Главная » О компании » Статьи » Оборудование для тестирования крупногабаритных приборов АЭС в условия аварии с потерей теплоносителя (loca)

Оборудование для тестирования крупногабаритных приборов АЭС в условия аварии с потерей теплоносителя (loca)

Компания НПФ «РЕОМ» основана в 2008 году как предприятие полного цикла по производству климатического испытательного оборудования. Команда специалистов в области холодильной, климатической, вакуумной техники и автоматизации занимается проектированием, разработкой технологии изготовления и выпуском изделий для воспроизведения климатических воздействующих факторов. Начав с разработки классических камер тепла-холода-влаги, сейчас НПФ «РЕОМ» производит камеры для испытаний на воздействие давления, вакуума, дождя, пыли, солнечного излучения, соляного тумана, загрязняющих жидкостей, огня, газовых сред.

Поддерживая диалог с пользователем на всех этапах, от разработки технического задания до послегарантийного обслуживания наши специалисты часто берутся за задачи по изготовлению нестандартного оборудования, в том числе не имеющего аналогов в РФ и за рубежом. Результатом сотрудничества, в том числе и с предприятиями Росатома, явились и большие испытательные камеры объёмом до 1300 м³, и имитаторы космоса для термобалансных испытаний космических аппаратов, и камеры комбинированных испытаний на одновременное воздействие высокого напряжения, пониженного атмосферного давления и температуры.

Основной темой доклада является разработанная нами камера, предназначенная для испытаний оборудования АЭС в условиях аварии с потерей теплоносителя типа LOCA (loss-of-coolant accident). Данные аварии чрезвычайно опасны и являются одним из режимов сбоя реактора, который при неблагоприятных условиях может закончится повреждением активной зоны.

Конечно, современные реакторы имеют различные пассивные или активные системы для противодействия таким авариям и тем или иным способом автоматически уменьшают мощность при парообразовании или потере теплоносителя. Существуют отечественные и зарубежные стандарты, которые требуют чтобы в условиях потери теплоносителя компоненты системы охлаждения сохраняли свою работоспособность. В основном эти требования касаются арматуры, электроприводов и кабелей.

Рассматриваются следующие основные сценарии аварий: нарушение теплоотвода, малая течь, большая течь, и режим запроектной аварии. Основные параметры при этих режимах представлены в таблице 1.

Таблица 1. Параметры работы оборудования в различных режимах LOCA

                                


Наименование параметра




Величина




Нормальная эксплуатация




«малая течь»




«большая течь»




Запроектная авария




Температура, оС




15 ¸ 60




до 125




до 150
до 190
(70 с)




до 150
до 207 (5 ч)
до 250 (1 ч)




Давление абсолютное, МПа




0,085 ¸ 0,103




0,079 ¸ 0,25




0,079 ¸ 0,5




до 0,5




Относительная влажность, %, не более




90




парогазовая смесь




парогазовая смесь




парогазовая смесь



Аварийный сценарий подразумевает сравнительно быстрое повышение температуры и давления, выдержку в течение заданного времени и длительное плавное снижение (Рис. 1). Также оборудование после воздействия парогазовой смеси подвергается орошению растворами с содержанием борной кислоты и едкого калия.



Рисунок 1. Пример испытательного цикла

Оборудование для тестирования в этих режимах представлено в основном в зарубежных источниках, несмотря на то, что в России периодически проявляется интерес к подобным установкам - нам неизвестно о наличии подобных стендов, особенно подходящих для тестирования крупногабаритных образцов.


Рисунок 2. Компоновочная схема камеры

НПФ «РЕОМ» выполнило цикл проектных работ по камере с рабочим объёмом 30 м³. Данная камера имеет вертикальную компоновку (рис. 2), внутренний диаметр составляет 3.5 м, полезная высота – 2.5 м. Загрузка испытуемых изделий планируется краном. В конструкции обечайки применены торосферические днища Байонетный затвор верхней крышки рассчитан на максимальное рабочее давление внутри, оснащён гидравлическим приводом и обеспечивает быстрое, лёгкое и надёжное закрытие камеры.

Системы безопасности гарантируют блокировку затвора при повышенном давлении внутри аппарата. Методом конечных элементов проведены прочностные расчёты, как самой обечайки, так и зубьев затвора. Рабочий объем теплоизолирован изнутри специально формованной по диаметру корпуса теплоизоляцией, с облицовкой из нержавеющей стали стойкой к воздействию химических растворов.

Камера позволяет воспроизводить все без исключения режимы работы в пределах указанных в таблице 1 характеристик с использованием как влажного воздуха, так  и перегретого пара. Для обеспечения равномерности распределения температурного поля внутри камеры установлен циркуляционный вентилятор и система каналов. Двигатель вентилятора располагается снаружи, а рабочее колесо внутри рабочего объёма. Соединение выполнено через ввод вращения собственной разработки.

Для создания парогазовой атмосферы в динамическом режиме используется теплоизолированная буферная ёмкость, среда в которой подготавливается заранее. По сигналу системы управления ёмкость и рабочий объем камеры соединяются системой клапанов, а парогенератор, применяемый как для создания так и для и поддержания среды переключается в динамический режим работы и автоматически поддерживает параметры по заданной программе. Система орошения приводит заранее подготовленный химический раствор к параметрам, требуемым по условиям испытаний и включает циркуляцию. Оросительные секции закреплены на поворотной крышке испытательной камеры и не мешают загрузке и выгрузке изделия.

Для подключения испытуемого изделия в корпусе камеры предусмотрены порты с герметичными фланцами, в которые могут быть установлены разъёмы для подключения питания, управления и дополнительные датчики для оценки работоспособности изделий.

Система управления построена на базе высокопроизводительного контроллера с ядром Linux, позволяющего с максимальной точностью выполнять поддержание условий испытания объекта. Средства измерений внесены в Госреестр. Сенсорная панель оператора предоставляет возможность гибкого управления процессом испытаний, просмотра графиков изменения температуры, давления, влажности.

Контроллер даёт возможность создавать и сохранять в памяти до 1000 программ. Каждая программа позволяет настроить до 1000 шагов и организовать их циклическое повторение, а интуитивно понятная графическая визуализация позволяет создавать программы любой сложности. Протокол испытаний сохраняется на USB накопитель и/или в энергонезависимую память, а также передаётся на ПК в режиме реального времени.

Реализована система удалённого доступа которая предоставляет возможность в режиме реального времени управлять испытаниями с любого устройства. На базе круглосуточно работающего VPN сервера НПФ «РЕОМ» функционирует система удалённой технической поддержки. Камера, будучи подключённой к интернет соединяется с сервером и готова для мониторинга, считывания объективных данных, диагностики и при необходимости обновления программного обеспечения. Данная технология позволяет оперативно отвечать на запросы пользователей, быстро и точно выявлять возможные неисправности, проводить обучение персонала.

К.В. Воронов, В.Ю. Горелкин

ООО «НПФ «РЕОМ»