Проектирование систем для обращения с топливом и его хранение на атомных станциях

Размещено на http://allbest.ru

Размещено на http://allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Реферат

на тему: «Проектирование систем для обращения с топливом и его хранение на атомных станциях»

Минск

2023



Оглавление

• Введение
• 1. Общие требования при проектировании
• 2. Системы для обращения со свежим топливом и его хранение
• 3. Системы для обращения с облученным топливом и его хранение
• 4. Обращение с топливом на площадках с несколькими реакторами
• Список литературы

проектирование система обращение хранение топливо свежее облученное реактор



Введение

Ядерное топливо содержит делящиеся материалы, а после облучения - и высокорадиоактивные продукты деления и активации. Наиболее существенными проектными характеристиками систем для обращения с топливом и его хранения на АЭС являются такие, которые обеспечивают необходимые гарантии того, что приемка, обращение, хранение и восстановление топлива и компонентов активной зоны могут быть выполнены без недопустимого риска для здоровья, безопасности или окружающей среды. Таким образом, все проектные характеристики систем обращения с топливом и его хранения подчиняются следующим целям: поддержанию подкритичности топлива; обеспечению целостности топлива; охлаждению облученного топлива; обеспечению радиационной защиты, безопасности в соответствии с Основными нормами безопасности и предотвращению недопустимых выбросов радиоактивных веществ в окружающую среду.

Различные конструкции реакторов и компоновки станций определяют различные подходы к проектированию систем обращения с топливом и его хранения. Одно из главных отличий заключается в том, что некоторые типы реакторов перегружаются на мощности, а другие - в условиях холодного останова. Хранение свежего топлива может осуществляться в сухой среде ("сухое хранение") или в заполненных водой хранилищах ("мокрое хранение"). Облученное топливо, извлекаемое из реактора, всегда подлежит мокрому хранению. Характеристики установок для обращения с топливом и его хранения в определенной степени будут зависеть от особенностей конкретного типа реактора. Четыре блок-схемы рис.1 иллюстрируют типовые системы для обращения с облученными топливными сборками и их хранения в различных типах реакторов с момента приемки топлива до его окончательной отправки со станции.

Рисунок 1. Типовые системы для обращения с облученными топливными сборками и их хранения в различных типах реакторов

Для большинства типов реакторов свежее топливо первоначально принимается и хранится в определенной зоне сухого хранения, где оно может быть проинспектировано и подготовлено. Кроме того, для многих типов реакторов, в частности для легководных реакторов, свежее топливо затем перед загрузкой в активную зону перемещается в мокрое хранилище.



1. Общие требования при проектировании

Системы для обращения с топливом и его хранения следует разрабатывать для обеспечения целостности и сохранения свойств топлива при обращении с ним и хранении. Для предотвращения воздействия радиации на здоровье персонала АЭС и населения постоянно следует выполнять следующие основные функции безопасности:

-- поддержание подкритичности топлива;

-- отвод остаточного тепла от облученного топлива;

-- локализация радиоактивных веществ;

В процессе проектирования следует использовать апробированные технические решения в сочетании с соответствующим образом выбранными исходными данными и допущениями, как для нормальных режимов эксплуатации, так и для вероятных отклонений. В процессе проектирования также следует учитывать накопленный опыт аналогичных установок, а также следует свести к минимуму ошибки человека как составной части исходных событий и аварий. При выполнении этих рекомендаций следует применять принцип глубоко эшелонированной защиты.

В процессе проектирования следует использовать только проверенные методы прогнозирования последствий состояний при эксплуатационных режимах и проектных авариях при хранении топлива. Аналогично следует, чтобы исходные данные были консервативными, хотя и реалистичными, и учитывали как эксплуатационные режимы, так и проектные аварии. При неизбежности неопределенности в исходных данных, анализах и прогнозировании следует установить соответствующие допуски и провести анализ чувствительности.

В эксплуатационном состоянии системы для обращения с топливом и его хранения требуется проектировать так, чтобы обеспечивалось их безопасное функционирование во всех эксплуатационных состояниях. Следует задать соответствующие проектные параметры для нормальной эксплуатации. Для систем с перегрузкой на ходу следует задать эксплуатационные условия для реактора (например, уровень мощности реактора и расход теплоносителя), при которых возможна перегрузка топлива, и обеспечить соответствие им.

При проектировании также требуется предусмотреть разного рода события: падение предметов, отказы оборудования и т.д.

Падение предметов на объекты, влияющие на безопасность, такие, как хранящиеся топливные сборки или бассейны с ядерным топливом, является потенциально опасным. Для этого следует исключить возможность перемещения тяжелых предметов над хранящимся топливом и обеспечить защиту топлива или других предметов, важных для безопасности (таких, как топливные сборки, стеллажи хранения, бассейн и облицовка бассейна, топливное здание), от падения любых грузов.

