Atomerőművi hűtővíz rendszerekÜzemzavari villamosenergia-ellátás
Boros Ildikó, Dr. Aszódi Attila Atomerőművek2017. március 9.
2017.05.12. Atomerőművek 1
Atomerőművi hűtővíz
rendszerek
2017.05.12. Atomerőművek 2
Kondenzátor hűtés, hűtővízellátás
2017.05.12. Atomerőművek 3
Miért speciális atomerőművi kérdés?Mert az elvonandó hőteljesítmény 1000 MW-os gőzerőművi blokknál:
• atomerőmű: 2000 MW• hagyományos földgáztüz. erőmű: 1000…1300 MW• kombinált ciklus: max. 500-700 MW
Mert nagy teljesítményű egységblokkokról (és hatalmas tömegáramokról) van szó -> a legjelentősebb környezeti hatás lehet
Mert biztonsági szempontból létfontosságú a hűthetőség!
Kondenzátor hűtés, hűtővízellátás
2017.05.12. Atomerőművek 4
Hűtővízellátás
2017.05.12. Atomerőművek 5
• Frissvíz-hűtés
• Hűtőtavas hűtés
• Nedves hűtőtornyos hűtés
• Száraz hűtőtornyos hűtés
Pl. USA, 104 blokk60 frissvíz-hűtés35 nedves HT9 vegyes rendszer
Hűtővízellátás– frissvíz-hűtés
2017.05.12. Atomerőművek 6
Frissvíz: folyóból: max. a vízhozam 1/3-a,
tengerből: visszafolyás megakadályozása
Erőmű
Vízkivételi mű: szűrés, szivattyúzás
G
Rekuperációs vízerőműCsővezetékesszállítás
szabadfelszínű csatorna
Kondenzátor tisztítás
1/3-nál nagyobb vízigény:duzzasztás
© Gács Iván
Hűtővízellátás – frissvíz hűtés
2017.05.12. Atomerőművek 7
T [h/év]
Q [m3/s]
nagy vízhozamú év
kis vízhozamú év
átlagos vízhozam-tartósság
KÖQ, átlagos vízhozam
KKQLKQ
LNQ
KNQ
�LNQ: legnagyobb víz, az eddig észlelt legnagyobb vízhozam,�KNQ: közepes nagy víz, az évi maximumok átlaga,�KÖQ: közepes víz, sokévi átlagos vízhozam,�KKQ: közepes kisvíz, az évi minimumok átlaga,�LKQ: legkisebb víz, az eddig észlelt legkisebb vízhozam
© Gács Iván
Hűtővízellátás –frissvíz-hűtés
• Alacsony hőmérsékletű, nagy mennyiségű frissvíz-forrás kell hozzá
– Kondenzátorok hátadó felületét ez alapján kell tervezni (pl. UAE)
– Pl.: török NPP, 1% kimenő P különbség (Fekete-tenger vs. Földközi-tenger)
• NPP-nél szinte csak ez a szempont számít a telephely-választásnál
• Tengervizes hűtés: komolyabb anyagminőség-követelmények, de hatékonyabb hűtés (pl. EPR)
• Korlát kilépő hűtővíz-hőmérsékletre, emiatt több helyen korlátozás
• USA: környezetvédelmi törvény miatt folyó/tó vizes hűtés kiszorulóban
2017.05.12. Atomerőművek 8
Margulova: Atomerőművek
Fukushima I.
Hűtővízellátás –hűtőtavas hűtés
2017.05.12. Atomerőművek 9
Margulova: Atomerőművek
Paksi Atomerőmű hatása(erősen kerekített értékek)
• PBT = 2000 MW (teljesítménynövelés után)
• elvonandó hőteljesítmény: 4000 MW
• Duna közepes vízhozama: 2200 m3/s
• Hőmérséklet-emelkedés 0,43ºC lenne teljes elkeveredés után
• KKQ-nál (850 m3/s) > 2ºC
• De nincs teljes elkeveredés!!
2017.05.12. Atomerőművek 10
Atomerőművek
Hűtővízellátásfrissvíz hűtés
• Rekuperációs erőmű terve Pakson– Az építés óta tervezik– Terv: 35 GWh/év,
mátrix turbinás megoldással
– Több erőműben is létezik (Mo-n is)
– KÁT
www.wec-austria.at/
www.microva.hu
2017.05.12. 11
Hűtővízellátás –hűtőtavas hűtés
• Visszahűtéses rendszer!
