ВОДОСБРОС АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Предлагаемая полезная модель относится к области ядерной энергетики, касается в частности водосброса атомной электростанции и может быть использовано на действующих атомных электростанциях с целью получения дополнительной электроэнергии, в частности, в качестве резервного источника для снятия остаточных тепловыделений в первый момент обесточивания станции.
Энергообеспечение системами циркуляционного (СЦВ) и технического водоснабжения (СТВ) осуществляется от источников с неодинаковой степенью надежности. Потребители собственных нужд энергоблоков с реакторами РБМК подразделяются на три группы. Основным потребителем СЦВ являются конденсаторы турбин, маслоохладители турбогенераторов (ТГ) и другие потребители вспомогательных систем турбинного отделения. При обесточивании собственных нужд энергоблока вместе с отключением основного оборудования происходит отключение циркуляционных насосов. Таким образом, СЦВ оказывается выведенной из работы («Канальный ядерный энергетический реактор РБМК.», М.А.Абрамов, В.И.Авдеев, Е.О.Адамов и др. Под общей редакцией Ю.М.Черкашова. М. ГУП НИКИЭТ, 2006, с. 160-164). СТВ осуществляет подачу технической воды к насосно-теплообменному оборудованию энергоблока, которое обеспечивает работоспособность систем, важных для безопасности. Отвод технической воды от потребителей главного корпуса осуществляется в сливной коллектор технической воды, а от потребителей промплощадки - в промливневую канализацию. Потребители собственных нужд энергоблока с реакторами РБМК подразделяются на три группы:
- первая - потребители переменного и постоянного тока, предъявляющие повышенные требования к надежности электроснабжения, не допускающие по условиям безопасности перерыва питания более чем на доли секунды во всех режимах, включая режим обесточивания собственных нужд блока, и требующие обязательного наличия питания после срабатывания аварийной защиты (A3) реактора;
- вторая - потребители переменного тока, предъявляющие повышенные требования к надежности электроснабжения, допускающие перерывы питания на время, определяемое условиями безопасности (от десятков секунд до нескольких минут);
- третья - потребители переменного тока, не предъявляющие повышенных требований к надежности электроснабжения, допускающие перерывы питания на время автоматического ввода резерва.
3
Система аварийного электроснабжения относится к обеспечивающим системам безопасности и предназначена для электроснабжения потребителей систем безопасности в аварийных режимах сопровождающихся обесточиванием собственных нужд блока. Системы аварийного электроснабжения подразделяются на две группы. К потребителям первой группы относятся аппаратура и сервоприводы комплексной системы контроля, управления и защиты реактора, системы централизованного контроля технологического процесса энергоблока, быстродействующие задвижки системы аварийного охлаждения реактора (САОР), отсечная арматура системы локализации аварии (СЛА), контрольно-измерительные приборы и автоматика, система радиационного контроля, аварийное освещение, оперативные цепи управления, защиты и сигнализации. К потребителям второй группы относятся механизмы, обеспечивающие расхолаживание реактора и локализацию аварии в аварийных режимах, сопровождаемых полной потерей напряжения на шинах собственных нужд энергоблока (насосы САОР, аварийные питательные электронасосы (АПЭН), насосы контура охлаждения СУЗ, насосы технической воды, насосы спринклерно - охладительной системы, пожарные насосы). В состав системы аварийного электроснабжения входят устройства, необходимые для преобразования и распределения электроэнергии. Для выполнения заданных функций при потере источников нормального электроснабжения в составе системы имеются автономные источники питания: аккумуляторные батареи и дизель - генераторы. Для питания потребителей системы аварийного электроснабжения проектом предусмотрены три независимых канала базирующихся на использовании трех дизель - генераторов и аккумуляторных батарей большой емкости. В случае исчезновения напряжения от рабочих и резервных трансформаторов собственных нужд (полное обесточивание собственных нужд) питание поступает от автономного источника - дизель - генератора. Время запуска дизель - генератора до момента принятия нагрузки первой ступени составляет около 15 с. Для каждого энергоблока АЭС предусматривается установка в трех изолированных строительных ячейках по одному дизель - генератору мощностью 6,3 MB т напряжением 6,3 кВ. каждая ячейка резервной дизельной электростанции (РДЭС) представляет собой автономную одноагрегатную электростанцию, выполняющую функции одного канала обеспечивающей системы безопасности. Каждая ячейка РДЭС оборудуется автономными системами обеспечения топливом, маслом и воздухом (для пуска), а также системами охлаждения, отопления, вентиляции, электроснабжения собственных нужд, управления и контроля. Для поддержания дизелей в постоянной готовности к пуску служит система «горячего резерва», работа которой автоматизирована Запуск дизелей осуществляется сжатым воздухом, который хранится в двух баллонах. Запаса воздуха достаточно для шести последовательных пусков. Пополнение баллонов сжатым воздухом предусмотрено от двух автоматизированных компрессоров, которые также обслуживаются специалистами посменно. РДЭС полностью автоматизирована и предусматривает запуск и работу без постоянного обслуживания оперативного персонала в течение 240 ч. В каждом канале системы аварийного электроснабжения в качестве автономных источников питания потребителей первой группы предусматриваются аккумуляторные батареи, работающие в режиме постоянного подзаряда, выбранные из условия их автономной работы в режиме обесточивания собственных нужд энергоблока в течение 30 мин. Обслуживание трех дизель-генераторов в ждущем режиме требует значительных материальных затрат. На примере событий, случившихся на атомных станциях в Японии видно, что система аварийного электрообеспечения ориентированная на использование дизель - генераторов и аккумуляторных батарей может дать сбои при наложении нескольких внешних отрицательных событий. Более того, время запуска дизель - генератора нормативно определенное 15 секунд в экстремальных ситуациях может сильно отличаться от нормативной, что может привести к проблемам с охлаждением реактора из-за отсутствия электроэнергии. С другой стороны, вода находящаяся в системах реактора, в момент прекращения работы насосов, обладает запасом кинетической и потенциальной энергии. Расчеты показывают, что суммарный водосброс только от четырех конденсаторов паровых турбин составляет порядка 120 м/сек, при температуре 20-25°С. Таким образом, запас накопленной потенциальной и кинетической энергии не используется. В тоже время в уровне техники обнаружены патенты, в которых описаны конструкции мини гидроэлектростанций работающих в потоке движущейся воды. Например, в патенте на полезную модель РФ №23317, МПК F03В 13/00 описана конструкция автономной, водопогружной свободнопоточной микроэлектростанции. Аналогичные свободопоточные гидроэлектростанции описаны в патентах на изобретение РФ №2148184, №2247859 по МПК F03В 13/00. В патенте на полезную модель РФ №84474 предлагается устройство для получения энергии от потока из канализационных стоков в трубах большого диаметра для внутренних целей.
