Разработка и натурное экспериментальное исследование методов повышения эффективности продувки парогенераторов АЭС с ВВЭР тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.03, кандидат технических наук Жуков, Алексей Геннадьевич

• Жуков, Алексей Геннадьевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Жуков, Алексей Геннадьевич

Перечень принятых сокращений и условных обозначений

Введение

Глава 1. Развитие систем и технологий продувки парогенераторов АЭС с ВВЭР

1.1. Водно-химический режим парогенераторов АЭС.

1.2. Принципиальные особенности организации продувки парогенераторов

АЭС с ВВЭР.

1.3. Влияние реконструкции внутрикорпусных устройств на эффективность удаления примесей из ПГ с продувкой.

1.4. Развитие продувочных систем горизонтальных ПГ.

1.5. Модернизация схем продувки ПГ с ВВЭР.

1.6. Оптимизация схемы продувки параллельно работающих ПГ и развитие метода ступенчатого испарения.

1.7. Дальнейшая модернизация продувочных систем ПГВ-1000 с «солевым отсеком».

1.8. Распределение нерастворенных примесей в водяном объеме парогенератора при номинальной мощности и останове ПГ. зб

1.9. Разработка технологии удаления шлама из ПГ в процессе планового останова энергоблока.

1.10. Выводы и задачи диссертационного исследования.

Глава 2. Экспериментальное исследование распределения растворённых примесей в водяном объёме и продувочной воде ПГВ

2.1. Методика, средства измерений и оценка погрешности.

2.2. Модернизация ВКУ и системы продувки на Ростовской АЭС.

2.3. Особенности регламентов ведения продувки парогенераторов энергоблока №1 Ростовской и энергоблока №3 Калининской АЭС при работе на номинальной мощности.

2.4. Исследование распределения растворённых примесей в парогенераторах Ростовской и Калининской АЭС при работе на 62 номинальной мощности.

2.5. Сравнительное исследование распределения растворённых примесей в парогенераторе Ростовской АЭС при ведении продувки по регламентам Ростовской и Калининской АЭС.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Экспериментальное исследование распределения нерастворённых примесей в ПГВ-1000 при различных режимах продувки

3.1. Методика, средства измерений и оценка погрешности.

3.2. Исследование гранулометрического состава нерастворенных примесей в водяном объёме ПГВ-1000 и продувочной воде.

3.3. Исследование распределения нерастворённых примесей.

3.4. Сравнительный анализ распределения растворённых и нерастворённых примесей. 90 Выводы по главе 3.

Глава 4. Экспериментальное исследование влияния режимов продувки на водно-химический режим ПГВ

4.1. Исследование влияния режимов продувки на интенсификацию массообмена в водяном объёме ПГВ - 1000.

4.1.1. Режим №1: открытие периодической продувки через 6 часов после её закрытия.

4.1.2. Режим №2: открытие периодической продувки через 12 часов после её закрытия.

4.1.3. Режим №3: открытие периодической продувки через 24 часа после её закрытия.

4.1.4. Сравнительный анализ эффективности режимов возмущения водяного объёма ПГ периодической продувкой после её отключения на различный период.

4.2. Исследование эффективности удаления примесей с периодической продувкой раздельно из «карманов» коллекторов и через дренажный патрубок Ду100.

4.3. Исследование эффективности вывода примесей с непрерывной продувкой после принудительного накопления ИХ В солевом отсеке ПГ. 109 Выводы по главе 4.

Глава 5. Обоснование эффективности технологии выведения нерастворенных примесей из ПГ с продувочной водой в процессе планового 115 останова энергоблока

5.1. Показатели эффективности технологии выведения нерастворенных 115 примесей с продувочной водой.

5.2. Уточнение эффективной продолжительности процесса.

5.3. Экспериментальное исследование технологии выведения примесей из 119 ПГ с продувочной водой по усовершенствованной методике.

Выводы по главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и натурное экспериментальное исследование методов повышения эффективности продувки парогенераторов АЭС с ВВЭР»

Надёжность работы АЭС в значительной мере зависит от уровня организации водно-химического режима второго контура. Нарушения ВХР часто приводят к преждевременному и даже к аварийному останову оборудования. А любые простои энергоблоков АЭС весьма убыточны.

Практика эксплуатации АЭС с реакторами ВВЭР-1000 показывает, что большинство простоев связано с выходом из строя парогенераторов из-за коррозионного растрескивания теплообменных трубок под напряжением [1] и «холодных» выходных коллекторов теплоносителя [2]. Причина этих повреждений - электрохимическая коррозия металла, происходящая под влиянием коррозионно-активных примесей воды.

Острота проблемы состоит ещё и в том, что предельные концентрации примесей и характер их распределения в водяном объёме ПГ являются критериями, во многом определяющими чистоту генерируемого насыщенного пара.

Результаты испытаний [3] свидетельствуют о том, что трубчатка из аустенитной стали обладает весьма высокой коррозионной стойкостью при отсутствии загрязнений и условий для локального упаривания. Однако одной из основных проблем водно-химического режима второго контура АЭС с ВВЭР является поступление продуктов коррозии конструкционных материалов из конденсатно-питательного тракта в парогенератор с последующим осаждением их на теплообменной поверхности трубного пучка. Под образующимися отложениями возникает язвенная, питтинговая коррозия металла труб, в отложениях накапливаются коррозионно-активные примеси (хлориды, сульфаты), вызывающие коррозионное растрескивание нержавеющей стали 08Х18Н10Т -конструкционного материала теплообменных труб ПГ. По мере роста удельной поверхностной загрязненности отложения могут отслаиваться и накапливаться на нижней образующей корпуса парогенератора вплоть до полного заполнения межтрубного пространства нижних рядов труб.