При отказе оборудования следует предусмотреть, чтобы последствия вероятных отказов оборудования или систем - как в пределах, так и вне установок хранения - не превышали допустимых пределов. Примерами таких событий являются: нарушение функционирования систем охлаждения, которое может привести к повышению температуры или вскипанию воды в бассейнах, снижение концентрации поглощающих нейтроны материалов в воде, неправильное размещение топливной сборки, поперечное смещение стеллажа, превышение проектной нагрузки на трос перегрузочной машины, повреждение топлива из-за неправильного перемещения при подаче, а также невозможность безопасного завершения требуемой операции.

При внутреннем затоплении нужно предусмотреть защиту от внутреннего затопления для предотвращения незапланированной критичности при использовании замедления в качестве средства управления и при обращении с топливом и его хранении в сухих условиях. Следует также обеспечивать защиту от внутреннего затопления для предотвращения несрабатывания или нарушений в работе важного для безопасности оборудования, такого, как системы контроля отработавшего топлива и системы охлаждения.

При аварии с потерей теплоносителя или разгерметизация для всех зон хранения следует определить влияние постулируемых событий, вызываемых реактором, для оценки целесообразности каких-либо дополнительных мер защиты и для учета возможных изменений в процессах замедления и воздействия на оборудование. Для реакторов с перегрузкой на мощности следует определить последствия аварии с потерей теплоносителя или разгерметизации для перегрузочных машин и операций по обращению с топливом.

Если возникают ситуации с летящими предметами следует рассмотреть и обеспечить защиту от летящих предметов, вызванных поломкой вращающихся механизмов, разрывом компонентов, находящихся под давлением, или другими возможными причинами, и при необходимости обеспечить, чтобы такие события не вызывали недопустимых последствий для безопасности. В частности, следует рассмотреть хранение газа и обычного топлива и соответственно системы их подачи, с тем чтобы предотвратить возможность взрыва.

При пожарах и взрывах следует определить возможные последствия пожаров, вызывающих повреждение топлива при сухом хранении, нарушение охлаждения топлива, хранящегося в бассейне, или нарушение необходимого электроснабжения оборудования, учесть влияние противопожарных средств на подкритичность топлива в хранилище, а также рассмотреть возможные воздействия воздушных ударных волн, вызванных постулируемым взрывом на или вблизи станции.

Также могут возникать ошибки оператора. В качестве цели проекта следует включить ограничение возможных ошибок, связанных с человеческим фактором. Следует провести анализ возможных ошибок оператора, учесть в проекте последствия таких ошибок и, где практически возможно, обеспечить блокировки и другие средства проверки для предотвращения возникновения ошибок.

В случае потери внешнего электроснабжения, необходимого для выполнения требуемых функций безопасности (таких, как охлаждение, мониторинг и вентиляция), следует обеспечивать подачу электроэнергии, исключающую возникновение опасности.

При разного рода сейсмических событиях следует провести анализ сейсмичности для оценки нижеследующих возможных последствий сейсмических событий и для определения соответствующей сейсмической классификации конструкций, систем и компонентов, важных для безопасности.

При сильных ветрах и торнадо, там, где это уместно, следует оценивать возможные воздействия летящих предметов или сил, вызванных сильными ветрами и торнадо, на здания систем обращения с топливом и его хранения.

При наводнениях, там, где это уместно, следует оценивать возможное влияние наводнений на безопасное хранение свежего и облученного топлива на станциях, расположенных на площадках вблизи рек или на побережье.

Конструкции, системы и компоненты, важные для безопасности, следует проектировать и аттестовывать в отношении способности противостоять постулируемым исходным событиям в соответствии с их классификацией по безопасности.

Процедурами аттестации следует охватывать такие структуры как: хранилища свежего топлива; бассейны хранения облученного топлива; стеллажи хранения топлива; системы охлаждения воды бассейнов; грузоподъемное оборудование и оборудование для обращения с топливом; электроизмерительные приборы и системы управления; а также связанные с ними здания. Следует обеспечить, чтобы эти объекты создавались по наилучшим соответствующим проектным нормам или стандартам.

Для компоновок следует, чтобы физическая компоновка и устройство установок для хранения топлива обеспечивали подкритичность во всех эксплуатационных состояниях и при всех проектных авариях и после них. Установки для хранения следует проектировать таким образом, чтобы при всех условиях, включая условия проектных аварий, предотвращалось физическое повреждение хранящегося топлива и поддерживалась охлаждаемая геометрическая конфигурация. Радиационная защита. В проект необходимо включить системы минимизации выброса радиоактивных веществ в окружающую среду и предотвращения облучения персонала станции и населения в результате аварий, включая повреждение топлива в процессе обращения и хранения. Также следует предусмотреть проведение расчетов для предельных случаев, таких, как падение одной топливной сборки, содержащей наибольшее реалистическое количество делящихся материалов, и последующее разрушение всех топливных стержней, с тем чтобы продемонстрировать, что даже при условиях пессимистических допущений в отношении выбросов в окружающую среду радиологические последствия могут быть сохранены в допустимых пределах. Менее консервативные предположения, например предположение о повреждении целого внешнего ряда топливных стержней, следует обосновывать механистическими и эмпирическими аргументами.

