результате которого возможен выход из строя всего оборудования, расположенного в помещении, где возник пожар, что следует рассматривать как единичный отказ по общей причине по отношению к исходному событию, [1].
Проектный уровень пожарной безопасности должен обеспечивать выполнение общих критериев безопасности АЭС во всех режимах эксплуатации (строительство, работа, консервация), а также при проектных авариях. Должно быть реализовано: обеспечение безопасного останова реактора и поддержание его безопасности в состоянии останова во время и после соответствующих эксплуатационных и аварийных состояний; сведение к минимуму радиоактивных выбросов в окружающую среду в случае пожара и обеспечение не превышения выбросов против установленных пределов; обеспечение безопасности персонала в случае пожара на АЭС. Проектные решения должны обеспечивать безопасность АЭС при пожаре с учетом принципа единичного отказа. Проектными решениями по обеспечению пожарной безопасности должно быть предусмотрено: резервирование систем (элементов), важных для безопасности, позволяющее им в условиях пожара выполнять свои функции; разделение систем (элементов), важных для безопасности, противопожарными преградами с регламентированными пределами огнестойкости или безопасными расстояниями; комплекс технических мероприятий по предотвращению возникновения пожаров, ограничению распространения пожаров и продуктов горения, а также, при наличии в продуктах горения радиоактивных веществ, выхода их в окружающую среду; использование систем противопожарной защиты для своевременного обнаружения, локализации и тушения пожаров.
В качестве объектов защиты должны рассматриваться пожарные зоны зданий и сооружений, выделенные ограждающими конструкциями с регламентированным пределом огнестойкости или безопасными расстояниями.
ППЗ зон, на которые распространяются требования ОПБ 88/97 и ПРБ АС-99, должна быть построена преимущественно на принципе локализации пожара, при котором огнестойкость ограждающих конструкций пожарной зоны обеспечит локализацию пожара до полного свободного (без учета воздействия на пожар огнетушащих веществ) выгорания пожарной нагрузки.
Компоновочные решения, как правило, должны исключать размещение в одной пожарной зоне элементов разных каналов безопасности, а также систем (элементов) безопасности и нормальной эксплуатации.
В случае если нельзя избежать совместного расположения этих элементов в общей пожарной зоне, комплексом противопожарных мер должна быть предусмотрена ликвидация пожара на начальной стадии развития в пределах одного канала систем безопасности.
В соответствии с принципом глубокоэшелонированной защиты для каждой пожарной зоны проектом должны предусматриваться не менее 3 барьеров защиты: мероприятия по предотвращению возникновения пожаров, противопожарная защита, организационно-технические мероприятия.
Предотвращение пожаров должно достигаться: максимально возможным применением негорючих и трудногорючих веществ и материалов; ограничением массы и/или объема горючих веществ, материалов наиболее безопасным способом их размещения; изоляцией горючей среды от источников их зажигания; поддержанием концентрации горючих газов и паров ЛВЖ вне пределов их воспламенения; максимальной механизацией и автоматизацией технологических процессов, связанных с обращением горючих веществ; установкой пожароопасного оборудования по возможности в изолированных помещениях; применением устройств защиты производственного оборудования с горючими веществами от повреждений и аварий (установка отключающих, отсекающих и др. устройств). применением машин, механизмов, оборудования, устройств, при эксплуатации которых не образуются источники зажигания; применением электрооборудования, соответствующего пожароопасной и взрывоопасной зонам, группе и категории взрывоопасной смеси в соответствии с требованиями ПУЭ; применением технологического процесса и оборудования, удовлетворяющего требованиям электрической искробезопасности; устройством молниезащиты зданий, сооружений и оборудования; поддержанием температуры нагрева поверхностей машин и механизмов, оборудования, устройств, веществ и материалов, которые могут войти в контакт с горючей средой, ниже температуры самовоспламенения этой среды; ликвидацией условий самовозгорания обращающихся веществ, материалов и изделий.
Противопожарная защита должна обеспечиваться: применением средств пожаротушения и соответствующих видов - пожарной техники;
Краткое описание энергоблока АЭС как объекта противопожарной защиты
В настоящей главе рассматривается обоснование ППЗ систем безопасности новых АЭС, на примере Тяньваньской АЭС (ТАЭС). Поэтому в разделах 3.2 и 3.3 дается краткое описание энергоблока ТАЭС и приводится анализ ее пожарной опасности. Указанная информация приведена здесь для понимания ТАЭС как объекта противопожарной защиты. 1 энергоблок ТАЭС закончен строительством и готовится к пуску.