Анализ всей совокупности данных [4] позволяет предположить, что различие в закономерностях образования дефектов для ПГ разных энергоблоков объясняется различным уровнем и характером загрязненности ПГ нерастворенными продуктами коррозии. При сравнительно низком уровне концентраций нерастворенных примесей они находятся преимущественно в состоянии сцепления с трубным пучком в зоне наибольших плотностей тепловых потоков и под элементами дистанционирования. При повышении уровня загрязненности все большая часть шлама присутствует в свободном взвешенном состоянии и транспортируется потоком пароводяной смеси, оседая на днище ПГ и в отдельных зонах межтрубного пространства. При этом могут образовываться отдельные участки, где межтрубное пространство полностью заполнено отложениями, что приводит к застою и дальнейшему увеличению загрязненности данной зоны.

Наличие в ПГ железнооксидного шлама является неотъемлемой чертой реакторных установок с водой под давлением, что делает практически невозможной их длительную эксплуатацию без химических промывок. Опыт эксплуатации АЭС с ВВЭР показывает, что применение только механических способов удаления шлама недостаточно эффективно, а в ряде случаев может усугубить ситуацию.

В настоящее время на АЭС с ВВЭР и Р\Л/1Ч используются два метода очистки труб парогенераторов от отложений: химические методы отмывки и метод гидродинамической отмывки (в большей степени используемый на зарубежных АЭС). Распространенным методом удаления отложений является периодическая химическая отмывка, однако для удаления большого скопления плотных отложений она недостаточно эффективна. Наиболее эффективное удаление отложений реализуется путем совместного применения химической и гидродинамической отмывки.

Проведение периодических химических промывок для поддержания чистоты поверхностей теплообменных труб со стороны второго контура является одним из методов сохранения целостности третьего защитного барьера («границы давления теплоносителя»), обеспечения безопасной эксплуатации парогенераторов и энергоблока в целом.

По химическому составу образующиеся отложения на 70-90 % состоят из оксидов железа и меди, а также включают незначительные количества соединений Тх\, Мп, Со, Сг, входящих в состав конструкционных материалов оборудования конденсатнопитательного тракта, и примесей, поступающих с присосами охлаждающей воды в конденсаторах турбин: Са, Мд, и др.

Наличие соединений меди в отложениях усиливает действие коррозионно-активных ионных примесей под отложениями и способствует образованию трещин вплоть до сквозного повреждения металла труб. Поэтому удаление отложений соединений меди является одной из основных задач химической промывки.

Одна из важных проблем, возникающих при эксплуатации парогенератора типа ПГВ-1000, - сохранение целостности коллекторов теплоносителя. Если на сегодня проблему растрескивания перфорированной части коллекторов можно считать преодоленной [5-7], то задача предотвращения повреждения узла приварки коллектора к корпусу является по-прежнему серьезной [8].

Первые повреждения "горячих» коллекторов в зоне сварного соединения № 111 были обнаружены на ПГ-1 блока №5 НВАЭС в ноябре 1998г. В дальнейшем подобные повреждения были обнаружены на семи парогенераторах и на трех из них повторно [9]. Предотвращение повреждений коллекторов парогенератора ПГВ-1000М в зоне сварного соединения № 111 оказалось сложной научно-технической задачей, до настоящего времени полностью не решаемой.

Воздействие коррозионно-активной среды как одного из факторов, приводящих к повреждению, обусловлено конструкцией коллектора и условиями эксплуатации парогенератора [10]. Конструктивно «карман» коллектора является узким зазором между коллектором и патрубком корпуса в наиболее низкой точке объема парогенератора. Здесь может идти интенсивное накопление коррозионно-активных примесей и шлама (особенно при неудачном алгоритме работы системы продувки) и забивание линий продувки из коллекторов ПГ. При работе ПГ имелись случаи нарушения ВХР второго контура, при которых увеличивалось содержание коррозионно-активных примесей в воде ПГ и, как следствие, в «кармане» коллектора. В некоторых случаях эксплуатации ПГ участки, по которым осуществлялась продувка кармана, были полностью забиты твердыми шламовыми отложениями [11].

Направлением работ по нейтрализации данного повреждающего фактора является контроль и обеспечение чистоты «карманов» коллекторов за счет эффективной продувки и промывки при необходимости.

В связи со всем вышесказанным весьма актуальной становится задача эффективного удаления из ПГ нежелательных примесей с непрерывной и периодической продувкой. Решение этой задачи для ПГ АЭС усложняется перепадом теплового потока, более чем в 10 раз отличающимся по длине теплообменных трубок ПГ, что создаёт значительные перекосы по паропроизводительности и по распределению примесей в водяном объёме ПГ. В таких условиях практически невозможно выбрать в ПГ только одну точку для вывода продувочной воды из зоны с максимальной концентрацией примесей, как это делается для ПГ на органическом топливе.