Для защиты персонала станции во всех режимах эксплуатации следует обеспечить биологическую защиту. Для предотвращения попадания облученного топлива или других радиоактивных компонентов в неэкранированные зоны следует использовать соответствующие комбинации защиты, включая блокировки и административный контроль.

На установках следует предусматривать мониторинг качества воды бассейнов и поддержание приемлемых условий по уровню воды, химии воды, чистоте, активности и температуре воды, при которых осуществляется обращение с топливом и его хранение.

При проектировании оборудования для обращения с топливом следует предусматривать его достаточную способность выдерживать как статические, так и динамические нагрузки, которые могут воздействовать на конструкции, системы и компоненты.

Оборудование для обращения с топливом следует проектировать с высокой надежностью для предотвращения падения топливных сборок и воздействия на топливо недопустимых напряжений при обращении с ним. Следует, чтобы проект оборудования для обращения с топливом был таким, чтобы единичные отказы компонентов или единичные человеческие ошибки не приводили к повреждению топлива при любых его перемещениях. Отступления от критерия единичного отказа, например для высоконапряженных компонентов при подъеме в процессе перегрузки на мощности, следует допускать только для отдельных узлов и компонентов, которые спроектированы по наивысшим стандартам и для которых имеется обоснование. Особое внимание следует уделять оборудованию для обращения со смешанным оксидным топливом, и следует также установить соответствующие требования для обращения с топливом такого типа.

Перемещение предметов над зонами хранения топлива или другими объектами, важными для безопасности, следует предотвращать с помощью механических и электрических блокировок. Следует предусмотреть использование оборудования с ручным приводом для перевода топливных сборок в безопасное положение в случае отказа системы обращения с топливом.

В случаи повреждения топлива в проекте следует предусматривать средства для обращения с топливом и безопасного хранения предположительно поврежденных или поврежденных топливных элементов или топливных сборок и для восстановления поврежденного топлива, если это может потребоваться в ходе эксплуатации.

В проекте следует учитывать человеческие факторы, с тем чтобы способствовать разработке четких эксплуатационных процедур, сводящих к минимуму риск ошибок. Следует, чтобы проект допускал верификацию предусматриваемой эксплуатации и определение любых ошибок при эксплуатации, которые могли бы привести к значительным проблемам безопасности.

При выводе из эксплуатации на стадии проектирования следует рассмотреть меры, облегчающие окончательный вывод из эксплуатации установок по обращению с топливом и его хранению.

2. Системы для обращения со свежим топливом и его хранение

Для того, чтобы проект установки для обращения и хранения свежего топлива в полной мере обеспечивал выполнение основных функций безопасности в течение всего срока эксплуатации, требуется чтобы выполнялись выше перечисленные указания.

Для этого требуется в зонах обращения со свежим топливом и его хранения постоянно и повсеместно следует обеспечивать подкритичность для предотвращения опасного влияния радиации на здоровье персонала станции и населения и для предотвращения любых выбросов радиоактивных веществ. В проекте следует предусмотреть меры по обеспечению подкритичности даже при одновременном возникновении двух независимых аномальных событий.

Также в зонах обращения со свежим топливом и его хранения следует поддерживать надлежащие условия окружающей среды, например по влажности, температуре и чистоте воздуха. В таких зонах всегда следует избегать химического загрязнения.

В проект следует включать анализ подкритичности установки для хранения топлива, подтверждающий возможность поддержания ее в подкритическом состоянии при всевозможных (нормальных и аномальных) конфигурациях и условиях, включая всевозможные переходные конфигурации. В число постулируемых состояний следует включать нормальное сухое состояние, состояние увлажнения с инжекцией пара или без нее и состояние с полной паровой инжекцией, являющееся наиболее реактивным состоянием.

Применяются следующие рекомендации:

- следует подтвердить соответствующий запас подкритичности с учетом всех неопределенностей в вычислительных кодах и экспериментальных данных;

- в случае если обогащение отдельной топливной сборки является непостоянным, следует использовать точное моделирование или принять обогащение топливной сборки на основе пессимистических расчетов;

- если обогащение топливных сборок различно, проект системы обычно следует основывать на величине обогащения, соответствующей величине для топливной сборки с наиболее обогащенным топливом или наиболее реактивной топливной сборки;

- в случае изменения конструкции топлива и/или существования неопределенности в некоторых данных, касающихся топлива (например, в конструкции, геометрических характеристиках, характеристиках материала, точности при изготовлении, ядерных данных), при всех расчетах подкритичности следует использовать консервативные величины, полученные по пессимистическим расчетным оценкам. При необходимости следует провести анализ чувствительности для численной оценки таких неопределенностей;

