Article

13.2. Основы проектирования технологической вентиляции

Стоимость вентиляционной установки довольно значительна и зависит от объема вентилируемых помещений, что необходимо учитывать при выборе компоновочных решений. Конкретный выбор вентиляционной системы и ее производительности для проектируемой АЭС решается в неразрывной связи с принятыми компоновочными решениями и выбранной системой локализации аварий.

Вентиляционная установка необходима на любом промышленном предприятии. Особенность АЭС — недопустимость перерыва в работе вентиляционной системы. Это объясняется тем, что на любом промышленном предприятии вентиляция призвана обеспечить только санитарно-гигиенические условия работы персонала, а на АЭС, кроме того, должна быть обеспечена еще и более важная задача — радиационная безопасность персонала. Последняя задача для технологической вентиляции на АЭС является главной, а вопросы обеспечения санитарно-гигиенических условий работы решаются попутно. В связи с этим проектирование технологической вентиляции на АЭС подчиняется основному принципу подразделения помещений на зоны в зависимости от уровня радиоактивности. Различают зону строгого режима (в том числе помещения постоянного обслуживания, периодического обслуживания, необслуживаемые) и зону свободного режима. Вентиляция этих зон обязательно раздельная, причем из мест повышенной радиоактивности должна осуществляться отдельная вентиляция для локализации радиоактивности, уменьшения суммарной производительности вентиляционной установки и улучшения общей радиационной обстановки. Кроме того, при проектировании системы специальной технологической вентиляции обязательно выполнение следующих правил:

— к одной и той же вентиляционной системе допустимо параллельное подсоединение разных помещений только при равном уровне их радиоактивности;

— для уменьшения производительности вентиляционной установки помещения различного уровня радиоактивности могут быть подсоединены к одной вентиляционной установке только при условии их последовательного подключения, то есть с применением ступенчатой схемы вентиляции: приточный воздух подается в обслуживаемые помещения и коридоры, откуда через клапаны одностороннего действия перепускается в необслуживаемые и удаляется из них за счет разрежения, создаваемого вентиляторами вытяжных установок. Такая система обеспечивает непрерывный поток воздуха из обслуживаемых помещений в необслуживаемые, исключая перетоки в обратном направлении;

— вентиляция осуществляется как приточно-вытяжная, с обеспечением разрежения во всех помещениях;

— поступление приточного воздуха в помещение и удаление загрязненного в вытяжную систему должно быть предусмотрено таким образом, чтобы надежно вентилировать все помещение;

— обязательно 100%-ное резервирование вентиляционных агрегатов с автоматическим включением резервных и автоблокировкой электродвигателей клапанов вытяжной и приточной систем с двигателями соответствующих вентиляционных установок.

Реализация этих положений показана (рис. 13.1) на примере организации приточно-вытяжной технологической вентиляции в одном из помещений спецводоочистки. Приточных вентиляторов два — один рабочий и один резервный. Приточный воздух поступает снаружи через воздухозаборную шахту и проходит очистку от пыли, чтобы не загружать излишне аэрозольные фильтры 11. Специальная технологическая вентиляция должна обеспечивать также и обычную санитарно-гигиеническую, то есть поддерживать в помещениях определенную температуру воздуха. Это требует подогрева приточного воздуха зимой и охлаждения летом, поэтому на пути приточного воздуха после фильтров 1 устанавливают калориферы 2 с включением их в работу по мере необходимости с подачей в них или холодной воды (после пароэжекторной установки), или горячей из теплосети. На напорной части 4 вентиляторов 3 приточной системы установлены герметичные клапаны 5 с электроприводами, сблокированные с такими же клапанами вытяжных вентиляторов 9. На рис. 13.1 виден последовательный переток воздуха по помещениям с разным уровнем радиоактивности (ступенчатая вентиляция). Весь воздух из приточной системы через обычный клапан 6 поступает в коридор обслуживания и другие обслуживаемые помещения, например, помещения лабораторий и щита системы очистки радиоактивных вод. Так как в обслуживаемых помещениях вентиляция только санитарно-гигиеническая, то воздух из них поступает в отдельную вытяжную систему и без очистки на фильтрах сбрасывается в воздуховод, идущий в вентиляционную трубу станции.

В необслуживаемые и полуобслуживаемые помещения зоны строгого режима приточный воздух направляется из коридора обслуживания через обратные клапаны 7, надежно обеспечивающие переток воздуха только в направлении от "чистых" помещений в "загрязненные", причем из менее "загрязненных" в более "загрязненные", но не наоборот, что хорошо видно из рисунка. В "загрязненном" воздухе возможно образование аэрозолей, поэтому, прежде чем поступить через вентиляторы 10 к вентиляционной трубе, воздух проходит очистку на аэрозольных фильтрах 11. В работе всегда находится часть фильтров. По мере увеличения их сопротивления (из-за забивания) фильтры переключают вентилями 8 для замены. Фильтры располагаются в изолированном помещении со своими средствами дезактивации. Вытяжные вентиляторы 9 и 10 также установлены со 100%-ным резервом.

Для хранилищ твердых радиоактивных отходов, связанных с помещениями спецводоочистки, предусматривают только вытяжную вентиляцию. Производительность ее определяют исходя из условий одновременного открытия только одного люка и создания в его проеме скорости воздуха не менее 2 м/с.