Несмотря на то, что исследования по совершенствованию схем продувки ПГ АЭС с ВВЭР были начаты проф. Т.Х. Маргуловой более 25 лет назад, оптимального решения этой проблемы до сих пор не найдено. За эти годы многими учёными (Воронов В.Н., Горбуров В.И., Мамет В.А., Козлов Ю.В., Свистунов Е.П., Трунов Н.Б. и другие) разрабатывались и испытывались на действующих АЭС различные схемы продувки ПГ АЭС с ВВЭР, отдельные из которых существенно отличались от первоначальных решений. Различные варианты этих схем реализовывались в различных объёмах для различных энергоблоков. Процесс совершенствования продувочных схем ПГ АЭС с ВВЭР-1000 продолжается и сейчас.

Распределение растворенных примесей в водяном объеме ПГ является важным фактором, определяющим его эксплуатационную надежность. Знание закономерностей этого явления позволит более осознанно подойти к решению проблем повышения эффективности удаления примесей с продувкой и повышения эксплуатационной надежности ПГ.

В период с 1985г. по 2005г. на ряде парогенераторов АЭС с ВВЭР-1000 был проведен значительный объем реконструктивных работ, направленных на повышение надежности и улучшение характеристик их работы. В наибольшей мере современные конструкционные решения реализованы на парогенераторах энергоблоков №1

Ростовской АЭС, №2 и №4 Балаковской АЭС и №3 Калининской АЭС. Внедрение реконструктивных решений на парогенераторах сопровождалось экспериментальными исследованиями, однако комплексной проверки принятых решений и оценки возможного их взаимного влияния на гидродинамику водяного объема ПГ не проводилось.

С целью улучшения характеристик и надежности работы ПГ как для действующих, так и строящихся энергоблоков, унификации конструктивных решений, а также экспериментального подтверждения эффективности проведенных реконструктивных работ, в 2004г. концерном «Росэнергоатом» было принято Решение №РоАЭС1ТР-360К04 об организации и проведении комплексных теплохимических испытаний парогенератора №2 энергоблока №1 Ростовской АЭС при работе реакторной установки на номинальной мощности с использованием дополнительной расширенной системы экспериментального контроля.

В 2005г. введен в эксплуатацию энергоблок №3 Калининской АЭС. Учитывая особенности ВКУ парогенератора ЗПГ-4 Калининской АЭС, в 2006г. были приняты решения об установке в объеме ПГ по проекту ОКБ «Гидропресс» системы экспериментального контроля с последующим проведением теплохимических испытаний и организации автоматического химического контроля при их выполнении.

Следует отметить отличия в ВКУ ПГ, системах продувки парогенераторов и реализованных регламентах ведения продувок указанных энергоблоков, что, несомненно, влияет на характер распределения в объеме коррозионно-агрессивных примесей и гидродинамику парогенераторов, особенно в режимах подключения и отключения периодической продувки.

Учитывая конструкционные отличия ВКУ ПГ, систем продувок и реализованных регламентах, с целью принятия решения о наиболее эффективной модернизации ВКУ, схеме и регламенте продувки, возникла необходимость в проведении комплексных сравнительных теплохимических испытаниях, включающих испытания на ПГ Калининской и Ростовской АЭС с использованием уже существующих систем экспериментального контроля, что и было зафиксировано в рекомендациях НТС концерна «Росэнергоатом» от 15.02.2006г.

Целью диссертационной работы является разработка и натурное экспериментальное обоснование методов повышения эффективности продувки парогенераторов АЭС с ВВЭР-1000.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) На основе выявления и анализа имеющихся недостатков в организации гидродинамических и теплохимических процессов в парогенераторах АЭС с ВВЭР-1000, влияющих на их водно-химический режим, определить направления модернизации ВКУ, системы продувки ПГ и технологии выполнения продувки.

2) Выполнить экспериментальное исследование состава и закономерностей распределения растворённых и нерастворенных примесей в водяном объёме и продувочной воде ПГВ-1000 при ведении продувки по различным регламентам и на основе полученных результатов обосновать выбор оптимального регламента для эффективного выведения примесей.

3) Выполнить экспериментальное исследование влияния различных режимов продувки на массообмен в водяном объеме и водно-химический режим ПГ и обосновать выбор оптимальных режимов эффективного выведения примесей.

4) Усовершенствовать разработанную ранее технологию выведения нерастворенных примесей из ПГ с продувочной водой в процессе планового останова энергоблока и экспериментально обосновать повышение эффективности этой технологии.

Положения диссертации, выносимые на защиту и их научная новизна:

1. Экспериментально установлены новые закономерности распределения нерастворенных примесей в водяном объёме ПГ, которые существенно отличаются от распределения растворённых примесей. Определены зоны наибольшей концентрации продуктов коррозии в ПГ.

2. Экспериментально установлен гранулометрический состав нерастворённых продуктов коррозии железа в различных точках водяного объёма ПГ. Установлено, что основную долю в концентрацию железа в объеме ПГ вносят частицы размером 5-25 мкм.

3. Впервые установлено влияние периодической продувки на распределение растворённых примесей в котловой воде ПГВ-1000 и на эффективность непрерывной продувки: открытие периодической продувки приводит к смещению зоны с максимальной концентрацией натрия в направлении от холодного торца к коллекторам ПГ и к снижению эффективности непрерывной продувки.

4. Экспериментально определено влияние принудительного накопления примесей в водяном объёме ПГ на эффективность их выведения с продувкой. Степень достоверности результатов исследований подтверждается:

1. Применением аттестованных методик, проверенных средств и методов измерения физико - химических показателей качества воды.