- следует предполагать, что хранилище загружено до максимальной проектной емкости;

- не следует учитывать влияние поглощающих нейтроны частей или компонентов установки, если только они не смонтированы постоянно, их поглощающая способность может быть определена, и маловероятно их разрушение при любом постулируемом исходном событии;

- следует учитывать любые геометрические деформации топлива и оборудования хранения, которые могут возникнуть при любых постулируемых исходных событиях;

- следует провести соответствующие консервативные оценки замедления для ожидаемых при эксплуатации событий;

- следует рассмотреть влияние отражения нейтронов;

- соответствующими расчетами следует обосновать предположение об отсутствии взаимосвязи по размножению нейтронов между различными зонами хранилища;

Относительно компоновки следует, чтобы конфигурация хранилища топлива обеспечивала подкритичность во всех эксплуатационных состояниях, а также при проектных авариях и после них. А именно:

- зоны обращения со свежим топливом и его хранения следует охранять от несанкционированного доступа и несанкционированного изъятия топлива;

- не следует, чтобы зона хранения топлива была частью маршрутов доступа к другим зонам, не использующимся для операций по обращению с топливом;

- транспортные маршруты для приемки и вывоза топлива следует выбирать короткими и простыми, отвечающими требованиям безопасности;

- следует, чтобы компоновка обеспечивала легкую эвакуацию персонала в аварийной ситуации;

- при компоновке хранилища следует предусматривать предотвращение перемещения тяжелых предметов над хранящимся топливом, например стеллажей, чехлов или подъемных устройств, падение которых может повредить топливо или другие предметы, важные для безопасности. Исключения следует обосновывать;

- компоновка должна обеспечивать выполнение работ с необлученными компонентами активной зоны, предназначенными для хранения и обращения в зоне для свежего топлива, определенным и безопасным образом.

- требуется предусмотреть достаточное пространство, допускающее необходимое перемещение топлива, других компонентов активной зоны, контейнеров для хранения и оборудования для обращения с топливом;

- следует обеспечивать соответствующие и определенные места хранения топливных сборок, компонентов активной зоны и контейнеров для хранения. Следует физически предотвращать непреднамеренное размещение топлива вне предписанных мест хранения;

- cледует, чтобы компоновка обеспечивала возможность проведения инспектирования топлива, оборудования для обращения с топливом, включая краны, и контейнеров для хранения. Следует обеспечить площади для ремонта или восстановления поврежденного топлива;

- в зоне сухого хранения свежего топлива не следует содержать никакого эксплуатационного оборудования, такого, как клапаны или трубопроводы, для которого необходимо регулярное периодическое обслуживание, проводимое эксплуатационным персоналом;

Требуется предусмотреть защиту от затопления. Затопление зон сухого хранения водой или другим замедляющим материалом следует предотвращать за счет соответствующей конструкции установки, исключающей возникновение критичности из-за эффектов замедления или физического повреждения топлива. В проекте зоны сухого хранения следует учитывать возможное присутствие замедляющих материалов. Прохождение водяных коммуникаций через зону сухого хранения следует исключить.

Требуется предусмотреть защиту от пожара. Следует, чтобы проект зоны для обращения с топливом и его хранения ограничивал риск повреждения свежего топлива при пожаре.

Присутствие в зонах для обращения с топливом и его хранения горючих материалов (например, горючих упаковочных материалов или трубопроводов с горючими материалами) следует ограничивать и контролировать. В таких зонах следует исключить проходки электрических кабелей, не предназначенных для подвода питания к оборудованию для обращения со свежим топливом и его хранения. Следует, чтобы проект зоны хранения топлива обеспечивал сохранение подкритичности при пожаре и при тушении пожара. Материалы, замедляющие нейтроны, такие, как вода или пена, следует использовать в качестве средства для тушения пожара только в том случае, если может быть подтверждено, что их влияние на подкритичность пренебрежимо мало. В зонах обращения и хранения топлива следует разместить предупреждающие знаки, указывающие, какие материалы для тушения пожара допустимы, а какие недопустимы.

При проектировании требуется предусмотреть материалы и методы строительства. Используемые материалы и методы строительства должны обеспечивать легкую дезактивацию поверхностей. Следует рассмотреть совместимость дезактивируемых материалов и эксплуатационных условий окружающей среды для всех эксплуатационных состояний и для проектных аварий. Следует предотвращать любое проникновение воды, которое может вызвать местную коррозию.

Для систем хранения, использующих фиксированные твердые поглотители нейтронов, в течение всего срока службы установки следует иметь возможность подтверждать, что:

--поглотители действительно установлены;

--поглотители не утратили свою эффективность и физическую целостность и не произошло их смещение;

Также должно быть предусмотрено оборудование для обращения со свежим топливом, его хранения и инспектирования. Оно не должно в процессе эксплуатации повреждать никоим образом топливо как до загрузки в активную зону, так и после.