• Előnye: olcsó és egyszerű
• (Hűtőtoronyhoz képest) lassú párolgás, ezért kisebbek a veszteségek
• Hűtővízszivattyúk a parti műben vagy gépházban
• Kivétel és visszavezetés helyét térben szeparálni kell
• Hátrány: nagy felület, nagy tereprendezési munka, vízveszteségek (szivárgás kb. napi 1 mm, párolgás)
2017.05.12. Atomerőművek 12
Margulova: Atomerőművek
Clinton NPP, Illinois, USA
Hűtővízellátás –hűtőtavas hűtés
2017.05.12. Atomerőművek 13
Erőmű
mle
mpmcs
mbe
∆me
mbe + mcs = msz + mp + mle + ∆membe · cbe = (msz + mle + ∆me) · c
mbe,min = (mp+∆me-mcs)/(1-cbe/cmeg)
1 MWe ÷ 1 haszóró-h űtők,cseppelragadás
víz tömegmérleg
só tömegmérleg
© Gács Iván
ahol c – só koncentráció
Indexekcs – csapadék, sz – elszivárgás talajba, p – párolgás, le – leeresztés, e – erőmű felhasználása, meg – megengedett
Hűtőtavas hűtés – Dél-UkránAtomerőmű
2017.05.12. Atomerőművek 14
(Fotó: AA)
Hűtőcsatornás hűtés – TurkeyPoint• Turkey Point atomerőmű, Florida,
FPL
• A telephelyen 2 nyomottvizes blokk (700 MW) és 2 széntüzelésű blokk (400 MW) üzemel
• Hűtés: 270 km-nyi mesterséges csatornarendszer (60 m széles csatornák)
• Hátrány: elsózódó hűtővíz, hőmérsékleti korlátok tarthatatlansága (40 oC a belépő hőmérséklet határérték), hatás az ivóvízbázisra, algásodás
• Előny: talán a krokodiloknak
2017.05.12. Atomerőművek 15
Hűtővízellátás –nedves hűtőtornyos hűtés
2017.05.12. Atomerőművek 16
pótvíz
leeresztés
G
�természetes áramlású
�kényszeráramlású
© Gács Iván
Hűtővíz veszteség:• Párolgás• Cseppelragadás
-> töményedés-> leiszapolás
Hűtővízellátás –nedves hűtőtornyos hűtés
Leibstadt NPP,Svájc
Prairie Island NPP, Minnesota, USA
2017.05.12. Atomerőművek 17
Hűtővízellátás –nedves hűtőtornyos hűtés
• Természetes áramlású hűtőtornyok –hatékony hűtés nagy levegő-víz érintkezési felülettel (fill)
• 120-200 m magasságig
• Előnyei:– kis helyigény
– Nem szükséges nagy hozamú folyó / frissvíz
• Biztonsági szempontok
• Hátránya a beruházási költség
• Kb. 3% párolgási veszteség (sokkal több, mint frissvíz hűtésnél)
http://www.gea-energytechnology.com2017.05.12. Atomerőművek 18
Hűtővízellátás –nedves hűtőtornyos hűtés
• Kényszeráramú hűtőtornyok – ventillátorokkal biztosítják a levegőáramot
• Típusok:– Ellenáramú
– Keresztáramú
• Jobb hűtés, de 1-1,2%-nyi önfogyasztás
• Max. 50 m magasak
• USA középső és nyugati részén (szélsőséges időjárás)
• Hűtőtornyok 2-5%-kal rontják az erőmű összhatásfokát a frissvízhűtéshez képest
• Hűtőtornyos hűtés kb. 40%-kal drágább
• Leiszapolási veszteség
eng-hvac.blogspot.com
Chinon B, Franciaország
2017.05.12. Atomerőművek 19
Hűtővízellátás –száraz hűtőtornyos hűtés
2017.05.12. Atomerőművek 20
pótvíz
G
G
�természetes áramlású
�kényszeráramlású
�nedvesített
apróbordás hőcserélő
• Jelentős energiaigény• Alacsony hatásfok• Ott alkalmazzák, ahol még nedves
hűtőtoronyhoz sincs elegendő frissvíz-ellátás (10%-a az igény a nedves hűtőtornyosnak)
• Lehetőség még a levegőhűtésű kondenzátor
• USA-ban és UK-ban kizárva az új atomerőművi blokk projektekből
• Biztonsági szempontok (LOOP)
© Gács Iván
Kondenzációs hőmérséklet csökkentése
Előny:
• javul a körfolyamat hatásfoka
Hátrány:
• nagyobb hűtővíz mennyiség (költség)
• nagyobb szivattyúzási munka (önfogyasztás)
• nagyobb kilépési sebesség miatt nő– az erózió
– a kilépési veszteség
2017.05.12. Atomerőművek 21
Alacsony hűtővíz-hőmérséklet esetén érdemes csökkenteni a hűtővíz-áramot!