2. Воспроизводимостью и согласованием результатов независимых сравнительных натурных экспериментов, выполненных на различных АЭС.

3. Положительными результатами практического использования разработанной методологии повышения эффективности продувки парогенераторов АЭС с ВВЭР.

Практическая значимость результатов работы:

1. Разработана и внедрена на Ростовской АЭС обладающая существенными преимуществами новая технологическая система продувки, в которой на всех линиях продувки вместо дроссельных шайб установлены запорно-регулирующие клапаны, реконструирован дренажный узел продувки днища ПГ с преобразованием его в продувочный узел с выходным диаметром штуцера ДуЮО, а на линиях непрерывной и периодической продувок установлены новые расходомеры.

2. На основе экспериментально установленных закономерностей, подтверждающих неадекватность распределения растворённых и нерастворённых примесей в водяном объёме ПГ, разработаны параметры изменения координат и модернизации штатных узлов вывода непрерывной продувки.

3. Экспериментально определены зоны наибольшей концентрации продуктов коррозии в ПГ, из которых наиболее целесообразно организовать удаление продуктов коррозии с продувкой.

4. Установлено, что открытие периодической продувки приводит к воспроизводимому увеличению концентрации натрия в зонах расположения коллекторов ПГ. Этот экспериментально установленный факт подтверждает эффективность модернизации технологической системы продувки 1ПГ-2 Ростовской АЭС.

5. Усовершенствована технология выведения примесей из ПГ с продувочной водой в процессе планового останова энергоблока, экспериментально показано существенное повышение эффективности вывода нерастворенных примесей.

Основные положения, выносимые на защиту.

Разработка и натурное экспериментальное обоснование методов повышения эффективности продувки парогенераторов, включающее:

1) разработку модернизированной технологической схемы продувки;

2) экспериментальное обоснование показателей эффективности модернизированных ВКУ и новой технологической схемы продувки;

3) экспериментальное исследование закономерностей распределения растворенных и нерастворенных примесей в водяном объёме ПГ;

4) экспериментальное исследование процесса удаления примесей с продувкой после принудительного их накопления в водяном объёме ПГ;

5) экспериментальное обоснование усовершенствованной технологии выведения примесей из ПГс продувочной водой в процессе планового останова энергоблока.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих международных конференциях и семинарах:

• 21-е заседание международной Рабочей группы по модернизации АЭС (РГМ АЭС), г. Волгодонск, 2002г.

• IV Международная конференция «Повышение эффективности производства электроэнергии», г. Новочеркасск, 2003 г.

• 6-й Международный семинар по горизонтальным парогенераторам, г. Подольск, ОКБ "ГИДРОПРЕСС", 2004 г.;

• 7-й Международный семинар по горизонтальным парогенераторам, г. Подольск, ОКБ "ГИДРОПРЕСС", 2006 г.;

• 7-е Международное научно-техническое совещание «Водно-химический режим АЭС», Москва, ОАО «ВНИИАЭС», 2006г.

• 8-й Международный семинар по горизонтальным парогенераторам, г. Подольск, ОКБ "ГИДРОПРЕСС", 2010 г., а также на различных семинарах, заседаниях НТС и совещаниях в:

• ОАО ОКБ "Гидропресс";

• ОАО «Концерн «Росэнергоатом»;

• НАЭК «Энергоатом» (Украина);

• Московском энергетическом институте;

• ОАО "ВНИИАЭС";

• ОАО «Атомтехэнерго»;

• различных АЭС в России и Украине.

Основные результаты работы опубликованы в 13-ти печатных работах, в том числе в 1-й публикации в ведущем рецензируемом научно-техническом журнале, в 2-х патентах на изобретения, а также в ряде отчетов о выполнении научно-исследовательских работ.

Личный вклад автора в полученные результаты.

С 2002г. года автор принимает непосредственное участие в теоретическом обосновании и разработке методов эффективного выведения примесей из парогенераторов, принимал непосредственное участие в разработке и внедрении модернизированных систем продувки парогенераторов АЭС с ВВЭР, мониторинге и модернизации оборудования для систем продувки, выпуске методик и программ проведения промышленных испытаний, внедрении разработанных технологий и оборудования, в экспериментах и анализе результатов экспериментов по обоснованию и внедрению модернизированных систем и технологий продувки парогенераторов на Ростовской АЭС.

Заключение диссертации по теме «Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации», Жуков, Алексей Геннадьевич

Выводы по главе 5

1. Определены показатели эффективности технологии выведения нерастворенных примесей с продувочной водой. В качестве более представительного показателя эффективности продувки ПГ в отношении выведения нерастворенных примесей выбрана концентрация нерастворенных примесей в продувочной воде перед СВО-5.

2. Усовершенствована методика экспериментального исследования технологии выведения примесей из ПГ с продувочной водой в процессе планового останова энергоблока путем более представительного определения концентрации нерастворенных примесей в продувочной воде и уточнения эффективного времени продолжительности процесса продувки.

3. Экспериментами по усовершенствованной методике показано, что эффективность вывода шлама из объема парогенератора составила не менее, чем на два порядка большую величину, чем при предшествующих испытаниях.

