СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АВАРИЕЙ НА АЭС В УСЛОВИЯХ КАТАКЛИЗМОВ
ACCIDENT CONTROL SYSTEM AT NPP UNDER CONDITIONS OF CATACLYSMS

Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано при строительстве и модернизации АЭС с несколькими реакторными установками, а также при управлении авариями в условиях промышленных или/и природных катаклизмов.
Известна система вентиляции защитной оболочки ядерного реактора (Патент JP №2809734, МПК6 G21C 9/004, 1998 г.; реферат ИСМ, вып. 99, 1999, №11, с.9), содержащая две ядерные энергетические установки А и В с индивидуальными защитными оболочками, причем сухая и мокрая шахты оболочки А соединены каждая посредством соответствующих трубопроводов через соответствующие клапаны с расположенным в оболочке В компенсатором давления в мокрой шахте, которая посредством соответствующего трубопровода через соответствующий клапан соединена с устройством выброса газов в атмосферу.
Известна система управления аварией для АЭС с несколькими реакторными установками (Патент JP №2915012, МПК6 G21C 9/004, 1999 г.; реферат ИСМ, вып. 99, 2000, №8, с.7), содержащая две ядерные энергетические установки, противоаварийные оболочки которых снабжены датчиками давления и соединены трубопроводом через задвижку, открываемую контроллером при возрастании давления выше заданного значения из-за отказа системы отвода остаточного тепла.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является система управления аварией для атомной электростанции с несколькими реакторными установками (Патент RU №2178210, МПК7 G21C 9/004, 2002 г.), содержащая противоаварийные оболочки, полости которых сообщены между собой по схеме "каждая с каждой" посредством трубопроводов с задвижками, а посредством коллектора с коллекторными задвижками сообщены с вентиляционной трубой и снабжены датчиками давления, выходы которых и управляющие входы задвижек соединены с соответствующими входами/выходами управляющей ЭВМ, соединенной с терминалом.
Задачей изобретения является повышение эффективности защиты окружающей среды на АЭС с несколькими реакторными установками при развивающейся множественной аварии на одном и более реакторах в условиях промышленных или/и природных катаклизмов.
Решение задачи достигается тем, что в системе управления аварией для атомной электростанции, содержащей несколько реакторных установок, каждая из которых заключена в противоаварийную оболочку, в полости которой размещен датчик давления, трубопроводы в количестве, соответствующем схеме сообщения полостей противоаварийных оболочек «каждая с каждой», задвижки, сообщающие одно из окончаний каждого трубопровода с полостью соответствующей противоаварийной оболочки, вентиляционную трубу, коллектор, сообщающийся с вентиляционной трубой, коллекторные задвижки, каждая из которых сообщается с полостью соответствующей противоаварийной оболочки, причем выходы датчиков давления и управляющие входы задвижек соединены с соответствующими входами/выходами управляющей ЭВМ, соединенной с терминалом, введены: между другим окончанием каждого трубопровода и полостью другой соответствующей противоаварийной оболочки - дополнительная задвижка; между каждой коллекторной задвижкой и коллектором - последовательно сообщенные дополнительный трубопровод и дополнительная коллекторная задвижка; для каждого реактора - выводные порты, сообщающиеся между собой по схеме «каждый с каждым» посредством введенных портовых трубопроводов с задвижками на окончаниях, сообщающие внешние мобильные или/и стационарные хранилища газообразных продуктов аварии, снабженные датчиками давления, через выходные задвижки и выводной трубопровод с задвижками на окончаниях с полостью соответствующей противоаварийной оболочки, причем выходы введенных датчиков давления и управляющие входы введенных задвижек соединены с соответствующими входами/выходами управляющей ЭВМ.
Дополнительно возможно применение в качестве ЭВМ распределенной вычислительной сети с повышенной отказоустойчивостью, использование в качестве канала передачи сигналов канала, устойчивого к помехам, образующимся в условиях катаклизмов.
Технический результат состоит в повышении надежности конструкции и управляемости развивающейся множественной аварией на одном или более реакторах.
На фиг.1 изображена структурная схема системы для АЭС с двумя реакторными установками.
Система содержит противоаварийные оболочки 1, трубопроводы 2 с задвижками 3, коллекторные трубопроводы 4 с коллекторными задвижками 5, коллектор 6, вентиляционную трубу 7, выводные трубопроводы 8 с выводными задвижками 9, выводные порты 10, внешние мобильные или/и стационарные хранилища 11 газообразных продуктов аварии, портовые трубопроводы 12 с задвижками 13, датчики 14 давления, выходные задвижки 15, управляющую ЭВМ 16 с терминалом 17.
