Article

8.4. Особенности работы турбинной установки на радиоактивном паре

Протекание через турбинную установку одноконтурной АЭС радиоактивного пара способствует возникновению радиоактивности отдельных ее элементов. Это должно учитываться при размещении оборудования и организации его эксплуатации. Ниже показаны данные замеров мощности дозы

γ — излучения (мР/ч) в длительной эксплуатации для машинного зала Дрезденской АЭС (США) в сопоставлении с некоторыми ее значениями для реакторного зала:

Радиоактивность пара, обусловленная газообразными радиоактивными продуктами, быстро спадает при останове оборудования. Из приведенных данных видно, что в машинном зале наибольшая радиоактивность связана со свежим паром: это следует учитывать при компоновке машинного зала.

Трубопроводы, подающие свежий пар к турбине, прокладывают в бетонных коридорах, служащих биологической защитой. Пар подводится к клапанной коробке турбины в ее нижней части под отметкой обслуживания. Уровень излучения в области клапанной коробки турбины и всего ЦСД высок. Поэтому ЦСД обеспечен съемной биологической защитой. Для ЦНД специальная биологическая защита не требуется, так как в связи со спадом уровня радиоактивности для ЦНД достаточной защитой является его корпус.

Относительно высокий уровень радиоактивности фильтров кондснсатоочистки характерен для конечного периода их эксплуатации и связан с накоплением в них радиоактивных продуктов коррозии. В начальный период эксплуатации фильтров их радиоактивность находится на уровне активности в водяной емкости конденсаторов. Водяные емкости конденсаторов и конденсатоочистку снабжают биологической защитой. Радиоактивность подогревателей регенеративной системы турбины различна, как показано выше. Если в первом по ходу воды подогревателе уровень радиоактивности низок, то в последнем он относительно высок. Греющий пар в последний подогреватель подводится из головной части машины, конденсация его в корпусе подогревателя приводит к относительно высокой радиоактивности водяной емкости. Радиоактивность конденсата греющего пара выше, чем радиоактивность самого пара, так как массовое количество среды в водяном объеме подогревателя больше, чем в паровом его объеме. Водяная емкость подогревателей регенеративной системы турбин одноконтурной станции тоже требует биологической защиты. Безусловно,

необходима биологическая защита сборников сепарата и конденсатов греющих паров СПП.

Для любой турбины необходима подача пара для лабиринтовых уплотнений. Для турбин двухконтурной АЭС пар на уплотнения подводится от паровой линии собственных нужд, связанной со вторым контуром и поэтому нерадиоактивный. Радиоактивный пар одноконтурной АЭС использовать в лабиринтовых уплотнениях нельзя, чтобы не ухудшать радиационную обстановку машинного зала. Поэтому для питания лабиринтовых уплотнений турбин одноконтурной АЭС приходится включать в их регенеративную систему испарители для выработки нерадиоактивного пара. Схема такого испарителя представлена на рис. 8.4. В корпусе испарителя свободно подвешена греющая секция 12, представляющая собой две трубные доски, в которые ввальцованы вертикальные стальные трубы. Греющий первичный пар входит в испаритель по линии 3 и омывает трубки снаружи, причем для большей полноты смывания имеется направляющая перегородка. Конденсат греющего пара стекает по вертикальным трубкам, собирается в нижней части секции и отводится по линии 7 в систему регенерации. Для того чтобы из испарителя не уходил несконденсировавшийся пар, на линии 7 устанавливают конденсатоотводчик. Питательная вода для испарителя отбирается из деаэратора и по линии 4 подается в водяной объем корпуса под греющей секцией, смешивается с циркулирующей водой и поступает внутрь трубок, из которых выходит пароводяная смесь. Пар с уровня зеркала испарения уходит в паровой объем, а отделившаяся от него вода опускается по кольцевому сечению между обечайкой греющей секции и корпусом. Таким образом, в испарителе осуществляется естественная циркуляция за счет разности плотности воды в кольцевом сечении и пароводяной смеси внутри трубок.