Обычно оно включает:

-- краны или передвижные подъемные механизмы;

-- механизмы опускания и другие инструменты, сконструированные специально для обращения с топливом;

-- механизмы опрокидывания для помещения топлива в вертикальное положение (только для некоторых конструкций реакторов);

-- стеллажи для хранения;

-- стенды для осмотра топлива, которые обеспечивают возможность детального визуального обследования топливных стержней по всей их длине;

-- средства сборки, разборки и ремонта топлива;

-- средства контроля физических размеров;

-- соответствующие мониторы для контроля загрязнения и критичности;

-- устройства отмывки топлива;

-- соответствующие устройства биологической защиты для смешанного оксидного или регенерированного топлива;

Требуется учитывать проектные нагрузки. В проекте оборудования в отношении нагрузок обычно рассматриваются следующее:

-- расчет прочности хранилищ, оборудования для обследования и обращения с топливом следует проводить с соответствующим учетом проектных нагрузок. Следует определить проектные нагрузки и рассмотреть, как статистические, так и динамические нагрузки. В качестве динамических нагрузок следует рассмотреть сейсмические нагрузки, определенные в соответствии с классификацией по безопасности, и нагрузки, возникающие в эксплуатационных и аварийных условиях, включая несимметричные нагрузки. Следует учесть одновременное возникновение следующих эксплуатационных нагрузок: нагрузок от топливных сборок и других компонентов активной зоны, подлежащих хранению, таких, как устройства контроля реактивности и топливные каналы; нагрузок от оборудования обращения с топливом, включая нагрузки при ускорении.

-- если для перемещения необлученных топливных сборок и их контейнеров необходимы транспортные средства, их следует разрабатывать, исходя из максимальных массы и размера объектов, подлежащих транспортировке;

-- в случае наклона топливной сборки следует уменьшить нагрузки, возникающие в конструкции топливной сборки, с помощью опор во избежание повреждения;

Также должно учитываться, чтобы на оборудовании для обращения с топливом и его хранения не имелось острых углов или краев, которые могли бы повредить поверхности топливных сборок или препятствовать плавной установке или извлечению топливных сборок; учитывать необходимость простоты установки и извлечения топливных сборок; оборудование для обращения с топливом следует проектировать так, чтобы исключить непреднамеренное помещение топлива и компонентов активной зоны в место, которое уже занято или не предназначено для этого; требуется исключить боковые, аксиальные и изгибающие нагрузки, приводящие к недопустимым изменениям размеров топлива; оборудование для обращения с топливом и связанные с ним системы следует периодически калибровать, а в случае перегрузки топлива на остановленном реакторе калибровать по крайней мере перед началом кампании перегрузки; если для крепления топливных сборок в определенном положении используются фиксаторы, например зажимы, их следует располагать на видном месте; если оператору требуется информация о состоянии оборудования для обращения с топливом, включая данные о положении топливной сборки и/или группы сборок, и о состоянии подъемного устройства, необходимо соответственно предусмотреть ясную и удобно расположенную индикацию.

Для зоны хранения свежего топлива следует предусмотреть вспомогательные системы, которые обычно могут включать:

-- систему вентиляции;

-- дренажную систему;

-- системы контроля и управления и оборудование для связи;

В том случае, когда топливные сборки хранятся вне герметичных транспортных контейнеров, в проекте следует предусмотреть вентиляционное оборудование, включающее устройства фильтрации для предотвращения попадания пыли и других взвешенных в воздухе частиц в зону хранения свежего топлива.

Для дренирования, если оно предусмотрено, требуется чтобы оно было способно обеспечить соответствующее удаление воды при максимальной скорости возможного поступления и не являлось возможной причиной затопления из-за подпора воды. Следует учесть возможность блокировки дренажа, в частности в том случае, если вода в бассейне содержит химические вещества, способные кристаллизоваться, и следует предусмотреть меры для проверки свободного протока воды. Системы контроля и управления и оборудование для связи, а также предусмотреть надлежащие системы контроля и управления. Между зоной для обращения с топливом и его хранения и соответствующим пультом управления следует предусмотреть наличие систем двусторонней речевой связи.

Для операций по обращению с топливом требуется, чтобы проект обеспечивал следующее:

-- безопасное обращение с топливом при всех эксплуатационных состояниях и проектных авариях;

-- приемку транспортных контейнеров, включая идентификацию и визуальную проверку, а также обработку поврежденного или некачественного топлива;

-- надлежащие операции инспектирования, испытаний и технического обслуживания;

3. Системы для обращения с облученным топливом и их хранение

Для систем обращения с облученным топливом и его хранением предусматриваются те же требования что и не с облученным, но такие системы имеют дополнительные требования для проектирования.