Система работает следующим образом. В штатном режиме, при нормальном давлении в полостях противоаварийных оболочек 1, реализуется программное автоматическое управление, при котором сигналы, поступающие на ЭВМ 16 с выходов датчиков 14 давления соответствуют заданным значениям, а ЭВМ 16 отрабатывает программу общей или последовательно-параллельной вентиляции противоаварийных оболочек 1, подавая на все задвижки соответствующие команды управления; при этом задвижки 3, 9, 13, 15 трубопроводов закрыты, коллекторные задвижки 5 либо закрыты, либо открыты полностью или частично, обеспечивая соответствующую вентиляцию посредством трубопроводов 4, коллектора 6 и вентиляционной трубы 7. В аварийном режиме, в который система переходит при достижении давлением заданного значения внутри хотя бы одной противоаварийной оболочки 1, реализуется программное или/и ручное управление. При программном управлении поступающие на ЭВМ 16 с выходов датчиков 14 давления сигналы, не соответствующие заданным значениям, обрабатываются в ЭВМ 16 по стандартным алгоритмам сбора и обработки данных с идентификацией оптимальной программы (из пакета аварийных программ конкретной АЭС), которая автоматически реализуется в виде следующих команд на задвижки: в начале развития аварии все задвижки закрываются; по мере развития аварии и повышения давления в конкретной противоаварийной оболочке 1 до заданного значения последовательно открываются полностью или частично в зависимости от сигналов датчиков 14 давления задвижки 9 и 15 аварийного реактора и происходит перемещение газообразных продуктов аварии повышенного давления через трубопровод 8 и порт 10 во внешнее хранилище 11 до его заполнения, о чем сигнал с датчика 14 хранилища 11 поступает в ЭВМ 16, которая вырабатывает сигнал закрытия задвижки 15.
Если заполненное хранилище 11 является мобильным, оно отсоединяется от порта 10 и заменяется на свободное, задвижка 15 открывается и начинается заполнение свободного мобильного хранилища 11. Заполненные мобильные хранилища перемещаются в пункты обезвреживания продуктов аварии, освобождаются и возвращаются в исходное место и положение. Цикл продолжается до исчерпания запаса мобильных хранилищ.
При исчерпании запаса мобильных хранилищ или по заполнении стационарного хранилища открываются одна или несколько пар задвижек 13, перенаправляющих продукты аварии от порта 10 аварийного реактора через соответствующие трубопроводы 12 на другие порты 10 и далее через задвижки 15 на другие свободные мобильные или/и стационарные хранилища 11.
После полного заполнения всех внешних хранилищ при дальнейшем возрастании давления последовательно открываются полностью или частично в зависимости от сигналов датчиков 14 давления пары задвижек 3 для направления продуктов аварии через соответствующие трубопроводы 2 в противоаварийные оболочки других реакторов, по заполнении которых могут открываться пары коллекторных задвижек 5, обеспечивая выход продуктов аварии через соответствующие трубопроводы 4 и коллектор 6 в вентиляционную трубу 7.
Если оказывается, что в связи со сложностью аварии аварийная ситуация автоматически не идентифицируется, то автоматически происходит переход в ручной режим и дальнейшее управление аварией производится посредством терминала 17 дежурным персоналом, который (используя другие, например, экспертные возможности человека и ЭВМ) принимает личные решения о необходимых текущих командах управления на все задвижки, минимизирующие развитие и результаты аварии. Например, при разрыве трубопровода в процессе природных катаклизмов - землетрясения, цунами, оползни, пирокластические явления - в системе предусмотрена возможность его перекрытия путем установки задвижек на обоих его окончаниях и возможность его обхода продуктами аварии по альтернативным направлениям.
Система может быть выполнена из известных структурных элементов, например, совпадающих по конструкции с представленными в описаниях аналогов. В качестве мобильных хранилищ 11 могут применяться типовые мобильные газгольдеры. В качестве управляющей ЭВМ 16 с терминалом 17 может быть использована как типовая ЭВМ со стандартным программным обеспечением, так и ее многопроцессорный вариант, а также распределенная вычислительная сеть с повышенной отказоустойчивостью. В качестве канала передачи сигналов может быть применен как проводной канал, так и беспроводной, устойчивый к помехам, образующимся в условиях катаклизмов.