Рис. 8.4. Схема вертикального испарителя с барботажной промывкой пара:
Рис. 8.4. Схема вертикального испарителя с барботажной промывкой пара:

1 — выход вторичного пара; 2 — жалюзийный сепаратор; 3 — вход греющего пара; 4 — вход питательной воды; 5 — паропромывочный дырчатый лист; 6 — водоуказательный прибор; 7 — выход конденсата греющего пара; 8 — спуск воды из корпуса испарителя; 9 — продувка испарителя; 10 — направляющая перегородка; 11 — корпус испарителя; 12 — греющая секция; 13 — опускная труба

Уровень воды в корпусе должен обеспечивать постоянное подтопление греющей секции. Если уровень будет ниже ее, то часть поверхности нагрева выключится из работы и паропроизводительность испарителя упадет. Для контроля уровня на корпусе испарителя устанавливают водоуказательный прибор, а для поддержания заданного уровня — регулирующий клапан на линии питательной воды.

Пар, выходящий с зеркала испарения, называемый вторичным паром, уносит с собой тем больше примесей, чем выше его влажность и концентрация веществ в воде испарителя. Для поддержания примесей на постоянном допустимом уровне из корпуса испарителя организуют непрерывную продувку по линии 9, на расход которой должно быть увеличено питание испарителя. Пар осушается при движении вверх внутри корпуса. Развитие парового объема в высоту повышает вероятность выпадения из пара капель влаги. Однако очень глубокая осушка потребовала бы не только большой высоты парового объема, но и весьма малой нагрузки пара по сечению, что существенно увеличило бы габариты испарителя. Так как питательной водой АЭС является конденсат высокой чистоты, то ограничиваются неглубокой его осушкой, а улучшения качества пара добиваются путем организации промывки в паровом объеме.

На рис. 8.5 изображена одноступенчатая промывка пара, для осуществления которой вся питательная вода испарителя подается на паропромывочное устройство равномерно через кольцевую трубку с отверстиями и уже после этого по сливным трубам опускается в водяной объем испарителя. Так как в испаритель питательная вода входит несколько недогретой до кипения, то в паропромывочном устройстве она нагревается до кипения за счет конденсации части пара, на значение которой паропроизводительность греющей секции отличается от расхода вторичного пара из испарителя. Такой прогрев целесообразен и с точки зрения естественной циркуляции в водяном объеме испарителя, так как при этом пар образуется практически по всей высоте трубок греющей секции без экономайзерного участка, уменьшающего движущий напор, а следовательно, и коэффициент теплоотдачи к кипящей воде, зависящий от скорости циркуляции.

Вторичный пар, проходя через слой воды на паропромывочном устройстве, оставляет влагу, вынесенную из водяного объема испарителя, и уходит из него, унося с собой существенно более чистую промывочную воду. После промывочных устройств пар отводится из испарителя по линии 1, расположенной в центре корпуса. Это может вызвать неравномерное течение пара по сечению парового объема и, как следствие, повышение скорости пара, больший унос влаги и связанное с этим ухудшение качества пара. Во избежание этого перед

выходом пара устанавливают жалюзийный сепаратор, выравнивающий сопротивление на пути пара по всему сечению испарителя. Вторичный пар испарителя направляется в лабиринтовые уплотнения турбины. Обычно на турбину устанавливают два испарителя производительностью по 25 т/ч.

Пар, подаваемый на уплотнения вала турбины, отсасывается из них специальным эжектором уплотнений. Эжекторы уплотнений турбины работают постоянно, как и основной эжектор (см. гл. 9). Как и для основного эжектора, теплота холодильников эжекторов уплотнений реализуется в регенеративной схеме турбинной установки.

В турбинах АЭС с водным теплоносителем возможны отложения на лопатках. В связи с работой турбины на влажном паре эти отложения существенно меньше, чем для турбины обычной ТЭС, и на экономичности они не отражаются. Однако в случае одноконтурной АЭС эти отложения радиоактивны и могут поэтому затруднить доступ к оборудованию для ремонта. Особенно это относится к СПП, в которых происходит полная осушка пара и его перегрев и отложения неизбежны. Поэтому необходимо стремиться к возможно меньшему выносу примесей паром из реактора. Для этого существуют два одновременно реализуемых пути — поддержание влажности на возможно низком уровне и обеспечение требуемой нормами чистоты воды реактора за счет его байпас-ной очистки (см. гл. 7).