a vver- biztonságának vizsgálata€¦ · • a turbina még nyitott kérdés! • Épülő...

A VVER-1200 biztonságának vizsgálata

Boros Ildikó

Egyetemi tanársegéd BME Nukleáris Technikai Intézet (BME NTI)

2015.05.28. TSO szeminárium 1

Tartalom

• Feladat

• Felhasznált források, anyagok

• A VVER-1200

– Történet

– Felépítés, fő üzemi paraméterek

– A két altípus (V-491 és V-392M)

• Biztonsági rendszerek, elemzések

• Problémák


Feladat:

• Összegyűjteni a VVER-1200 technológiai és biztonsági rendszereivel, paramétereivel kapcsolatban elérhető szakirodalmat

• Kizárólag a szabadon hozzáférhető, hivatkozható anyagok segítségével

• Cél: olyan anyag összeállítása, amely alkalmas – Önképzésre; – Az érdeklődő szakmai

társadalom tájékoztatására; – Akár lakossági tájékoztatás

készítésre.

• Probléma: információhiány…


VVER-1200

• VVER-1000 (AES-91 és AES-92) alapján – AES-91: Tianwan – AES-92: Kudankulam

• III+ generációs reaktor • névleges bruttó teljesítménye 1150-1200

MW • éves csúcskihasználási tényezője > 90% • A nem cserélhető főberendezések

tervezett élettartama 60 év • 18 vagy 24 hónapos kampány is elérhető • 0,25 g maximális talajfelszíni gyorsulásra

méretezve • zónasérülési gyakoriság 6×10-7/év,

a korai nagy radioaktív kibocsátás számított valószínűsége <10-7/év.

Reaktor generációk

A Kudankulam atomerőmű


VVER-1200 • Két altípus:

– V491 – Atomenergoprojekt moszkvai iroda

– V392M – szentpétervári iroda

• F paraméterek azonosak, biztonsági rendszerekben vannak különbségek

• Építések – V392M épül a Novovoronyezs-II

erőműben (2 blokk) – V491 épül: Leningrád-II (2

blokk), Balti (1 blokk), Belarusz (2 blokk); ilyet rendelt Finnország és Magyarország

Blokki paraméterek

Paraméter VVER-1000

(V466B) VVER-

1200/V392M VVER-

1200/V491 Névleges

hőteljesítmény [MW] 3000 3212 3200

Névleges bruttó elektromos

teljesítmény [MW] 1000 1195,4 1198,8

Effektív üzemidő [óra/év]

>7884 >7884 8065

Üzemidő [év] 60 60 60 Primer köri paraméterek

Fűtőelemek száma [db]

163 163 163

Hurkok száma [db] 4 4 4 Primer hűtőközeg

tömegárama [m3/h] 84800 85600 85600±2900

Primer hűtőközeg be/kilépő hőm. [°C]

291/321 298,6/329,7 298,6/329,7

Primer köri nyomás [bar]

157 162 162

Szekunder köri paraméterek Frekvencia [Hz] 50 50 50

Felépítés (turbinaházak száma)

2KNY+1NNY +2KNY

2KNY+1NNY +2KNY

2KNY+1NNY +2KNY

Névleges frissgőznyomás [bar]

62,7 70 68

Névleges tápvíz hőmérséklet [°C]

220 220 225±5

Generátor névleges feszültség [kV]

24 - 24


VVER-1200 zóna

• VVER-1000/V320 alapján • Üzemanyag: TVS-1200

– Közvetlen elődje a TVS-2M

• Üzemanyag mennyiségének növelése (furat nélküli pasztilla) • Szétszerelhető kazetta • Szabályozó rudak számának növelése (121/163) • Vékonyabb burkolat (0,57 mm) • Új távtartó rács design • Magasabb hőtechnikai korlátok (pl. Tfmax: 1805 ->1852 oC)

A fésűs SZBV rudak felépítése A pálcák különböző fejlesztési fázisai 2015.05.28. TSO szeminárium 6

