Спецгазоочистка блоков ВВЭР-1000
Система спецгазоочистки (проектное обозначение -TS20) предназначена для очистки от радиоактивных загрязнений технологических сдувок, поступающих из:
• охладителя организованных протечек;
• приямка (бака) организованных протечек;
• баков боросодержащих вод;
• системы дожигания водорода (TS10), через которую сбрасывается газ из деаэратора подпитки.
Кроме того, в систему СГО периодически могут поступать сдув- ки из:
• гидроемкостей САОЗ;
• теплообменников охлаждения бассейна выдержки.
В режимах нормальной эксплуатации и при авариях, исключая аварии с повышением давления под оболочкой выше 0,13 МПа(абс), основным критерием работоспособности системы является обеспечение очистки газовых сдувок на 2-2,5 порядка (по ИРГ); степень очистки газа по ИРГ, иодам и аэрозолям при нормальной эксплуатации должна исключить превышение предельно допустимых норм по выбросам радиоактивных веществ, установленных действующими нормативами.
Система функционирует во всех режимах нормальной эксплуатации, включая переходные режимы, а также в режимах обесточе- ния.
Система СГО (рис. 5.9) состоит из трех независимых, одинаковых по устройству, взаимозаменяемых подсистем (каналов):
• основной, работающей постоянно и обеспечивающей очистку газа после системы дожигания водорода;
• вспомогательной, обеспечивающей постоянную очистку газовых сдувок из баков боросодержащих вод, охладителя организованных протечек и приямка организованных протечек;
• резервной.
Каждая из подсистем обеспечивает очистку радиоактивных газов с расходом до 60 нм3/ч, однако оптимальной является работа подсистемы с расходом газа до 12 нм3/ч. Все газовые сдувки, во избежание образования в них взрывоопасных концентраций водорода, разбавляются азотом.
Очистка воздуха от радиоактивных газов и аэрозолей в системе спецгазоочистки осуществляется в две ступени. На первой производится охлаждение воздуха до 20-30 °С в теплообменнике 6 и затем грубая осушка и очистка его на самоочищающихся фильтрах 7. Сконденсировавшаяся влага отводится в бак-гидрозатвор, а далее сбрасывается в спецканализацию. В качестве фильтрующего материала для самоочищающегося фильтра применяется стекловолокно. Его главное достоинство - продолжительный срок службы, оно стойко по отношению к кислотам и щелочам.
Воздух из помещения
Помимо аэрозолей на этом этапе улавливаются мельчайшие капельки влаги, поэтому фильтры оборудованы дренажами. При работе самоочищающегося фильтра из стекловолокна желательна повышенная влажность входящего на очистку воздуха. В этом случае фильтрующая насадка из стекловолокна поддерживается во влажном состоянии за счет конденсации пара. Увлажнение не дает затвердеть осадку загрязнений и обеспечивает его непрерывное удаление с фильтрующего материала в виде раствора или пульпы, что делает возможным отказ от частой замены стекловолокна. Коэффициент очистки таких фильтров достаточно высок.
На второй ступени для очистки воздуха от короткоживущих ИРГ применяют адсорбционные фильтры (колонны) 3. В качестве засыпки в них используют активированный уголь. Для короткожи- вущих радионуклидов они действуют по принципу «вечных колонн», которые работают в непрерывном режиме; срок их службы определяется только износом сорбента.
Радиоактивный иод также достаточно хорошо сорбируется на активированном угле при комнатной температуре. Хуже сорбируется йод, находящийся в виде соединений, например метилоидид CHJ. Коэффициент очистки для него при комнатной температуре составляет около 50 и увеличивается с понижением температуры.
При работе системы СГО воздух из самоочищающихся фильтров 7 выходит влажным. Однако адсорбционные колонны с активированным углем боятся повышенной влажности, поскольку при поглощении влаги происходит существенное снижение его адсорбционных свойств по отношению к инертным газам. Также накопление влаги приводит к слипанию частиц адсорбента.
Обычно для осушки воздуха либо устанавливают сорбционные фильтры, улавливающие влагу, либо повышают температуру воздуха на 5-10 °С. В системе СГО ВВЭР-1000 для поглощения излишней влаги перед адсорберами установлены цеолитовые фильтры 4. В системах очистки технологических сдувок АЭС для осушки газа рекомендуют применять цеолит марки NaA, обладающий высокой влагоемкостью и очень слабой адсорбционной способностью по отношению к ИРГ. Выделяющееся при поглощении цеолитом влаги тепло отводится водой, подаваемой в рубашку фильтра.
В связи с тем, что работающий цеолитовый фильтр по мере поглощения влаги из воздуха насыщается ею и эффективность его падает, периодически включается предусмотренный в системе резервный фильтр. Затем насыщенный влагой фильтр регенерируется продувкой цеолита воздухом, нагретым до 400-450 °С. Поскольку цеолит марки NA, практически не сорбирует иод, ксенон и криптон, в процессе регенерации в венттрубу выбрасывается незначительное количество радиоактивных изотопов.
Арматура и оборудование СГО запитаны от секций 2-й категории надежного питания, которые в случае обесточения получают энергоснабжение от дизель-генератора. Однако при обесточении секции надежного питания любой системы безопасности (СБ) автоматического включения газодувок 2 не происходит. Они могут быть включены, в случае необходимости, с БЩУ при наличии запаса по мощности дизеля после окончания запуска всех механизмов СБ.
Отдельно необходимо остановиться на системе дожигания водорода (проектное обозначение - TS10).
Для связывания свободного кислорода, появляющегося в воде первого контура при ее радиолитическом разложении, в теплоноситель первого контура дозируется аммиак. Разлагаясь, он является источником внутриконтурного получения водорода, обеспечивающего подавление последствий радиационного разложения воды. Но из-за добавок аммиака в воде контура создается избыточное количество свободного водорода: от 30 до 60 нмл/кг.
Создание в 1-м контуре избыточной концентрации водорода, помогающее решить проблему связывания свободного кислорода, вызывает другую трудность: при выводе теплоносителя первого контура на обработку со снижением давления или деаэрацией будет происходить интенсивное выделение растворенного в воде водорода, его накопление в газовых полостях оборудования.
В целях недопущения скопления водорода во взрывоопасных концентрациях в оборудовании РУ на практике чаще всего производится продувка оборудования азотом для разбавления газовой
Для наиболее мощного источника выделения, возможного скопления и образования взрывоопасной концентрации водорода - деаэратора подпи- точной воды - имеется специально сконструированная система для сбора и утилизации выделяющегося из продувочной воды водорода, называемая системой дожигания водорода. Она всегда включена при работе системы продувки- подпитки.
Основным элементом системы является аппарат для каталитического окисления (сжигания) водорода в газовой смеси. Принцип его работы основан на широко известной химической реакции получения воды из кислорода и водорода. Главная особенность процесса заключается в том, что сжигание осуществляется на платиновом катализаторе типа ОПК-2.
Использование его позволяет дожигать водород при концентрациях, значительно меньших предела взрывоопасности смеси.
Контактный аппарат (рис. 5.10) выполнен в виде цилиндрического сосуда диаметром 400 мм, внутри которого находится корзина с шариковым платиновым катализатором. Катализатор ОПК-2 представляет собой платиновую чернь, нанесенную на шарики окиси алюминия диаметром 3,5-6,0 мм. Газовая смесь поступает сверху в корзину, проходит слой катализатора и выходит через нижний патрубок. Контактный аппарат рассчитан на расход газа 300 нм3/ч, давление 0,125 МПа и температуру 230-280 °С.