Ряд экспертиз, проведенных специалистами МАГАТЭ в ходе специальных миссий, в том числе и по пожарному анализу, подтвердили, что проект в целом соответствует стандартам, принятым в мировой практике для систем безопасности и систем, важных для безопасности.
В разработке проекта в качестве Генерального проектировщика АЭС принимал участие Санкт-Петербургский институт «Атомэнергопроект».
Результаты диссертации внедрены в проект ППЗ ТАЭС, разрабатывавшемся до введения в действие НПБ-114. В ходе проектирования, при непосредственном участии автора настоящей работы, выполнено и защищено перед органами Государственного надзора Китая расчетно-аналитическое обоснование решений по применению принципа локализации пожара, пожарного зонирования [84]. Полученный опыт был частично использован при разработке НПБ 114.
Энергоблок состоит из реакторной установки с водоводяным энергетическим реактором с водой под давлением и турбоустановки. Тепловая схема - двухконтурная.
Первый контур - радиоактивный и состоит из гетерогенного реактора на тепловых нейтронах, четырех главных циркуляционных петель, парового компенсатора давления, вспомогательного оборудования.
Топливом является слабо обогащенная двуокись урана. Нагреваемый при прохождении через активную зону реактора теплоноситель первого контура поступает в парогенераторы, где отдает свое тепло через стенки трубной системы воде второго контура.
Второй контур - не радиоактивный, состоит из паропроизводительной части парогенераторов, главных паропроводов, одного турбоагрегата, их вспомогательного оборудования и обслуживающих систем, оборудования деаэрации, подогрева и подачи питательной воды в парогенераторы. Турбоустановка включает в себя паровую турбину и генератор, монтируемые на общем фундаменте. Принципиальная технологическая схема АЭС представлена на рисунке 3.1.
В основу обеспечения безопасности в проекте АЭС заложен принцип глубокоэшелонированной защиты - применение системы барьеров на пути распространения ионизирующих излучений и радиоактивных веществ в окружающую среду. Система барьеров представлена на рисунке 3.2. Система барьеров включает: топливную матрицу, оболочку ТВЭЛ, границу контура теплоносителя реактора, герметичное ограждение локализующих систем безопасности.
Проект АЭС с ВВЭР 1000/428 базируется на критериях радиационной безопасности, содержащихся в нормативно-технической документации действующей в России, и рекомендациях МАГАТЭ.
Радиационное воздействие на население при эксплуатационных нарушениях, вызванных отказами или ошибками управления, ограничены и/или снижены системами контроля и системами обращения с отходами станции до контрольных уровней, установленных в проекте.
Цель проекта АЭС с ВВЭР 1000/428 при тяжелой аварии: ограничение выбросов радиоактивных веществ в окружающую среду при сбросе аварийного давления в гермообъеме через фильтровальную станцию до уровня, считаемого приемлемым в международной практике проектирования современных энергоблоков.
Достижение цели обеспечивают: двойная защитная оболочка, отвечающая международным требованиям к современным энергоблокам; устройство локализации расплава активной зоны за пределами корпуса реактора, исключающее проплавление фундаментной плиты здания реактора.
Наружная защитная оболочка толщиной 600 мм выполнена из монолитного железобетона; внутренний диаметр - 50 м. Оболочка предназначена для восприятия внешних воздействий, характерных для площадки строительства (сейсмические нагрузки, ветровые нагрузки, падение самолета, внешние взрывы и пожары, снеговая и ледовая нагрузка).
Внутренняя защитная оболочка толщиной 1200 мм; внутренний диаметр -44 м. Оболочка представляет собой герметичное защитное ограждение, предназначенное для локализации выбросов продуктов аварии, вплоть до максимальной проектной аварии, характеризующейся полным разрывом трубопровода 1 контура Ду 850.
В состав систем реакторной установки входят: реактор ВВЭР-1000/428, система компенсации давления и четыре циркуляционные петли, каждая из которых состоит из парогенератора ПГВ-ЮООМ, главного циркуляционного насоса ГЦНА-1391 и главных циркуляционных трубопроводов Ду 850.
В качестве привода ГЦНА применен вертикальный асинхронный электродвигатель с автономной системой смазки, использующей трудногорючее масло (класса ОМТИ).
Для предотвращения или ограничения повреждения реакторной установки и локализации радиоактивных продуктов деления при авариях на АЭС предусматриваются следующие системы безопасности: защитные системы, локализующие системы, обеспечивающие системы, управляющие системы.