Atomerőművek
Környezetvédelmi, társadalmi szempontok
• A trend a nedves hűtőtornyok alkalmazása
• Oka: vízvédelmi törvények (hőterhelésmiatt ökoszisztéma felborulása, vízi élőlények károsodása vízkivétel miatt)
• USA: Clean Water Act – gyakrolatilagmegtiltja az új blokkoknak az édesvizes frissvizes hűtést (és a régebbieknek is néhánynak át kell állni rá)
• Erőműves szakma vitatja – A hűtőtornyos hűtés vízvesztesége
nagyobb, mint a frissvíz-hűtésé az intenzívebb elpárologtatás és a nagyobb cseppelragadás miatt(1,8 l/kWh vs. 0,4 l/kWh)
www.ibtimes.com
2017.05.12. 22
Hűtővízellátás - szóróhűtés
• Előny: kis beruházási költség
• Hátrány: nagy vízveszteség (szél!)
• Kondenzátorhűtésre nem alkalmazzák atomerőműben
• De lehetséges:– Biztonsági hűtővízrendszer
– Csúcshűtés
2017.05.12. Atomerőművek 23
Margulova: Atomerőművek
Hűtővízellátás - szóróhűtés
• Volgodonszk
2017.05.12. Atomerőművek 24
25
A paksi atomerőmű vízfelhasználása
• kondenzátor h űt ővíz 105 m 3/s = 378 e m 3/h
• biztonsági h űt ővíz 3 m 3/s = 10,8 e m 3/h
• technológiai h űt ővíz 2 m 3/s = 7,6 e m 3/h
• tüzivíz 0,21 m 3/s = 0,78 e m 3/h
• ivó- és szennyvíz 0,001 m 3/s = 0,035 e m 3/h
• Duna (h űt ő- és sótalan víz)
• Partisz űrés ű 30 m-es rétegvíz (tüzivíz)
• Csámpai 120-150 m-es rétegvíz (ivóvíz)
Az Atomer őmű vízforrásai
2017.05.12. Atomerőművek 25
26
1: Hidegvíz csatorna2: Melegvíz csatorna 3:Parti szűrésű kúttelep
4: Zagymedencék5: Csámpai vízmű 6: Szennyvíztelep7: Halastavak
6-os út Pécs
6-os út Paks
5
3
7
12
4
810
11
9
6
© VITUKI Rt ARGOS Stúdióés Aradi János
AE vízellátása
8: Kondor-tó9: Övárok (átemelő sziv. ház)10: Faddi betáp 11: Csámpa-patak meder
2017.05.12. Atomerőművek
Forrás: PA26
27
• Duna vízhozama: 880-10.000 m 3/s• vízszint ingadozás: ~10 m• medermélyülés: ~1,5 m / 100 év• hossza: 2860 km
A Duna
2017.05.12. Atomerőművek 27
2017.05.12. Atomerőművek 28
29
1.sz.ábra – a Duna vízhozama
2.sz.ábra – a Duna vízállásának változása
3.sz.ábra – Vízállás-változás a Duna Vác-Mohács szakaszán
2017.05.12. Atomerőművek
Forrás: PA
29
A Duna
30
Hidegvíz csatornaFeladata: az er őmű részére a szükséges mennyiség ű h űt ő- és nyersvíz biztosítása.
Fő adatok:• hvcs. max. kap: 220 m 3/s• LKV: 83,50 mBf• LNV : 95,59 mBf• hossza: ~ 1400 m• fenék szint: 81 mBf
2017.05.12. Atomerőművek
Forrás: PA
30
31
Vízkivételi műFeladata: az er őművi technológiákhoz szükséges vízmennyiség hidegvíz csatornából történ ő kiemelése , tárolása és
fogyasztókhoz való eljuttatása .
