Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации

Диссертационная работа:

Калякин Сергей Георгиевич. Теплогидравлика пассивных систем безопасности АЭС с ВВЭР : диссертация ... доктора технических наук : 05.14.03 / Калякин Сергей Георгиевич; [Место защиты: Физико-энергет. ин-т им. А.И. Лейпунского].- Обнинск, 2007.- 277 с.: ил. РГБ ОД, 71 08-5/136

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность работы

Потребность в создании высокоэффективных, экологически чистых источников энергии привела к появлению в промышленно развитых странах новой отрасли - атомной энергетики. Однако потенциальная опасность использования атомной энергии в крупномасштабном энергетическом производстве, проявившаяся в авариях на АЭС "Три Майл Айленд" (США 1979) и Чернобыльской АЭС (1986), существенно подорвало доверие населения к атомной энергетике.

В результате, интенсивное развитие атомной энергетики в большинстве развитых стран заметно замедлилось, а в ряде стран приостановилось.

Однако в обозримом будущем реальной альтернативы атомной энергетики в общем развитии мировой энергетики нет. Это связано как с ограниченностью доступных и экономически приемлемых природных запасов органических видов топлива, так и с необратимыми катастрофическими последствиями для окружающей среды и человечества выбросами в атмосферу продуктов сгорания.

В этих условиях особое значение приобретает глобальный пересмотр концепции безопасности АЭС на всех стадиях - нормальной эксплуатации, плановых и аварийных остановках, вывода из эксплуатации. Должны быть пересмотрены подходы к определению места и роли атомной энергетики в мировой экономике, пути и темпы ее развития. Необходимо выработать новые условия и требования к техническому состоянию АЭС, к надежности и эффективности методов и средств обеспечения их безопасности. При этом сроки, отпущенные на реализацию и новый этап интенсивного развития атомной энергетики, крайне ограничены.

Гарантия ядерной и радиационной безопасности АЭС в значительной степени обеспечивается совершенством, надежностью и достаточностью специальных защитных систем.

В стратегии развития топливно-энергетического комплекса России в первой половине XXI века атомная энергетика занимает одно из наиболее важных мест. Среди наиболее значимых для атомной энергетики необходимо отметить следующие документы:

Стратегия развития атомной энергетики России в первой половине XXI века.

Энергетическая стратегия России на период до 2020 года.

Федеральная целевая программа «Энергоэффективная экономика».

Инвестиционная программа электроэнергетики России до 2015 года, включающая инвестиционную программу развития атомной энергетики.

В соответствии с указанными директивными документами, целевой задачей атомной энергетики является повышение эффективности производства при обеспечении современного уровня безопасности.

Достижение безопасной работы АЭС необходимо для действующих сейчас в мире значительного числа АЭС, но особенно, для вновь создаваемых АЭС.

Принципиальное различие в обеспечении безопасности действующих и вновь проектируемых АЭС заключается в том, что в существующих АЭС безопасность достигается при помощи энергозависимых (активных) систем и зависит от квалификации обслуживающего персонала. Новые АЭС используют для обеспечения безопасности физические процессы, протекающие в оборудовании без энергоподвода (пассивно) и не зависят от ошибок персонала.

Рассматривая, как решались проблемы безопасности в процессе развития атомной энерге-

тики можно отметить следующие:

толкование термина безопасность и содержание технологических целей для ее достижения решалось и углублялось в ходе самого процесса развития атомной энергетики. Этот процесс имеет место и сейчас. Можно ожидать смещения целей безопасности АЭС 21 века в сторону реализации технологий внутренней самозащищенности энергетических реакторов, хотя сейчас таких требований регулирующие органы и нормативно-технические документы не предъявляют;

хорошо заметна динамика целей в ретроспективе: принципы и цели глубокоэшелониро-ванной защиты возникли именно тогда, когда созрели соответствующие концепции и технологии. Тоже можно ожидать с пассивными технологиями и др. Каждому этапу развития атомной энергетики соответствует та отметка на шкале безопасности, которую может обеспечить уровень развития науки и техники, т.е. в пределах каждого этапа развития реализуется предельно возможный и экономически целесообразный уровень безопасности;

действующие в настоящее время блоки АЭС будут продолжать работу, если экономически целесообразны меры, позволяющие скомпенсировать отклонения от требований новых нормативных документов, которые в свою очередь будут соответствовать достигнутому уровню науки и техники.