Если топливо облучено, то следует обеспечить подкритичность всегда и во всех местах хранения облученного топлива для исключения любых серьезных воздействий излучения на персонал станции и население и для предотвращения любого выброса радиоактивных веществ. Следует, чтобы проект обеспечивал подкритичность, даже если произошли одновременно два независимых аномальных события. Проект должен включать средства для отвода остаточного тепла от облученного топлива. Способность отвода тепла удовлетворяла критерию единичного отказа и была такой, чтобы тепло отводилось со скоростью, достаточной для предотвращения недопустимых повреждений топливной сборки или системы хранения или вспомогательных систем, что могло бы привести к выбросу радиоактивных веществ. Для этого нужно установить предельные параметры для систем теплоотвода.

Также следует контролировать и минимизировать уровни радиоактивного загрязнения для обеспечения безопасных условий эксплуатации в отношении окружающей среды на площадке станции и для предотвращения недопустимого выброса радиоактивных веществ. Проект установки для хранения должен предусматривать предотвращение любых протечек воды из бассейна и проникновение их в грунтовые воды.

При анализе подкритичности добавляется проектным требованиям, которые установлены с целью обеспечения подкритичности, анализ подкритичности для всех эксплуатационных состояний и условий во время проектных аварий и после них с целью подтверждения невозможности образования критической конфигурации.

Для хранения предусмотренных объектов следует использовать надлежащие и установленные места хранения. Это касается топливных сборок всех типов, устройств контроля реактивности, макетного топлива, топливных каналов, инструментального оборудования, источников нейтронов, других компонентов активной зоны и других устройств, таких, как контейнеры для хранения или транспортные контейнеры. Не следует, чтобы проектная емкость зависела от хранения топливных сборок в неустановленных для них местах, и следует физически исключить возможность непреднамеренного размещения топлива вне установленных мест хранения.

Для облученного топлива до его выгрузки из реактора следует предусмотреть соответствующую емкость хранилища, позволяющую осуществить отвод остаточного тепла и длительную выдержку. Для смешанного оксидного топлива следует учитывать повышенные величины остаточного тепловыделения.

При хранении поврежденных топливных сборок следует свести к минимуму риск выхода делящихся материалов в процессе обращения и хранения. Также следует предусмотреть безопасное обращение с контейнерами, даже если хранилище заполнено до максимальной емкости. Следует, чтобы проект зоны обращения с контейнерами обеспечивал возможность размещения различных контейнеров, предназначенных для использования в хранилище.

Относительно водоснабжения бассейна, системы очистки и системы охлаждения при проектировании требуется принять во внимание следующее:

--предусмотреть системы контроля уровня и температуры;

--исключить переполнение бассейна хранения. Следует иметь такой объем бассейна, чтобы в случае отказа систем охлаждения был обеспечен длительный период времени до начала кипения воды;

--спроектировать систему подпитки для компенсации потери воды при всех эксплуатационных состояниях и проектных авариях и использовать надежный источник воды. Следует также, чтобы потеря биологической защиты или потеря охлаждения не препятствовала доступу персонала для проведения, при необходимости, аварийных процедур по подпитке;

--трубопроводы располагать таким образом, чтобы в случае возникновения сифонного эффекта или разрыва любого подключенного трубопровода уровень воды в бассейне выдержки отработавшего топлива не падал ниже безопасного уровня при хранении облученного топлива. Для минимизации влияния отказов проходок бассейна их следует располагать выше уровня, соответствующего безопасному хранению отработавшего топлива;

--в случае, когда между различными бассейнами используются шлюзовые ворота, их следует проектировать таким образом, чтобы они выдерживали наивысшее давление воды с каждой стороны. Для поддержания соответствующего экранирования отметку днища шлюзовых ворот следует располагать существенно выше верха хранящихся топливных сборок. Для шлюзовых ворот следует предусмотреть радиационно-стойкие уплотнения. Следует предусмотреть такую конструкцию уплотнений, которая могла бы выдержать отказ вспомогательной системы (например, системы подачи сжатого воздуха);

--следует предусмотреть системы контроля протечек, их сбора и удаления;

Требуется использовать только воду с контролируемым химическим составом. То есть предусмотреть систему очистки воды, спроектированную таким образом, чтобы:

--радиоактивные, ионные и твердые примеси от продуктов активации, поврежденного топлива и других материалов могли быть удалены из воды так, чтобы можно было обеспечить сохранение мощности радиационной дозы, связанной с самим защитным слоем воды, в требуемых пределах;

--выдерживались установленные для эксплуатации в отношении поддержания подкритичности и минимизации коррозии пределы по химическому составу воды бассейна (например, по концентрации бора, содержанию хлоридов, сульфатов и фторидов, если необходимо, величине рН и проводимости);

--прозрачность воды поддерживалась на приемлемом уровне;

--были предусмотрены средства контроля микробиологических образований, по мере необходимости;

--в случае борного регулирования для контроля критичности можно было предотвратить разбавление бора в воде бассейнов;

Также нужно установить систему автоматического контроля содержания бора и соответствующую систему аварийной сигнализации и установить установки и оборудование для удаления примесей и взвешенных частиц из приповерхностного слоя воды бассейна.