2017.05.12. Atomerőművek
Forrás: PA
31
2017.05.12. Atomerőművek 32
33
Kondenzátor hűtővízrendszer
Feladata:a turbinák kondenzátoraihoz szükséges mennyiség ű és min őség űhűt ővíz biztosítása.
2017.05.12. Atomerőművek
Forrás: PA
33
34
Hatósági korlátok• a Dunába visszavezetett hűtővíz hőfokának és a Duna
vízhőfokának különbsége 4 °C-os Dunavíz hőfok alatt max. 14 °C, 4 °C felett max. 11 °C lehet,
• az energiatörő műtárgytól 500 m-re lévő Duna kereszt-szelvényében a Dunavíz hőmérséklete sehol sem lehet 30 °C-nál magasabb.
2017.05.12. Atomerőművek 34
35
melegvízcsatorna
hidegvízcsatorna
500 m-s szelvény
Duna
melegvíz csóva
1. sz. kőszórás
2. sz. kőszórás1.sz. ábra
2.sz. ábra
A melegvíz csóva
2017.05.12. Atomerőművek
Forrás: PA
35
36
Feladata :a reaktor leh űtéséhez és szubkritikusállapotban való tartásához szükséges létfontosságú biztonsági fogyasztók ellátása h űt ővízzel.
A biztonsági hűtővízrendszerek fő fogyasztói
• FKSZ , SZBV közbenső hűtőkör hűtése,
• pótvízszivattyú motorok-, és olajrendszerük hűtése,
• reaktorakna-, BOX-, egyéb primerköri recirkulációsléghűtő rendszerek hűtése,
• Pihentető medence hűtőkör hőcserélői• ZÜHR hőcserélői-, valamint ezen rendszerek szivattyúi-, és
villanymotorjainak h űtése,• lehűtő kondenzátorok-, és lehűtő szivattyúk csapágyhűtése,
• főgőz rendszeri gamma detektorok hűtése,
• dízelgenerátorok hűtése.
Biztonsági hűtővíz rendszer
2017.05.12. Atomerőművek 36
• normál esetben a technológiai rendszer fogyasztói, • normál lehűtés esetén a blokk leállításához, lehűtéséhez és a
leállított reaktor remanens hőjének elviteléhez szükséges fogyasztók,
• blokki üzemzavar esetén a blokk lehűtéséhez és a remanens hő elviteléhez szükséges fogyasztók részére.
A biztonsági hűtővíz rendszer biztosítja a megfelelő mennyiségű, minőségű és hőmérsékletű hűtővizet:
Biztonsági hűtővíz rendszer
2017.05.12. Atomerőművek 37
Külön villamos betáplálás a biztonsági villamosenergia-ellátó rendszerről (+DG)
• Folyamatos (szünetmentes) vízutánpótlás a blokki fogyasztók részére.• Méretezési alap vízigényét az egyik blokkon bekövetkezett nagycső-töréses üzemzavar
adja, amíg az ikerblokkon lehűtés zajlik• Nem üzemzavari esetben az egyes rendszerek vízoldali terhelése egyenletes legyen.• A hűtővíz szivattyúk a legkisebb Duna-vízszint alatt legyenek - Duna mederváltozása miatt
változó legkisebb vízszint (LKV) az erőmű teljes élettartama alatt is kellő ráfolyási magasságot tegyen lehetővé
• A Duna-víz változó mechanikai szennyezettsége ellenére biztosítható legyen a fogyasztók állandó minőségű hűtővize.
• A hűtővíz szivattyúk a tervezési körülmények között minden esetben elegendő mennyiségű hűtővizet jutassanak a fogyasztókhoz.
• A biztonsági hűtővíz radiológiai állapota folyamatos méréssel ellenőrizhető legyen.• A csővezetékek átmérője olyan legyen, hogy a szakirodalomban ajánlott 2,5 m/s-os értéket
ne haladja meg sehol, hogy káros eróziós folyamatok illetve túl nagy áramlási ellenállás ne alakuljon ki.
• Megjegyzések• A csőtörés által érintett hurokba betápláló ZÜHR alrendszer hatástalan, így hőelvitel funkcióra
sem képes, hiába tartozik hozzá ép BHV alrendszer. • A maradék két alrendszer közül az egyiken az egyszeres hibatűrés elvének megfelelően fel kell
tételeznünk egy rejtett hibát, ami az üzemzavar során az egyik alrendszer üzemképtelenségét okozza.