VVER-1200 primer köri főberendezések

• Reaktortartály: Izsorszkije Zavodi gyártja

• 60 év tervezett élettartam • VVER-1000/V320-hoz képest 100

mm-rel nagyobb belső átmérő, 300 mm-rel nagyobb magasság

• Új ötvözet kidolgozása (15H2NMFA-A és -B) – Akár 100 éves élettartam

Reaktortartály tömege [t] 330

Teljes berendezés tömege [t] ~3500 Belső átmérő [mm] 4585

Magasság (karimáig) [mm] 10845 Teljes magasság [mm] 19410

Falvastagság [mm] 197,5 Nyomáspróba [bar] 245

Névleges nyomás [bar] 176,4 Méretezési hőmérséklet [°C] 350

Alkalmazott acél 15H2NMFA

VVER-1200 csonkgyűrű gyártása


VVER-1200 primer köri főberendezések


VVER-1200 gőzfejlesztő

• PGV-1000MKP típus • 60 év tervezett élettartam • Új leiszapolási technológia • Magasabb primerköri

paraméterek -> azonos hőátadó felület

• Belső átmérő 200 mm-rel nőtt • Gidropressz kísérleti

berendezés hőátadás és üzem közbeni feszültségkorrózió vizsgálatára -> módosított HE cső elrendezés

A Novovoronyezs-2 2. blokkjára küldött GF vasúti átrakása

A VVER-1000/1200 primer köri elrendezése 2015.05.28. TSO szeminárium 9

VVER-1200 gőzfejlesztő

• PGV-1000MKP típus • hideg- és melegági kollektorok

anyaga a ház anyagával egyezik, 10GN2MFA perlites acél, 8 mm vastag 08H18N10T acél plattírozással

• tápvíz elosztócsövek szénacél helyett rozsdamentes acélból

A gőzfejlesztő behúzása a konténmentbe [56]

GF behelyezése a fedélzetre

GF beemelése 2015.05.28. TSO szeminárium 10

VVER-1200 turbina

• A turbina még nyitott kérdés! • Épülő blokkok: K-1200-6,8/50 (Szilovije

Masini LMZ) – 3000 fordulat/perc, 1170 MW névleges

teljesítmény – Kétfokozatú újrahevítéssel – „Pillangó” elrendezés (ikerházas nagynyomású

turbina, szimmetrikus elrendezés)

• További lehetőségek: Alstom Arabelle, Siemens SST5-9000 (félsebességes!)

A turbina 3D modellje A K-1200-6,8/50 turbina kapcsolása

Paraméter Érték Turbina hossza [m] 53

Szélessége (kisnyomású turbina) [m] 9,6 Teljes kilépő keresztmetszet [m2] 90,4 Utolsó fokozat lapáthossza [mm] 1200

Frissgőz nyomás [bar] 68 Frissgőz hőmérséklet [°C] 283,8 Nedvesség tartalom [%] 0,5

Gőzhőmérséklet az 1. kisnyomású turbina előtt [°C]

270

Hűtővíz hőmérséklete [°C] 20


VVER-1200 layout

• VVER-1000 alapján

• V491: nukleáris sziget, turbina sziget, kovencionális zóna

• Nukleáris sziget: reaktorépület (konténment), biztonsági, irányító épületek, üzemanyag-kezelő épület

Leningrád-II telephelye


V491 biztonsági rendszerek

• EUR terminológia, biztonsági filozófia átvétele (DBC1-4, DEC1-2 üzemállapotok)

• Külső események elleni védelem (pl. 30 m/s szélsebesség, 4,1 kPa hónyomás, 0,25 g maximális PGA)

• Passzív biztonsági rendszerek • Aktív rendszerek: 4x100%, fizikai szeparáció

A biztonsági rendszerek négy elkülönülő ága 2015.05.28. TSO szeminárium 13


1. Reaktor 2. Gőzfejlesztő 3. FKSZ 4. Térfogatkompenzátor 5.

Hidroakkumulátorok 6. Belső konténment fal 7. Külső konténment fal

8. Alacsony koncentrációjú bórsav tartály (ZÜHR és zsomp közös táptartály) 9.

Hőcserélők 10. Kisnyomású befecskendező szivattyú 11.