Атомные станции 21 века - это источник энергии, обладающий, по крайней мере, следующими свойствами:

экономичность производства электроэнергии и/или тепла по сравнению с альтернативными источниками;

безопасность производства, выражающаяся в отсутствии превышения индексов отрицательных воздействий на окружающую среду и/или ограничения жизнедеятельности населения на территории за оградой промплощадки АЭС при любых возможных ситуациях;

низкая чувствительность к человеческому фактору;

высокая надежность производства энергии, в том числе в условиях особых природных явлений, техногенных и социальных событий;

способность экономичной работы в пиковой и полупиковой частях графика нагрузок, поддержание в требуемых пределах частоты и мощности в энергосистемах.

Развитие атомной энергетики осуществляется на основе использования опыта эксплуатации блоков-предшественников. На основе этого опыта в России сформирована хорошая нормативная, научно-экспериментальная и промышленная базы. Сформированы коллективы, обладающие опытными высококвалифицированными кадрами, способные решать поставленные проблемы.

Решение проблемы повышения безопасности АЭС, прежде всего, должно основываться на результатах разработок проектов, выполненных российскими организациями за последние полтора десятилетия. В период после Чернобыльской катастрофы и до настоящего времени разработан ряд концептуальных проектов АЭС с ВВЭР средней и большой мощностью с повышенными характеристиками по безопасности. Установки с реакторами данного типа обладают свойствами самозащищенности от реактивностных аварий и возможности отвода тепла при естественной циркуляции теплоносителя, что создает необходимые предпосылки для создания на базе ВВЭР усовершенствованных АЭС. К проектам РУ нового поколения средней мощности относятся АЭС с ВВЭР-640, ВПБР-600. К проектам АЭС большой мощности на базе ВВЭР-1000 относятся проекты АЭС-91/99, АЭС-92 и РУ 484.

При разработке этих проектов рассматривался широкий спектр проблем обеспечения безопасности, включая вопросы хранения и транспортировки топлива, обращения с жидкими радиоактивными отходами и т. д. Однако центральной проблемой являлось обеспечение выполнения основных критериев по суммарной вероятности тяжелого повреждения активной зоны и превышения предельного аварийного выброса.

В диссертации представлены результаты исследований, выполненных в Государственном научном центре Российской федерации - Физико-энергетическом институте в рамках обоснования проектных функций пассивных систем безопасности нового поколения АЭС с ВВЭР-640, АЭС-92, АЭС-91/99 с ВВЭР-1000. Эти исследования выполнялись в содружестве с ведущими организациями Минатома и Российскими научными центрами - ОКБ «Гидропресс» (г. Подольск), РНЦ «Курчатовский институт» (Москва), НИТИ (г. Сосновый Бор), ГНИИПКИ Атомэнергопроект (Москва), СПб АЭП (Санкт-Петербург).

В целях достижения приемлемого уровня самозащищенности в проекты реакторных установок нового поколения внесены принципиально новые системы - пассивные системы безопасности.

Экспериментальное и расчетно-аналитическое обоснование существующих и перспективных технических решений повышения безопасности, разработка и комплексное обоснование концептуальных подходов к повышению безопасности, разработка рекомендаций по выбору характеристик и расчету технических средств обеспечения безопасности для новых проектов АЭС с ВВЭР, является целью диссертационной работы.

Научная новизна

  1. Предложены и обоснованы комплексные подходы к обеспечению выполнения требований по основным показателям безопасности АЭС с ВВЭР средней и большой мощности на основе внедрения пассивных систем безопасности и технических средств управления тяжелыми авариями.

  2. Впервые проведено расчетно-экспериментальное обоснование проектных функций системы аварийного залива активной зоны ГЕ-2 (гидроемкостей второй ступени) и экспериментально доказана ее работоспособность.

  3. Впервые получены экспериментальные данные по устойчивости работы системы отвода тепла от защитной оболочки при различных уровнях мощности.

  4. По результатам исследований особенностей течений в сбросных горизонтальных трубопроводах системы отвода тепла, подключенных к баку отвода тепла, выработаны рекомендации как исключить условия возникновения гидроударов и повысить устойчивость системы.