• Az üzemzavart a megmaradt rendszernek le kell tudnia kezelni zónakárosodás nélkül.
Tervezési alapkövetelmények
2017.05.12. Atomerőművek 38
392017.05.12. Atomerőművek
Forrás: PA
Biztonsági hűtővíz rendszer
39
40
Feladata: a biztonsági és a kondenzátor hűtővízrendszerhez nem tartozó Duna-víz
hűtésű fogyasztókhoz hűtővíz, és a vegyészet számára nyersvíz biztosítása.
• 3. és 5. sz. víztisztítók hűtése
• nem létfontosságú szivattyúk hűtése
• technológiához szükséges kezelt vizek forrása (pl. pótvíz előkészítő üzem)
• turbinagépházi nagyteljesítményű villamos motorok-, és szivattyúk csapágy hűtése
• szekunderköri vegyészeti mintavételi rendszerek hűtése
• hűtőgépházi folyadékhűtők kondenzátor hűtése
• hidrogén fejlesztő hűtése
Technológiai hűtővíz rendszer
2017.05.12. Atomerőművek 40
41
Technológiai szivattyú ház
2017.05.12. Atomerőművek 41
Az új blokkok hűtése - a Duna
2017.05.12.Atomerőművek 42
A Duna vízhőmérsékletének várható időbeli alakulása az elmúlt évek mért értékei alapján:• +0,7 °C/10 év növekedés
a legmagasabb hőmérsékletek esetén
• +0,5 °C/10 év növekedés az átlagos vízhőmérsékletek esetén
2017.05.12.Atomerőművek 43
A hűtővíz rendszer hidraulikai tervezése szempontjából az egyik fontos peremfeltétel a Duna vízállása. A műtárgyak és gépészeti berendezések (szivattyúk, szalagszűrők, gerebek stb.) tervezési alapja a blokkok üzemideje végén várható vízszintek kell, hogy legyenek!
Az öblözet vízállásának várható időbeli alakulása az elmúlt évek mért értékei alapján:• +4,17 cm/év növekedés a
legmagasabb vízállások esetén
• -0,8 cm/év csökkenés átlagos vízállásra
• -1,7 cm/év csökkenés legkisebb vízállásra
Elmondható, hogy általánosságban a szélsőséges vízállások gyakorisága nő, míg az átlagos vízállás kvázi állandó marad.
Az új blokkok hűtése - a Duna
2017.05.12.Atomerőművek 44
A hűtővíz-elkeveredési számítások egyik peremfeltétele a dunai vízhozamok becsült alakulása. A vízállások és vízhozamok számított értéke között összefüggés van, melyben fontos szerepet játszik az adott Duna-szelvény medermorfológiája. Méretezési vízhozam 1500 m3/s.
A vízállásának várható időbeli alakulása az elmúlt évek mért vízállásaira alapozva:• +54,5 m3/s/év növekedés
a legmagasabb vízállások esetén
• -1 m3/s/év csökkenés átlagos vízállásra
• -4,5 m3/s/év csökkenés legkisebb vízállásra
Elmondható, hogy általánosságban a szélsőséges (főleg maximális) vízhozamok gyakorisága nő, míg az átlagos vízhozam – a vízállásokhoz hasonlóan - kvázi állandó marad.
Az új blokkok hűtése - a Duna
Az új blokkok hűtése• Mind a frissvizes, mind a hűtőtornyos
hűtésre készültek vizsgálatok
• Vizsgálati szempontok: műszaki-tervezési (biztonsági!), környezetvédelmi, gazdasági szempontok
• Vizsgált lehetőségek:– hűtőtorony: természetes huzatú nedves (ld.
fent), hibrid (páraelnyomásos) hűtőtorony, ventilátoros rásegítésű nedves hűtőtorony (ld. alul)
– frissvizes hűtés• különböző elrendezések hidegvíz- és
melegvíz-csatornára
Atomerőművek 45 2017.05.12.
Az új blokkok hűtése
Atomerőművek 46 2017.05.12.