4. Эффективность разработанной технологии экспериментально подтверждена в процессе планового останова энергоблока №2 РоАЭС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Методами совершенствования организации продувки и распределения питательной воды в объёме ПГ путем реконструкции ВКУ на Ростовской АЭС реализован основополагающий принцип ступенчатого испарения, усовершенствован гидродинамический и водно-химический режим ПГВ-1000, повышена эффективность продувки.

2. Путем выполненной при непосредственном участии автора модернизации схемы продувки ПГ и составляющих ее элементов создана основа и получены возможности для совершенствования регламента продувки ПГ.

3. Сравнительными экспериментальными исследованиями установлено, что на распределение растворённых примесей в ПГВ-1000 в наибольшей степени влияют: регламент продувки, степень совершенства продувочной системы и оптимальность размещения продувочных штуцеров для удаления примесей котловой воды.

4. В результате выполненных при участии автора усовершенствований ВКУ и системы водопитания парогенератора №2 энергоблока №1 Ростовской АЭС сформирована устойчивая зона высоких концентраций растворенных примесей в непосредственной близости к патрубку непрерывной продувки.

5. Подтверждено влияние периодической продувки на характер и динамику распределения растворенных примесей в объеме ПГ:

• открытие периодической продувки приводит к снижению эффективности непрерывной продувки, значительному увеличению Эма в воде ПГ и последующему перемещению максимума концентрации от холодного торца к коллекторам;

• при проведении периодической продувки «днища» 1ПГ-2 РоАЭС и «карманов» коллекторов происходит воспроизводимое увеличение Бма в зонах расположения штуцеров для удаления котловой воды с непрерывной и периодической продувкой, что подтверждает эффективность модернизации ВКУ и системы продувки 1ПГ-2 РоАЭС.

6. В результате различных подходов к модернизации водопитания и продувки ПГ и применения различных штатных регламентов продувки требуется проведение натурного сравнения преимуществ и недостатков каждого регламента. При сравнении регламентов продувки, принятых на Ростовской и Калининской АЭС, установлены преимущества регламента Ростовской АЭС:

• при ведении продувки ПГ по регламенту энергоблока №3 Калининской АЭС зафиксированные концентрации №+ в непрерывной продувке и точке 7 СЭК значительно превышают концентрации Ыа+ в указанных точках при ведении принятого регламента продувки ПГ энергоблока №1 Ростовской АЭС;

• отношение ЭдМа В ВОДе, уДЭЛЯеМОЙ С «днища» ПГ, К Sc.ci.Na В воде из «солевого» отсека для Ростовской АЭС (0,36-^-0,4) соответствует расчетному оптимальному значению (0,35), рекомендуемому ОКБ «Гидропресс». Для Калининской АЭС данное соотношение больше оптимального и равно 0,57-0,6, что может спровоцировать коррозионное повреждение сварных соединений.

7. Экспериментально исследован гранулометрический состав нерастворённых продуктов коррозии железа в различных точках объёма ПГ. Установлено, что в объеме ПГ, воде периодической и непрерывной продувок основную долю в общую концентрацию железа вносят частицы размером 5-25 мкм. В воде непрерывной продувки основную долю в концентрацию железа вносят частицы размером менее 5-25мкм, а в воде периодической продувки и в пробах воды перед СВО-5 наибольший вклад вносят частицы размером 5-10 и 10-25 мкм.

8. Установлено, что в процессе подключения периодической продувки происходит непрерывное уменьшение концентрации железа с небольшими пульсациями в воде непрерывной продувки, а после закрытия периодической продувки концентрация железа в воде непрерывной продувки увеличивается. Тем самым подтверждены влияние периодической продувки на эффективность непрерывной и необходимость увеличения расхода непрерывной продувки после закрытия периодической.

9. Показано, что ведение периодической продувки ПГ из «карманов» коллекторов с использованием дренажного патрубка и «карманов» коллекторов, а также через штуцеры нижней образующей Ду80 и «карманы» коллекторов ПГ является наиболее эффективным режимом для удаления нерастворённых примесей из ПГ.

10. При закрытой периодической продувке концентрация железа в точке 5 СЭК, расположенной напротив холодного коллектора ПГ, в 1,5-5 раз превышает концентрацию железа в других контролируемых точках водяного объёма и практически не меняется после открытия периодической продувки.

11. В установившемся режиме до открытия периодической продувки Бма и Эре изменяются практически по противоположным закономерностям во времени: там, где 8Ре возрастает, 5Ма - уменьшается, и наоборот.

12. На основании полученных натурных экспериментальных данных установлено качественно новое представление о распределении растворённых и нерастворённых примесей в котловой воде ПГВ-1000. Получены численные значения 3№ и 5ре в десяти исследуемых точках водяного объёма при ведении продувки ПГ по различным режимам. Установлено принципиальное отличие распределения растворённых и нерастворённых примесей в большинстве контролируемых точек водяного объёма ПГВ-1000.

13. Показано, что увеличение расхода непрерывной продувки из «солевого» отсека после принудительного накопления примесей в «солевом» отсеке способствует быстрому удалению из парогенератора растворённых и коррозионно-активных примесей, однако ожидаемая эффективность удаления ПК железа при этом не достигается.

14. Подтверждена целесообразность использования дренажного патрубка ДуЮО в качестве продувочного.

15. Выявлен наиболее предпочтительный вариант периодической продувки - 1 раз в сутки в течение 2-х часов. При реализации данного режима необходимо перераспределять продувку ПГ в пользу непрерывной с увеличением её расхода от 7,58,5 т/ч до 12-13т/ч.