Nagynyomású befecskendező szivattyú 12. Sprinkler szivattyúja 13. Magas konc. bórsav tartály (vészbórozó rendszer) 14. Üzemzavari bórsav szivattyú 15. Vegyi

reagensek táptartálya 16. Vegyi reagensek szivattyúja 17. Sprinkler

befecskendezés 18. Passzív hidrogén rekombinátor 19. Térfogatkompenzátor,

lefúvató tartály 20. Üzemzavari vegyszertartály 21. Főgőz lefúvató

rendszer 22. Köpenytéri ventillátor 23. Szűrő 24. Szellőztető kémény 25.

Ioncserélt víz táptartálya 26. Üzemzavari tápszivattyú 27. Passzív remanens

hőelvonó rendszer kondenzátora 28. Passzív RHR hőcserélője 29. RHR GF

hőcserélője 30. Vízdugó 31. Zónaolvadék csapda 2015.05.28. TSO szeminárium 14


• Aktív védelmi rendszerek (ZÜHR, sprinkler, vészbórozó rendszer, remanenshő-elvonó, üzemzavari tápvízrendszer, stb.)

• Lokalizációs rendszerek – pl. konténment: előfeszített vasbetonból,

félgömb kupolával, vasbeton alaplemezzel. – A belső konténment belső felülete

szénacél lemezekkel burkolt a nagyobb biztonság érdekében.

– A szivárgási limit 24 órára vetítve 0,2 %. – Pd: 5 bar Td: 150 oC

• Passzív rendszerek (BDBA)s – Hidroakkumulátor (59 bar) – Passzív konténment hűtés – Passzív GF hűtés

• Kísérleti és numerikus megalapozás

– Passzív H-rekombinátorok (1000 kg H2)

A passzív konténment és GF hűtés rendszere

A SPOT-PG köztes hőcserélője 2015.05.28. TSO szeminárium 15


• Zónaolvadék-csapda • Teljes zóna befogadása, kórium

lokalizáció • Tianwan, Kudankulam erőművekben

már telepítve • 150 t tömeg, 6 m magasság • Al2O3-Fe2O3 keverék olvadó töltet

(200 t) • Dupla falú csapda • Külső hűtés a ZÜHR tartályokból és

befecskendezés a karbantartó medencéből (passzív)

• Kísérleti és numerikus megalapozás • Egy csapda ára kb. 1,5 milliárd HUF

Zónaolvadékcsapda

1. Reaktor 2. Zónaolvadék csapda 3. Pihentető medence 4. Karbantartó medence 5. ZÜHR táptartály

6. Elárasztó vezetékek – olvadék felszínére befecskendezés 7. Csapda hőcserélő tápcsövei 8.

Gőzelszívás



• Zónaolvadék-csapda

A zónaolvadék csapda elhelyezése a Leningrád-2 telephely 1. blokkján

A 491-es projekt zónaolvadék csapdájának olvadó töltete 2015.05.28. TSO szeminárium 17

V392M biztonsági rendszerek

• Passzív rendszerek (eltérés V491-től):

• Két fokozatú hidroakkumulátor (második fokozat 15 bar-nál)