Az új blokkok hűtése – frissvíz-hűtés
• Figyelembe kell venni a klímaváltozás hatásait (Dunavíz-hőmérséklet növekedése)
• Vizsgálni kell az új hideg- és melegvíz-csatornák nyomvonalait, a kiépítés hatásait
• Hatósági korlátok:– a visszavezetett hűtővíz és a Duna
vízhőfokának különbsége max. 14 ill. 11 °C lehet (Dunavíz hőm. < vagy >4 °C)
– az energiatörő műtárgytól 500 m-re a Dunavízhőmérséklete sehol sem lehet 30 °C-nálmagasabb.
• Csúcshűtés megoldása (kibocsátási hőmérséklet korlát és a klímaváltozás miatt). Lehetséges megoldások:• Blokkok visszaterhelése
• Hűtővíz térfogatáram növelése
• Kiegészítő hűtés alkalmazása
Atomerőművek 47 2017.05.12.
A hidegvíz csatorna tervezett mélyítése/bővítése
ELŐ
NY
HÁ
TR
ÁN
YE
LŐ
NY
HÁ
TR
ÁN
YHűtőtorony Frissvizes hűtés
Jelenleg nincs jogszabályi korlátozás a
levegő hőterhelésére vonatkozóan
Tájképbe illeszthetősége problémás
(FAND rendszer a NDCT helyett)
Szigorú előírások a Duna
hőterhelésére vonatkozóan
Közel azonos beruházási költség a
teljes rendszerre vonatkozóan
Közel azonos szivattyúzási munka
Tiszta „tercier” kör, a biológiai és kémiai
szennyeződések kezelése egyszerű
A kémiai/biológiai szennyeződések
eltávolítása megfelelő technológiai
megoldásokat igényel
Nincs tájképbe illesztési probléma
Jelentős termeléskiesés az általánosan
magasabb kondenzátornyomás miatt
Minden környezeti hőmérséklet mellett
legalacsonyabb kondenzátornyomás
A hűtővíz utánpótlás és a vegyszeres
kezelés jelentősen megnöveli az
élettartam-költséget!
Magas üzemeltetési és karbantartási
költségek a pótvíz-rendszer miatt
Mérsékelt üzemeltetési és
karbantartási költségek
A vízkészletjárulék a hűtőtornyok pótvíz-
költségéhez képest alacsony, lényegesen
kedvezőbb élettartam-költség
Az új blokkok hűtése
2017.05.12. Atomerőművek 48
Példa – új blokk Pakson• EPR, 1600 MWe, 37%-os
hatásfok
• Hatósági korlát: max. 11oC felmelegedés frissvíz hűtésnél
• Milyen tömegáramot igényel a frissvizes kondenzátorhűtés?
• Nedves hűtőtoronnyal hűtve mekkora tömegáram kell? (Csupán az elpárolgással elvitt hőt tekintve)
2017.05.12. Atomerőművek 49
Pe=1600 MWe, η=0.37, ∆T=11oCPth= 4300 MWElvonandó: Pel=2700 MW
� ∗ �� ∗ Δ� = � =� 2.7 ∗ 10� J/s-> �� =58 000 kg/s
Hűtőtorony esetén: Elpárolgott vízre: �� = � ∗ ��
L=2257 kJ/kg-> �� =1200 kg/s
DE: nedves tornyos hűtés vízmérlege:M=E+D+Bd(elpárolgás+elragadás+leiszapolás)D ~ vízforgalom 0,3-1%-aBd ~ elpárolgás 50%-a
Végső hőnyelő elvesztéseLUHS – Loss of ultimate heat sink: a végső hőnyelő vagy az ahhoz vezető technológiai kapcsolatok (ezáltal a hűtési biztonsági funkció) elvesztése.UHS – Ultimate heat sink: végső hőnyelő egy olyan közeg (tipikusan egy nagy vízkészlet vagy az atmoszféra), amelybe a maradványhőmindig elvezethető, még akkor is, ha az egyéb hűtési módok elégtelenek.
– Primary ultimate heat sink : elsődleges végső hőnyelő – az erőmű méretezési alapja szerinti végső hőnyelő.