16. Усовершенствована методика экспериментального исследования технологии выведения примесей из ПГ с продувочной водой в процессе планового останова энергоблока путем выбора более представительного определения концентрации нерастворенных примесей в продувочной воде по данным контроля продувочной воды перед СВО-5 и уточнения эффективного времени продолжительности процесса продувки. Экспериментами по усовершенствованной методике показано, что эффективность вывода шлама из объема парогенератора составила не менее, чем на два порядка большую величину, чем при предшествующих испытаниях.

17. Эффективность разработанной технологии экспериментально подтверждена в процессе планового останова энергоблока №2 РоАЭС.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Жуков, Алексей Геннадьевич, 2011 год

1. Гетман А. Ф. Ресурс эксплуатации сосудов и трубопроводов АЭС. М.: Энергоатомиздат. 2000, 427 с.

2. Н.Б. Трунов, С.А. Логвинов, Ю.Г. Драгунов. Гидродинамические и теплохимические процессы в парогенераторах АЭС с ВВЭР. М.: Энергоатомиздат, 2001, 316 с.

3. Davidenko N., Nemitov S., Kornienko К., Vasiliev V. The integrity of the Elements of WER Steam Generators of Concern Rosenergoatom // Proceedings of IAEA Regional Workshop on «Steam Generator Degradation and Inspection»/ Saint Denis, France, 1999.

4. Несущая способность парогенераторов водо-водяных энергетических реакторов / H.A. Махутов, Ю.Г. Драгунов, К.В. Фролов и др. М.: Наука, 2003, 440 стр.

5. Лукасевич Б.И., Трунов Н.Б., Драгунов Ю.Г., Давиденко С.Е. Парогенераторы реакторных установок ВВЭР для атомных электростанций. М.: ИКЦ «Академкнига», 2004.

6. Н.Б. Трунов, Б.И. Лукасевич, В.В. Сотсков, С.А. Харченко. Прошлое и будущее горизонтальных парогенераторов. Вопросы атомной науки и техники. Серия: «Обеспечение безопасности АЭС», вып. 17. Реакторные установки с ВВЭР. Подольск, 2007, с. 15-34.

7. С.Л. Лякишев, Н.Ф. Коротаев, В.В. Денисов, С.А. Харченко. Пути предотвращения повреждений коллекторов парогенератора ПГВ-1000М в зоне сварного соединения №

8. Вопросы атомной науки и техники. Серия: «Обеспечение безопасности АЭС», вып. 21. Реакторные установки с ВВЭР. Подольск, 2008, с. 69-74.

9. Трунов Н.Б., Давиденко С.Е., Попадчук В.С., Давиденко Н.Н., Березанин А.А., Гуцев Д.Ф., Ловчев В.Н., Усанов Д.А. Современное состояние проблемы управления ресурсом парогенераторов АЭС с ВВЭР. «Теплоэнергетика». №3, 2011, с. 6-10.

10. Бергункер В.Д., Трунов Н.Б., Денисов В.В. Анализ состояния ПГ АЭС с ВВЭР по данным ВТК. Шестой международный семинар по горизонтальным парогенераторам, Подольск, март 2004г.

11. Бергункер В.Д. Целостность теплообменных труб вертикальных и горизонтальных парогенераторов. «Теплоэнергетика». №3, 2011, с. 47-53.

12. Хелске Ю. Парогенераторы реакторов ВВЭР-440 АЭС «Ловиза». Материалы конференции «45 лет безопасной эксплуатации АЭС с ВВЭР». НВАЭС, 24-25 сентября 2009г.

13. В.С. Попадчук, Н.Б. Трунов, С.И. Брыков и другие. Обоснование рекомендаций по обеспечению проектного ресурса теплообменных труб парогенератора типа ПГВ-1000МКП. «Теплоэнергетика». №3, 2011, с. 11-21.

14. N. Trunov, S. Davidenko, V. Grigoriev, V. Popadchuk, S. Brykov, G. Karzov. WWER steam generators tubing performance and aging management. Proceedings of PLIM+PLEX conference, Paris, 2006.

15. Трунов Н.Б., Рыжов С.Б., Давиденко С.Е. Горизонтальные парогенераторы: проблемы и перспективы. «Теплоэнергетика». №3, 2011, с. 2-5.

16. Исследование распределения солей в водяном объеме парогенератора ПГВ-100М с модернизированными системами раздачи питательной воды и продувки / Козлов Ю.В., Свистунов Е.П., Таранков Г.А., Сааков Э.С. и др.- Электрические станции, 1991, №9 с.30-32.

17. Горбуров В.И., Стукалов В.М., Хлебников А.А. Взаимосвязь гидравлики и распределения примесей в элементах барабанных котлов. Часть 1// Теплоэнергетика 1999 №6. С. 45-50.

18. Горбуров В.И., Стукалов В.М., Хлебников А.А. Взаимосвязь гидравлики и распределения примесей в элементах барабанных котлов. Часть 2// Теплоэнергетика.1999. №8. С.59-61.

19. Горбуров В.И., Зорин В.М. Моделирование на ЭВМ гидродинамики водяного объема парогенератора ПГВ-1 ООО//Теплоэнергетика. 1994. №5. С.22-29.