Системы охлаждения бассейнов следует проектировать с учетом обеспечения следующих функций:

--отвода максимально возможного тепла, которое может быть выделено содержимым бассейна, и поддержания температуры воды бассейна ниже предела для нормальной эксплуатации;

--сохранения целостности оболочки топлива;

--контроля уровня воды;

--контроля средней температуры воды на уровне, соответствующем проектным требованиям для облицовки и конструкций бассейна;

--ограничения распространения возможного загрязнения при испарении или кипении охлаждающей среды (кипение охлаждающей среды следует учитывать в случае аварийных условий);

--приемлемости уровней влажности в зоне хранения для поддержания работоспособности оборудования (например, фильтрационного и электрического оборудования);

--приемлемости условий для работы персонала;

--избыточности или функционального разнообразия систем охлаждения;

--соблюдения критерия единичного отказа;

Проект должен обеспечивать надлежащую биологическую защиту от радиации в рабочей зоне и в помещениях и зонах, примыкающих к местам размещения систем для обращения с топливом. При анализе биологической защиты следует исходить из пессимистического предположения о том, что:

-- все возможные места хранения топлива заполнены, все топливо, как предполагается, достигло максимального проектного выгорания для топлива с наибольшей номинальной глубиной выгорания и соответственно используется консервативная оценка времени охлаждения;

-- над топливными сборками поддерживается минимально разрешенный уровень воды при максимальном подъеме топливной сборки в процессе обращения;

-- перегрузочные машины и оборудование заполнены отработанным топливом или облученным материалом с максимально допустимым уровнем активности и расположены наиболее неблагоприятным образом;

Оборудование для обращения с топливом следует проектировать так, чтобы исключить непреднамеренное помещение или подъем облученного топлива в зону, не имеющую биологической защиты.

Зоны для обращения и хранения следует проектировать, обеспечивая отсутствие утечек. Следует, чтобы возможная скорость потери герметичности вследствие определенных аварийных условий не превышала возможностей подпитки с целью обеспечения того, чтобы любые последствия утечки воды не приводили к выбросу радиоактивных веществ выше установленных пределов и поддерживался общий запас воды. Во всех проектах следует предусмотреть возможность контроля герметичности.

В проекте бассейна следует предусмотреть средства сбора любых протечек воды. Следует предусмотреть возможность локализации и ограничения протечек, превышающих утвержденные пределы протечек. В проекте бассейна следует предусмотреть средства для ремонта повреждений бассейна для хранения в случае, если инцидент приводит к утечке. Следует предусмотреть возможность инспектирования установки для хранения с целью предотвращения любых возможных утечек и обнаружения любых утечек, не поступающих в систему сбора утечек. Следует предусмотреть временное хранилище для перемещения в него содержимого бассейна, с тем чтобы обеспечить возможность проведения ремонта конструкций бассейна и соответствующего оборудования.

Также требуется предусмотреть оборудование для безопасного обращения с облученным топливом или другими компонентами либо в виде комплектных сборок или их частей, либо нахождения в специально спроектированных контейнерах. Обычно такое оборудование включает:

-- машину для обращения с топливом;

-- оборудование для перемещения топлива;

-- устройства для подъема топлива;

-- устройства для подъема компонентов активной зоны;

-- оборудование для разборки и восстановления топлива;

-- оборудование для инспектирования топлива;

-- устройства для обращения с контейнерами для хранения топлива;

-- оборудование радиационной защиты;

-- устройства дезактивации.

Кроме основного оборудования следует предусмотреть оборудование для непосредственного или дистанционного инспектирования топливных сборок и других компонентов активной зоны визуальными или другими методами.

И оборудование для хранения в тех случаях, когда топливо до его транспортировки хранится либо в контейнерах вне реактора, либо с использованием оборудования для переноса в другую зону хранения на площадке, следует предусмотреть оборудование для хранения, такое, как стеллажи или контейнеры. В проекте следует рассматривать следующее:

(a) следует обеспечить, чтобы все места хранения топлива были доступны для соответствующего оборудования для обращения с топливом;

(b) следует предотвратить наклон стеллажей хранения топлива и перемещения контейнеров хранения топлива вследствие постулированных исходных событий, если только не может быть показано, что в результате таких перемещений не возникает никакой опасности;

(c) оборудование следует проектировать так, чтобы сводилась к минимуму возможность возникновения чрезмерных поперечных, аксиальных и изгибающих нагрузок на топливные сборки в ходе обращения и хранения; также следует учитывать изменения размеров компонентов в результате эксплуатации;