• Passzív GF hűtés

• Passzív filtrációs rendszer

Passzív remanenshőelvonó rendszer, NVAES-2

A hidroakkumulátorok kapcsolódása a primer körre


V392M biztonsági rendszerek

1. Légszűrők 2. Katalitikus H2 rekombinátorok 3. Sprinkler rendszer 4. Primer hidroakkumulátor 5. Szekunder hidroakkumulátor 6. SPOT PG 7. Térfogatkompenzátor 8. Reaktor 9/x. X. gőzfejlesztő 10. Zónaolvadék csapda 11. Főkeringtető szivattyú 12. BRU-A (lefúvató-szelep atmoszférikus térbe) 13. Zsomp/ZÜHR tartály 14. Primer köri részáramú víztisztító 15. Gáztalanító pótvíz tartály 16. Szerves adalékok tartálya 17. Szivattyú 18. Szennyezett kondenzátum tartálya 19. Szivattyú 20. ZÜHR 21. Gőzfejlesztők vészhelyzeti hűtője 22. Bioógiai védelem hűtése 23. Vészhelyzeti bórsav szivattyúk 24. Vészhelyzeti reaktorhűtés 25. Hűtőmedencék


1. szintű PSA a Leningrád-2-re • Minden üzemállapotra,

reaktor mellett pihentető medence és üzemanyag-kezelés is vizsgálva

• Kezdeti esemény csoportok teljesítményüzemre:

– Primer köri hűtőközegvesztés – Szekunder köri

hűtőközegvesztés – Tranzienshez vezető

események – Kiegészítő rendszerek

meghibásodása

• Eredmények: – Teljesítményüzem: a teljes

üzemanyagsérülési gyakoriság átlagos értéke 1,29∙10-7 1/reaktorév;

– Leállított állapotra: 4,47∙10-7 1/reaktorév.

Az üzemanyagsérüléshez legnagyobb hozzájárulást

adó kezdeti események teljesítményüzemre

Az üzemanyagsérüléshez legnagyobb

hozzájárulást adó kezdeti események leállított

állapotra


A STUK előzetes biztonsági értékelése

• Finn szabályozás: előzetes biztonsági értékelés a parlamenti elvi jóváhagyás előfeltétele

• 2009: Fennovoima elvi jóváhagyást kért ABWR, EPR, SWR1000 blokkokra

• 2013: új elvi jóváhagyás kérelem VVER-1200-ra • Előzetes értékelés 2013 november-2014 május • Előzetes értékelés publikus! • Területek:

– reaktortípus biztonsági paraméterei, – a telephely jellemzői, – védettségi, nukleárisbaleset-elhárítási,

radioaktív hulladékok kezelésével kapcsolatos, nukleáris kárfelelősségi és safeguards jellemzők


A STUK előzetes biztonsági értékelése

• Általános értékelés: a típus tervezése előrehaladott szinten áll. • A tervezési célok és elvek általában megfelelnek a finn biztonsági

előírásoknak, a beadott anyagok alapján azonban nem ellenőrizhető a redundancia, szeparáció és diverzitás megfelelő teljesülése

• Három fő területen találtak hiányosságokat: – Repülőgép-rázuhanás esetén nem igazolt a biztonsági rendszereket befogadó

(a konténmenten kívüli) épületek ellenálló-képessége. – A biztonsági épületen belül elhelyezkedő biztonsági rendszerek egymás

mellett találhatóak, külön folyosókon, amelyeket egymással szerviz átjárók és a légkondicionáló rendszer csatornái kötnek össze. Ezeket az összekötéseket ajtók és szelepek zárják le, a rendszerek fizikai szeparációja azonban kérdéses.

– A súlyos baleseti rendszerek esetén nem igazolt a finn követelményeknek való megfelelőség, mivel a súlyos balesetek során a primer köri nyomáscsökkentéshez azokat a biztonsági szelepeket használnák, amelyeket normál üzemi körülmények között illetve DBA esetén is.

Összességében a STUK szerint az erőmű alkalmas lehet a finn követelmények és előírások teljesítésére a megfelelő

módosítások és a kiegészítő elemzések és vizsgálatok elvégzését követően. 2015.05.28. TSO szeminárium 22

a vver- biztonságának vizsgálata€¦ · • a turbina még nyitott kérdés! • Épülő...

Documents