20. Горбуров В.И., Зорин В.М, Каверзнев М.М., Хаански М. О ступенчатом испарении в паропроизводящих установках // Теплоэнергетика. 1997. №3. С. 55-58.

21. Особенности гидродинамики водяного объема парогенератора ПГВ-1000М / Титов В.Ф., Козлов Ю.В., Корольков Б. М. и др. Электрические станции. 1993. №9 с.25-30.

22. Исследование гидродинамики парогенератора ПГВ-1 ООО / Агеев А.Г., Васильева Р.В., Дмитриев А.И., Таранков Г.А.и др. Электрические станции. 1987. №6. С. 19-23.

23. О концентрации растворимых примесей в водяном объеме парогенератора ПГВ-100 / Д.Ф. Гуцев, Ю.В. Козлов, A.B. Некрасов и др. //Теплоэнергетика. 1987. № 12. С. 54-57.

24. Промышленные теплохимические испытания парогенератора ПГВ-1000М / Н.Б. Эскин, A.C. Григорьев, Л.А. Сиряпина и др.// Электрические станции. 1990. №4. С. 27-31.

25. Харитонов Ю.В., Брыков С.И., Трунов Н.Б. Прогнозирование накопления отложений продуктов коррозии на теплообменных поверхностях парогенератора ПГВ-1000М // Теплоэнергетика. 2001. №8. С 20-22.

26. Macbeth R.Y. Harwell. AERE-R705, AERE-R711, 1971.

27. Мамет В.А., Мартынова О.И. Процессы «хайд-аут» (местного концентрирования) примесей котловой воды парогенераторов АЭС и их влияние на надежность работы оборудования//Теплоэнергетика. 1993. №7. С. 2-7.

28. Хлебников A.A., Горбуров В.И. Распределение примесей по кипящему объему в переходных процессах//Теплоэнергетика. 2002. №2. С. 71-73.

29. Маргулова Т.Х., Зорин В.М., Горбуров В.И. Совершенствование внутрикорпусных устройств парогенератора ПГВ-1000 //Теплоэнергетика. 1988. №11. с. 43-47.

30. Модернизация систем водопитания и продувки парогенераторов ПГВ-1000 / Е.П. Свистунов, Ю.В. Козлов, Г.А. Таранков и др. // Энергетика и электрификация. Сер. атомные электростанции. Отечественный производственный опыт. 1991, вып. 6. С.8-13.

31. Горбуров В.И., Зорин В.М., Рассохин Н. Г. И др. Об организации ступенчатого испарения в парогенераторной установке АЭС с ВВЭР-1000 // Теплоэнергетика. 2001, №12. С.29-30.

32. Выбор и оптимизация режима продувки парогенераторов Калининской АЭС / C.B. Щелик, Н.Б. Шестаков, И.Н. Ботомолов // Сборник трудов Международного семинара по горизонтальным парогенераторам. ФГУП ОКБ «Гидропрогресс». 2006.3-5 Октября, г. Подольск.

33. Стырикович М.А., Полонский B.C., Циклаури Г.В. Тепломассообмен и гидродинамика в двухфазных потоках атомных электрических станций. М.: Наука, 1982.

34. Водные режимы тепловых электростанций (обычных и атомных) /Под ред. Т.Х. Маргуловой М.: Энергия, 1965 с.384

35. Сиряпина Л.А., Маргулова Т.Х. Повышение эффективности продувки парогенераторов АЭС с ВВЭР //Теплоэнергетика. 1984. №2. С. 59-60.

36. Стырикович М. А., Маргулова Т. X. О тепловой схеме мощных блоков закритических параметров в связи с требованиями водного режима // Теплоэнергетика. 1965, №7. С. 9-12.

37. Сотников А.Ф. Эффективность продувки парогенераторов ПГВ-1000 // Теплоэнергетика. 1988, №5. С.66-67.

38. Сиряпина Л.А., Маргулова Т.Х. Совершенствование организации очистки продувочной воды парогенераторов АЭС с ВВЭР // Теплоэнергетика. 1985, №4. С. 7071.

39. Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции. М.: Атомиздат, 1994. С.360

40. Гидродинамика погруженных дырчатых щитов парогенераторов АЭС / Р.В. Васильева, И.С. Дубовский, А.Г. Агеев и др.// Электрические станции. 1986. №8. С.12-15.

41. Петров А.Ю., Жуков А.Г. Оптимизация продувки парогенераторов в переходных режимах II Материалы IV Международной конференции «Повышение эффективности производства электроэнергии». Новочеркасск. 2003, с. 70-75.

42. Петров А.Ю., Жуков А.Г. Модернизация парогенераторов энергоблока №1 Волгодонской АЭС II Материалы 21 заседания международной рабочей группы по модернизации АЭС (РГМ АЭС), Волгодонск. 2002. С.1-14.

43. Давыденко H.H., Трунов Н.Б., Сааков Э.С. и др. Теплохимические испытания парогенератора энергоблока №3 Калининской АЭС II Теплоэнергетика. 2007. №12. С.37-46.

44. Ю. В. Харитонов, С. И. Брыков, Н. Б. Трунов. Прогнозирование накопления отложений продуктов коррозии на теплообменных поверхностях парогенератора ПГВ-1000М // Теплоэнергетика 2001. №11. С. .