  1. Выполнен расчетно-экспериментальный анализ решения проблемы удержания расплава активной зоны в корпусе реактора при тяжелых авариях.

  2. Выполнены расчетно-экспериментальные исследования в обоснование удержания расплава кориума в устройстве локализации.

Достоверность основных научных положений и выводов базируется на использовании апробированных расчетных методик, разработанных по результатам целенаправленных экспериментальных исследований, автоматизации выполнения экспериментов и обработки полученных результатов, расчета погрешности измерений. Полученные результаты согласуются с современными представлениями о поведении теплогидравлических процессов в реакторных установках с реакторами ВВЭР.

Практическая ценность

Предложены обоснованные рекомендации по повышению безопасности в конкретных проектах АЭС с ВВЭР средней и большой мощности. Эти рекомендации реализованы во вновь проектируемых АЭС - 92, АЭС «Куданкулам».

Предмет защиты

Автор защищает:

Рекомендации по повышению основных показателей безопасности для новых проектов АЭС с ВВЭР средней и большой мощности на основе внедрения пассивных технических средств безопасности и технических средств управления тяжелыми авариями;

Результаты экспериментальных исследований пассивных систем отвода тепла от парогенераторов и защитной оболочки и рекомендации по замыкающим соотношениям для расчетных кодов;

Обоснование работоспособности системы ГЕ-2;

Результаты расчетно-экспериментального исследования гидродинамики и теплообмена в горизонтальных трубах и системах бак-труба;

Результаты расчетного анализа удержания расплава активной зоны в пределах корпуса реактора при тяжелых авариях для АЭС с ВВЭР средней мощности;

Результаты исследований устройства удержания расплава в пределах шахты.

Личный вклад автора

Автор в течение длительного периода принимал непосредственное участие в формировании научно-концептуальных положений по обеспечению безопасности проектов АЭС с ВВЭР-640 в г. Сосновый Бор, НВ АЭС-2, АЭС «Куданкулам» в Индии и Тяньваньской АЭС с ВВЭР-1000 в Китае, в разработке расчетных и экспериментальных исследований в обоснование технических средств безопасности. Как исполнитель, а затем как руководитель участвовал на всех этапах работ, положенных в основу представленной диссертации.

Апробация материалов диссертации.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на многочисленных национальных и международных научно-технических конференциях и семинарах в Москве, Санкт-Петербурге, Подольске, Обнинске, Удомле, Брюсселе, Праге, Ницце, Балтиморе, Арлингтоне.

По теме диссертации автором в соавторстве выпущено и опубликовано 29 статей и докладов.

Структура и объем диссертации

Подобные работы
Быков Михаил Анатольевич
Выбор и обоснование параметров пассивных систем безопасности для АЭС с реактором ВВЭР
Молчанов Анатолий Викторович
Разработка систем безопасности в проекте АЭС нового поколения с реактором ВВЭР средней мощности с использованием пассивного принципа
Бешта Севостьян Викторович
Высокотемпературные процессы с расплавами кориума в проблеме безопасности АЭС с ВВЭР
Игнатов Виктор Игоревич
Эффективность повышения эксплуатационной безопасности АЭС с ВВЭР-1000 управлением запроектными авариями
Шкаровский Александр Николаевич
Расчетно-техническое обоснование противоаварийных процедур для обеспечения безопасности АЭС с ВВЭР в авариях с потерей теплоносителя
Ефанов Александр Дмитриевич
Расчетно-экспериментальное обоснование безопасности АЭС с ВВЭР при авариях с потерей теплоносителя из реакторного контура
Тошева Валерия Васильева
Повышение эффективности некоторых средств обеспечения безопасности АЭС при разгерметизации реакторного контура
Габараев Борис Арсентьевич
Расчетно-экспериментальное обоснование безопасности АЭС с РБМК
Безлепкин Владимир Викторович
Разработка проблемно-ориентированных подходов к обеспечению безопасности новых проектов АЭС с ВВЭР
Айзатулин Амир Исмаилович
Средства моделирования и проектирования алгоритмов АСУ ТП энергоблока АЭС и система визуализации и управления для моделирующих программных комплексов

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net