– Alternative ultimate heat sink: alternatív végső hőnyelő – az elsődleges végső hőnyelőtől független végső hőnyelő, amelybe a remanens hő elvezethető, függetlenül az elsődleges végső hőnyelő rendelkezésre (nem) állásától. Secondary feed & bleed
2017.05.12. Atomerőművek 50
Végső hőnyelő elvesztése - Paks• Biztonsági hűtővíz rendszer szerepe – fő
kapcsolat az erőmű hűtőrendszerei és a Duna közt
– 6 szivattyú/ikerblokk
– Normál üzemben 3×1 szivattyú üzemel, üzemzavar esetén 6
– mindegyik redundáns ágon egy-egy 100 m3-es puffer tartály
– Tartályig 2-2 blokkra közös rendszer
– BHV rendszer villamos betáp: II. kategóriájú, biztonsági létfontosságú 6kV-os rendszerről
– BHV elvesztése = végső hőnyelőelvesztése
– Villamos betáp teljes kiesése = BHV vesztés
• Sótalanvíz rendszer: 3*900 m3 tartály ikerblokkonként
– Szekunder kör hűtővíz-ellátása ÜTSZ vagy KÜTSZ-ön keresztül
– 2 napi hűtésre elegendő
2017.05.12. Atomerőművek 51
2. kiépítés sótalanvíz-tartályok (Fotó:AA)
100 m3
+ 33 m
1. blokk
2. blokk
1. blokk
1. blokk
2. blokk
2. blokk
.V N = 0,46 m3/sp N = 6,25 barn = 990 f/percP = 0, 5 MW
100 m3
+ 33 m100 m3
+ 33 m
Végső hőnyelő elvesztése - Paks• Végső hőnyelő tartós elvesztése a külső villamos betáplálás rendelkezésre állása
esetén– Primer kör hűtése természetes cirkulációval
– GF: gőz elvitel atmoszférába, vízellátás ÜTSZ/KÜTSZ segítségével
– sótalanvíz-tartályok mellett GF és táptartályok vízkészlete használható
– Ezek kiürülése után alternatív források
• tüzivíz rendszer (időkorlát nélkül, parti szűrésű kúttelepről, ha van villamos ellátás!)
• Alternatív források– mobil vízkivétel közvetlenül a
Dunából, a Duna hidegvíz csatornájából, időlegesen a melegvíz csatornából vagy a halastavakból
– konténmentbe GF tápvíz oldalról is juttatható víz
2017.05.12. Atomerőművek 52(Forrás: PA Zrt, CBF)
ÜZEMZAVARI ENERGIAELLÁTÁS (EMERGENCY POWERSYSTEMS – EPS)
2017.05.12. Atomerőművek 53
Villamos ellátás elveszítése• LOOP – Loss of off-site power: külső villamosenergia-hálózat elvesztése– a
telephely minden külső hálózati áramellátásának az elvesztése (a hálózat összeomlása vagy a hálózati kapcsolatok elvesztése). DBA (esetleg AOO) esemény.
• SBO – Station Blackout: teljes feszültségvesztés– minden telephelyen kívüli és belüli normál üzemi AC betáp és az üzemzavari AC források (üzemzavari dízelgenerátorok) elvesztése. Nem értendő bele a DC (akkuk) és az azokhoz kapcsolódó inverterek elvesztése. BDBA esemény.
Munka a sötét blokkvezénylőben, Fukushima, 2011. március, Forrás: TEPCO
2017.05.12. Atomerőművek 54
Üzemzavari villamosenergia-ellátás• Normál üzemi villamosenergia-
ellátás– Országos hálózatról
• Alternatív villamosenergia-ellátás– Más külső dedikált forrásból– Más telephelyi forrásból (másik
blokk, egyéb)• Több különböző alrendszer
– AC rendszer a megszakítható betáplálású fogyasztóknak
– Üzemzavari AC áramforrás (tipikusan dízelgenerátorok, melyek adott biztonságvédelmi jelre indulnak)
– DC rendszer (szünetmentes), AC rendszer tölti
– Szünetmentes AC rendszer (DC rendszerből táplált inverterekenkeresztül)
2017.05.12. Atomerőművek 55
Akkumulátortelep
Biztonsági és nem-biztonsági fogyasztók
Betáp villamos hálózatról
Üzemzavari villamosenergia-ellátás – Dízelek, Paks
• 1. kiépítés– blokkonként 3 darab 15D100
típusú, 10 ikerhengeres, kétütemű, szovjet (ukrán) gyártású dízelgenerátor
– névleges teljesítménye egyenként 1,6 MW, de 10 órán át 1,8 MW-ig is terhelhetőek
– névleges fordulatszáma 750/perc, felfutási ideje 15 másodperc.