Концепция безопасности АЭС построена на активных системах безопасности, имеющих как нормальное электропитание, так и аварийное — от дизель-генераторов.
В качестве дополнительных технических средств по управлению тяжелыми авариями в проекте предусмотрены следующие системы: устройство удержания расплава в бетонной шахте реактора типа «тигель»; система подавления водорода под оболочкой. Системы безопасности состоят из четырех полностью независимых каналов.
Технические требования на разработку ТС СКУ ПЗ
Анализ результатов расчета 1. В случае герметичного помещения: горение прекращается из-за недостатка кислорода; среднеобъемная температура может составлять 395 С; 2. Для случая негерметичного помещения (при открытой двери): среднеобъемная температура в объеме помещения достигает значения 960 С; горение продолжается до полного выгорания пожарной нагрузки; Характерная продолжительность пожара составляет: в герметичном помещении - 45 мин.; в не герметичном помещении - 86 мин. Требуемая огнестойкость конструкций: для герметичного помещения - 1 час; для не герметичного помещения - 3,5 часа.
Таким образом, для обеспечения целостности конструкций и нераспространения пожара требуется герметизация помещения, что может быть обеспечено в проекте наличием автоматического контроля закрытого состояния дверей.
Расчет динамики пожара в кабельном тоннеле (2.4x50x3.2 м.) Методы анализа аналогичны методикам в предыдущих пунктах. Исходные данные по геометрии и пожарной нагрузке помещения Конструктивные решения помещения, вид и количество пожарной нагрузки приведены в таблице Т-3.5.
Проведенные анализы показали достаточность принятых в проекте пределов огнестойкости границ пожарных зон, в которых расположены кабельные помещения. Вместе с тем все кабельные помещения (тоннели, подщитовые, шахты) оснащены автоматическими установками пожаротушения распыленной водой.
Все кабельные помещения автоматически отсекаются при пожаре от систем приточно-вытяжнои вентиляции, которыми они оснащены, за счет закрытия огнезадерживающих клапанов, установленных в местах пересечения воздуховодами ограждающих конструкций кабельных сооружений.
Пределы огнестойкости дверей, кабельных проходок в стенах и перекрытиях, огнезадерживающих клапанов эквивалентны пределу огнестойкости ограждающих конструкций кабельных сооружений.
Эксплуатация кабельных шахт ведется с контролем закрытого состояния дверей через СКУ ПЗ, при котором несанкционированное открытое состояние дверей сопровождается аварийным сигналом на мониторе СПМ на БЩУ. Так же с помощью СКУ ПЗ контролируется положение огнезадерживающих клапанов. При не закрытии их по сигналу «пожар» на БЩУ поступает аварийный сигнал.
Электротехнические устройства выполняются для АЭС из комплектных устройств полного заводского изготовления с минимально возможным содержанием горючих материалов.
Корпуса панелей выполняются из несгораемых материалов (сталь), а провода и элементы внутренней коммутации выполняются из трудносгораемых, пожаробезопасных, нераспространяющих горение материалов.
Конструкция щитовых электротехнических устройств обеспечивает локализацию электрической дуги, возникающей при коротких замыканиях, за счет устройств дуговой защиты, секционирования распределительного устройства на отсеки, блоки, что исключает возможность распространения пожара в самом устройстве.
Электротехнические устройства систем аварийного электроснабжения, относящиеся к различным каналам, размещаются в помещениях, отделенных друг от друга и от помещений другого назначения огнестойкими перегородками и перекрытиями огнестойкостью 2 часа.
Помещения электротехнических устройств оборудуются системами вентиляции, обеспечивающими поддержание требуемой температуры, и автоматическими установками пожарной сигнализации.
В помещениях СКУ и щитов управления размещаются шкафы с микропроцессорной техникой, компьютеры, дисплеи, оперативные терминалы, принтеры. По результатам расчетов огневых нагрузок все помещения СКУ и щитов управления по НПБ 105-95 относятся к категории ВЗ или В4. Все помещения СКУ и щитов управления оборудуются пожарной сигнализацией. Помещения СКУ и щитов защищаются автоматическими установками пожаротушения газовыми составами.
Уменьшение опасности возникновения пожара в помещениях СКУ и щитах управления достигается: использованием электрических кабелей, не распространяющих горение, с изоляционным покрытием, не выделяющим галогенов при горении; использованием технических средств СКУ, соответствующих требованиям пожарной безопасности приборов и изделий СКУ; использованием в технических средствах СКУ материалов пониженной горючести и материалов, не выделяющих галогенов при горении;