45. Брыков С.И., Архипов О.П., Сиряпина Л.А., Мамет В.А. Опыт проведения химическихпромывок парогенераторов АЭС с ВВЭР-1000 в период ППР // Теплоэнергетика. 1999. №6. С. 23-25.

46. Архипов О.П., Брыков С.И., Банюк Г.Ф., Замфираки Н.В. Опыт проведения химических промывок парогенератора ПГВ-1000 при расхолаживании реакторной установки // Теплоэнергетика.2000. №2. С. 53-56.

47. Катковский С.Е. Процессы выброса и прятанья примесей в парогенерирующих устройствах АЭС и ТЭС. Дисс. канд. техн. наук. М., 2002г.

48. Хлебников A.A. Пространственное распределение примесей в парогенерирующем оборудовании АЭС и ТЭС в стационарных и переходных процессах. Дисс. канд. техн. наук. М. ,2001 г.

49. Горбуров В.И., Иванов C.B., Кужаниязов О.С., Забабурин А.И. Гидродинамика теплоносителя и поведение примесей в КМПЦ РБМК в период останова блока // Известия вузов. Ядерная энергетика, №1, 2010. с.128-137.

50. Иванов C.B. Совершенствование регламента проведения продувки в режимах останова блока с РБМК на основе динамики распределения примесей. Дисс. канд. техн. наук. М.,20010г.

51. Иванов C.B., Горбуров В.И. Поведение примесей в объеме кипящей среды оборудования АЭС и ТЭС // Теплоэнергетика. №5. 2010. С. 74-78.

52. Горбуров В.И., Иванов C.B., Горбуров Д.В., Зройчиков H.A., Будько И.О. Распределение примесей в парогенерирующем оборудовании АЭС и ТЭС // Атомная энергия, том 108, вып. 2, 2010. С. 86-91.

53. Джахан Фарниа Г.Р. Моделирование пространственного распределения примесей в парогенерирующих каналах оборудования АЭС и ТЭС. Дисс. канд. техн. наук. — М., 2005г.

54. Будько И.О. Разработка и натурное экспериментальное обоснованиеэксплуатационного процесса выведения нерастворенных примесей из парогенераторов АЭС с ВВЭР. Дисс. канд. техн. наук. Подольск, 2011г.

55. Будько И.О., Горбуров В.Н., Кутдюсов Ю.Ф., Трунов Н.Б., Петров А.Ю., Сальников A.A., Жуков А.Г. Способ работы парогенератора блока атомной электростанции. Патент на изобретение № 2250411. 2005г.

56. Будько И.О., Горбуров В.И., Кутдюсов Ю.Ф., Трунов Н.Б., Хлебников A.A. Способ работы парогенератора с горизонтальным пучком труб ядерной паропроизводящей установки энергетического блока атомной электростанции. Патент на изобретение № 2228488, 2004г.

57. Будько И.О., Кутдюсов Ю.Ф., Горбуров В.И., Рясный С.И. Новая технология продувки парогенераторов АЭС // Электрические станции. № 2, 2011, с. 7-11.

58. Будько И.О., Горбуров В.И., Кутдюсов Ю.Ф., Трунов Н.Б., Петров А.Ю., Сальников A.A., Жуков А.Г., Маркелов В.И. Расходомер. Патент на изобретение № 2399161.2004г.

59. Будько И.О., Горбуров В.И., Кутдюсов Ю.Ф., Трунов Н.Б., Петров А.Ю., Сальников A.A., Жуков А.Г., Маркелов В.И. Расходомер. Свидетельство на полезную модель № 35429. 2004г.

60. Зорин М.В., Горбуров В.И. Об организации водного режима в паропроизводящих установках / Теплоэнергетика. 2000. №6. С.41-45.

61. Регламент ведения продувки парогенераторов блока №1 Волгодонской АЭС. М.: НИЦЭ «Центрэнерго». 2000г. С.56.

62. Будько И.О., Горбуров В.И., Кутдюсов Ю.Ф., Трунов Н.Б., Хлебников A.A. 28222. Горизонтальный парогенератор энергоблока атомной электростанции. Свидетельство на полезную модель № 28222, 2003г.

63. Горбуров В.Н., Кутдюсов Ю.Ф., Будько И.О., Петров А.Ю., Жуков А.Г., Трунов Н.Б.

64. Результаты комплексных теплохимических испытаний парогенератора №2 энергоблока №1 Волгодонской АЭС / Теплоэнергетика. 2006. №9. С.10-15.

65. Отчет № УВ.ОТ.08.2007.ЦЭ. «Анализ результатов теплохимических испытаний энергоблоков №1 Ростовской АЭС и №3 Калининской АЭС» М.: НИЦЭ «Центрэнерго». 2007.

66. Маргулова Т.Х., Мартынова О.И. Водные режимы тепловых и атомных электростанций. М.: Высшая школа, 1981.

67. Краснов A.M., Ещеркин В.М., Шмелев В.Е. и др. Процессы концентрирования растворенных примесей теплоносителя («хайд-аут») на исследовательском реакторе ВК-50//Теплоэнергетика. 2002, №7. С. 18-23.

68. Лукашов Ю.М. О поведении продуктов коррозии железа в водно-паровом тракте ТЭС / Известия СКНЦ ВШ. Технические науки. 1990. №4. С.3-6.

69. УВ.ОТ.05.06.ЦЭ. М„ НИЦЭ «Центрэнерго», 2006г., 27с.