• Üzemanyag: 12*100 m3-es, föld alatti tárolók (120 órai üzemre elég)
• Hűtésükhöz a BHV rendszer kell
2017.05.12. Atomerőművek 56
Az 1. kiépítés egyik dízelgenerátora (Fotó: AA)
• 2. kiépítés– blokkonként 3 darab GANZ-
SEMT PIELSTIK típusú, 18 hengeres, négyütemű, négyszelepes, 2,1 MW névleges teljesítményű magyar gyártású dízelgenerátor
– névleges fordulatszáma 1500/perc, felfutási ideje 15 másodperc
• Üzemanyag: 12*100 m3-es, föld alatti tárolók (120 órai üzemre elég)
• Hűtésükhöz a BHV rendszer kell
2017.05.12. Atomerőművek 57
Üzemzavari villamosenergia-ellátás – Dízelek, Paks
A 2. kiépítés egyik dízelgenerátora (Fotó: AA)
Üzemzavari villamosenergia-ellátás - Paks• Blokk saját fogyasztóit a háziüzemi transzformátorok látják el normál üzemben a
generátorról, üzemen kívül pedig a 400 kV-os, vagy a 120 kV-os hálózat felől• Üzemzavari helyzetben, a biztonsági fogyasztókat tápláló sínek a dízelgenerátoroktól
kapják az energiát • Lépcsőzetes Indítási Program• A háziüzemi villamos energia ellátás szempontjából a rendszereket a feszültség-
kimaradás időtartamát tekintve három kategóriába lehet sorolni: • I. kategória
– A betáplálás kimaradása a másodperc tört részéig sem megengedett– I. kategóriájú villamos betáplálási rendszerek végső tápforrásai mindig az akkumulátor telepek– Az akkumulátorok kapacitása legnagyobb terhelés mellett is minimum 3,5 órára elegendő– A dízelgenerátorok – üzembelépésük után – ezeket az akkumulátorokat is töltik.
• II. kategória– A betáplálás kimaradásának időtartama néhány percig terjedhet (biztonsági létfontosságú
fogyasztók energiaellátó-rendszere)– A II. kategóriájú villamos betáplálási rendszerek végső tápforrásai
a dízelgenerátorok. • III. kategória
– A betáplálás kimaradásának időtartamára nincs megkötés – Tápforrásuk a blokk és a tartalék háziüzemi transzformátorok
2017.05.12. Atomerőművek 58(Forrás: PA Zrt, CBF)
Tervezési alapon túli villamosenergia-ellátás - Paks• Villamos betáplálás teljes, tartós elvesztése (SBO, BDBA esemény)
– a blokkon az összes váltóáramú fogyasztó leáll– automatikus védelmi működés (ÜV-1)– sem a hőhordozó felbórozására, sem a blokk üzemszerű lehűtésére nincsen lehetőség– szekunderköri nyomás az atmoszférába redukáló szelepek nyitásával stabilizálható– az így lefúvatott gőz egy ideig biztosítja a hűtést, de a GF-ben a vízszintek csökkennek– Névleges teljesítményről indulva négy és fél órával a feszültségkiesés után a gőzfejlesztők kiszáradnak– A primer körben a nyomás és a hőmérséklet emelkedni kezd– Primer köri lefúvatás a konténment felé � primerköri vízkészlet fogy, az aktív zóna szárazra kerül– Az aktív zóna sérülése 10 órával a feszültségkiesés után várható– Pihentető medence: legrosszabb esetben (frissen kirakott kazetták) forrás 4 óra, üzemanyag-sérülés
19 óra elteltével• Súlyos baleset esetén
– Blokkonként egy, 100 kW-os mobil dízelgenerátor– Mérő, ellenőrző és beavatkozó rendszerek ellátására –
pl. a primer kör nyomáscsökkentése, a reaktorakna elárasztása, szükség esetén a gőzfejlesztők hermetikus téren belüli lefúvatása
– Blokkok közötti áttáplálás a nagyfeszültségű rendszer kiesése esetén is lehetséges (6 kV-os hálózaton)
– Lepróbált, egymástól független, térben szeparált külső betáplálási lehetőség a Dunamenti Gázturbinás Erőműből és Litéri Gázturbinás erőműből
2017.05.12. Atomerőművek 59
(Forrás: PA Zrt, CBF)