Основные требования к специальной технологической вентиляции — эффективность и надежность. Особо ответственные вентиляционные установки, работа которых должна быть обеспечена и в условиях полного обесточивания АЭС, имеют подсоединение и к системе надежного электропитания.

Следует помнить, что основное назначение вентиляционной системы не ликвидация результатов нарушений эксплуатации, а поддержание радиационнобезопасных условий работы персонала. При перерывах в работе реактора система технологической вентиляции должна продолжать работу.

Выбор производительности вентиляционной установки должен делаться с учетом перегрузок (для реакторного зала) и условий проведения ремонтных работ для оборудования первого контура после спада γ-излучения, так как этим определяется продолжительность пребывания ремонтного персонала в соответствующих помещениях. Расчетная кратность воздухообмена менее единицы не допускается. В помещениях зоны строгого режима она может быть ориентировочно рекомендована в следующих пределах:

Объем помещения, м3 500 1000 5000 10 000
и более
Кратность воздухообмена за 1 ч 5 3 2 1

В процессе нормальной эксплуатации для реакторного зала в связи с большим объемом помещения принимают кратность воздухообмена равной единице; при перегрузках и ремонтных работах в реакторном зале должен быть обеспечен не менее чем двукратный обмен воздуха.

Кратность воздухообмена, равную пяти и не менее трех, применяют при организации вентиляции необслуживаемых и полуобслуживаемых помещений спецводоочистки. Их объем в сравнении с реакторным залом относительно невелик, а радиоактивность в связи с концентрированием жидких радиоактивных отходов — высокая.

В реакторном отделении, в боксах ГЦН и в боксах парогенераторов радиоактивность наибольшая. Поэтому для них кратность воздухообмена должна быть выше; исходя из условий производства ремонтных работ должен быть обеспечен трех- и пятикратный обмен воздуха в зависимости от конкретных условий необходимого ремонта с учетом включения в работу резервных вентиляторов и специальной ремонтной вентиляции, которая работает только как вытяжная. В периоды ремонта в открытых дверных проемах должна быть обеспечена скорость воздуха не менее 1 м/с за счет работы вытяжной вентиляции.

Реакторное отделение, безусловно, относится к зоне строгого режима. Герметичные помещения в его составе подразделяются на две группы в зависимости от того, рассчитаны ли

эти помещения на избыточное давление, которое могло бы возникнуть в результате протекания МПА. Эти герметичные помещения показаны на рис. 12.4 для АЭС с ВВЭР-1000 и на рис. 12.5 для АЭС с РБМК-1000.

Герметичные помещения, рассчитываемые на избыточное давление, характеризуются большим тепло- и влаговыделениями, высоким γ-излучением и присутствием в воздухе радиоактивных нуклидов благородных газов, иода и аэрозолей. Эти помещения относятся к числу необслуживаемых. При нормальной эксплуатации задачей вентиляционной системы является удаление избыточной теплоты и влаги из этих помещений и обеспечения в них разрежения не менее 200 мм вод. ст. (0,2 кПа). Тем самым предотвращается переток радиоактивного воздуха в другие помещения.

Имеется отдельная вентиляционная установка герметичных помещений, не рассчитанных на избыточное давление в аварийных ситуациях. Она преследует те же цели, но создаваемое разрежение выбирается меньшим (0,05 кПа), так как в составе реакторного отделения имеются не только необслуживаемые помещения, но и полуобслуживаемые (периодически обслуживаемые) и обслуживаемые. К последним относится верхняя часть реакторного отделения, называемая реакторным залом. Поэтому приточный воздух в реакторное отделение поступает снизу в этот зал, а сверху отводится в полуобслуживаемые и далее в необслуживаемые помещения, откуда отсасывается вытяжными вентиляторами.

Вентиляционная система реакторного зала имеет наибольшую мощность. Наряду с постоянно действующей вентиляционной системой для проведения срочных ремонтных работ во время эксплуатации в реакторном зале существует подача воздуха к средствам индивидуальной защиты (пневмокостюмы) с помощью специальной установки, состоящей из двух вентиляторов (один резервный) производительностью 750 м3/ч. Пневмокостюмы присоединяют к ним с помощью воздухораспределительных гребенок с гибкими шлангами, располагаемыми при входе в необслуживаемые или полуобслуживаемые помещения. Через гребенки пропускается по 15 м3/ч воздуха. Эти установки только приточные с напором 70 мм вод.ст. На напорной линии они имеют аэрозольные фильтры. Электродвигатели этих вентиляторов присоединяют к сети надежного питания.

Вентилированию подлежат не только реакторное отделение и спецводоочистка, но и все остальные цехи и помещения АЭС. Вентилирование для них тоже осуществляется как приточно-вытяжная с созданием разрежения не менее 5 мм вод. ст. (0,05 кПа). К вентиляции машзала двух- и трехконтурных АЭС предъявляются обычные санитарно-гигиенические требования, как к зоне свободного режима, но на одноконтурной АЭС эти

требования аналогичны требованиям к вентиляции реакторного зала.

К зоне свободного режима относятся все электротехнические помещения, щиты управления, СУЗ, помещения приточного вентиляционного центра, для них имеются свои вентиляционные системы.

Кроме основных вентиляционных систем существует еще ряд других, меньших по производительности, часть из которых включается периодически, например, приточно-вытяжная вентиляция в помещениях аккумуляторных батарей системы надежного питания.