Ближайшим аналогом заявляемой полезной модели является техническое описание конструкции водосброса АЭС в сборнике проектов ВНИПИЭТ за 1974 г., с. 6-10. Водосброс атомной электростанции включает сбросные водоводы конденсаторов паровых турбин, сифонные колодцы и переливные стенки.
3
Недостатком водосброса описанного в указанной публикации, взятого в качестве наиболее близкого аналога является то, что не используется кинетическая энергия воды протекающей по четырем сбросным каналам, суммарная пропускная способность которых 120 м/сек.
Задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в расширении функциональных возможностей действующего водосбросного канала путем создания условий для отбора кинетической энергии, движущейся по водосбросу воды, для выработки электрической энергии.
Сущность данного технического решения состоит в том, что на водосбросе атомной электростанции, включающий сбросные водоводы конденсаторов паровых турбин, сифонные колодцы и переливные стенки, предложено, водосброс снабдить транспортной тележкой с гидравлическим домкратом и гидрогенератором, устанавливаемым в сбросном канале.
За счет установки во сбросных водоводах гидрогенераторов, вырабатывающих электрическую энергию путем использования кинетической энергии движущейся по водоводам водосброса атомной электростанции воды повышаются экономические показатели АЭС, и становится возможным использовать вырабатываемую электроэнергию в режиме аварийного энергообеспечения в начальный момент обесточивания для снятия остаточных тепловыделений. Это стало возможно только при совокупном использовании гидрогенератора со средствами его транспортировки - транспортной тележки с гидравлическими домкратами. Благодаря использованию такой транспортной тележки удается наиболее рационально решить проблему с установкой гидрогенератора в ограниченном пространстве сбросного водовода, производить текущее обслуживание и замену гидрогенератора.
3
На фиг.1 показан общий вид водосброса атомной электростанции в разрезе. На фиг.2 показан в разрезе общий план водосброса атомной электростанции. На фиг.3 - фрагмент вида фиг.2 в увеличенном масштабе. Водосброс атомной электростанции фиг.1, 2 включает в себя закрытые сбросные каналы 1 и сифонный колодец 2. Днище 3 выполнено из монолитного железобетона. Стены 4 закрытых сбросных каналов 1 выполнены из сборных железобетонных панелей. Перекрытие 5 - сборно-монолитное. Все элементы конструкции закрытого сбросного канала 1 выполнены из гидротехнического бетона Основные параметры сбросных каналов: количество каналов - 4, ширина канала - 4,2 м., высота канала - 4,0 м., общая суммарная по 4 - м каналам пропускная способность - 120 м/сек. Открытый сифонный колодец 2 сбросного канала 1 предназначен для гашения энергии потока и поддержания подпора в закрытом сбросном канале 1. Водосливной фронт формирует стенка 6 ломанного в плане очертания.
Работа по размещению гидрогенератора в сбросном канале сводится к следующему. Для установки гидрогенератора 7 в закрытый сбросной канал 1, используют транспортную тележку 8 снабженную гидравлическими домкратами и механическими упорами (на фиг.1, 2 не указаны). После опорожнения одной из ниток сбросного канала в открытую часть сифонного колодца 2 на фундаментную плиту днища 3 устанавливают транспортную тележку 8. На транспортную тележку 8 предварительно «вывешенную» на упорах выгружают ложемент 9 гидрогенератора 7. После чего транспортную тележку 8 переводят в транспортировочное положение и ложемент 9 перемещают в закрытую часть сбросного канала 1. После установки и закрепления ложемента 9 в проектном положении транспортную тележку 8 возвращают в исходное положение (обозначено пунктирной линией). Перед погрузкой гидрогенератора 7 транспортную тележку 8 устанавливают на упоры, грузовую платформу тележки с помощью гидравлических домкратов поднимают на расчетную высоту, обеспечивающую дальнейшую выгрузку гидрогенератора 7 на ложемент 9. Перемещение транспортной тележки 8 в необходимом направлении обеспечивается использованием направляющих полозьев для колес тележки и двух электрических лебедок (на фиг.1, 2 не показано). Крепление гидрогенератора 7 к ложементу 9 производится с помощью фланцевого соединения 10. Водный поток, протекающий по сбросному каналу, приводит в действие турбину гидрогенератора 7, на выходе из которой вырабатывается дополнительное электричество.