(d) в случаях необходимости наклона или поворота транспортных контейнеров или контейнеров для хранения следует разработать оборудование для удержания топлива таким образом, чтобы предотвратить повреждение топливных элементов при проведении подобных работ;

(e) при разработке оборудования для хранения следует предусматривать меры для его удобного демонтажа или удаления, позволяющие производить переборку стеллажей и техническое обслуживание облицовки бассейна;

(f) при проектировании оборудования для хранения следует учитывать возможные эффекты нагрева материалов, используемых для хранения. Необходимо исключить кипение воды в промежуточных полостях. Следует, чтобы проектная решетка размещения топлива при хранении предотвращала любое увеличение реактивности, например при попадании воздуха или пара в процессе обращения с топливом или его хранения;

Должны также присутствовать вспомогательные системы: осветительное оборудование, оборудование для охлаждения и очистки воды и системы радиационного контроля и системы вентиляции.

В зоне бассейна следует предусмотреть необходимое оборудование для освещения, делающее возможными удовлетворительное обращение с топливными сборками и их визуальное инспектирование и идентификацию. Следует предусмотреть наличие подводного освещения вблизи рабочих зон и средств замены ламп, расположенных под водой. Следует, чтобы материалы, используемые для подводного освещения, соответствовали условиям окружающей среды и, в частности, не подвергались недопустимой коррозии или не вызывали любое недопустимое загрязнение воды. По возможности следует обеспечить стойкость к воздействию ударов и термошока.

Следует предусмотреть оборудование для охлаждения и очистки воды бассейна. Такое оборудование может использовать общие устройства, отвечающие как целям охлаждения, так и очистки. Если для очистки используется локальная или портативная система отвода воды, то следует, чтобы ее пропускная способность совместно с допусками на утечки была меньше, чем пропускная способность системы подпитки.

Зоны, в которых происходит обращение с облученным топливом и его хранение, следует оборудовать надлежащими системами радиационного контроля и аварийного оповещения для защиты персонала. Следует предусмотреть, чтобы это оборудование включало соответствующее количество радиационных мониторов для обеспечения защиты операторов машин для обращения с топливом. Следует предусмотреть меры непрерывного контроля воздуха в любой зоне, где в процессе обращения с облученным топливом может произойти выход радиоактивных веществ в виде аэрозолей.

При эксплуатации по обращению с топливом в проекте требуется предусмотреть условия, обеспечивающие выполнение или возможность выполнения установленных требований и рекомендаций. В проекте следует обеспечивать:

-- все предусмотренные и ожидаемые операции по обращению с топливом;

-- соответствующие действия по инспекциям, испытаниям и техническому обслуживанию;

-- учет взаимодействий с другими необходимыми операциями.

В проекте следует предусмотреть средства для обеспечения подкритичности при удалении поглотителей из активной зоны. В зависимости от типа реактора следует предусматривать соответственно следующие административные и защитные меры:

-- ограничение количества устройств контроля реактивности, которые могут быть одновременно извлечены, путем ограничения предоставляемого оборудования, необходимого для осуществления такой операции;

-- обеспечение того, что перед извлечением топливной сборки, содержащей устройство контроля реактивности, извлечены соседние топливные сборки;

-- наличие достаточного количества поглотителя в теплоносителе для гарантии того, что даже в случае удаления всех устройств контроля реактивности критичность не может быть достигнута.

4. Обращение с топливом на площадках с несколькими реакторами

На площадках с несколькими реакторами установки для обращения с топливом и его хранения могут быть предназначены как для каждого отдельного реактора, так и использоваться для нескольких реакторов. В любых случаях следует выполнять рекомендации которые были указаны выше.

Если требуется перемещение какого-либо топлива или компонентов между установками, эти операции следует производить в специально сконструированных контейнерах или при необходимости с помощью других средств, обеспечивающих поддержание подкритичности и отвод выделяющегося тепла и сведение к минимуму облучения и радиоактивного загрязнения персонала станции и населения. Кроме того, следует предусмотреть средства защиты от механических повреждений в процессе обращения, при отправке и приемке компонентов на реакторных блоках, а также в процессе транспортировки.

На некоторых станциях одна и та же перегрузочная машина или машины, или части перегрузочных машин используются для обслуживания более одного реактора; на других станциях перегрузочные машины предназначены для обслуживания конкретного реактора и существуют общие устройства для транспортировки в используемые совместно зоны хранения. В случае, когда одно и то же оборудование используется для обслуживания более чем одного реактора, следует подтвердить выполнение индивидуальных требований любого отдельного блока, а также подтвердить, что любые отказы, возникшие на отдельном блоке, не смогут повлиять на безопасность любого другого блока.



Список литературы

1. Серия норм МАГАТЭ по безопасности, № NS-G-1.14, “Проектирование систем для обращения с топливом и его хранения на атомных электростанциях”, международное агентство по атомной энергии, Вена, 2005 год.

Размещено на Allbest.ru

...