Система контроля и автоматизации процесса подготовки отработавшего ядерного топлива к сухому хранению тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.13, кандидат наук Маликов, Тимофей Борисович

• Маликов, Тимофей Борисович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Маликов, Тимофей Борисович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1 Анализ существующих технологических систем подготовки контейнеров с ОЯТ к сухому хранению

1.1 Обзор технологий перевода ОЯТ на сухое хранение

1.2 Контейнеры GNB и система подготовки ОЯТ РБМК-1500 к сухому хранению Игналинской АЭС

1.3 Система осушки контейнеров Oerlikon Leybold Vacuum

1.4 Контейнеры Duke Engineering & Services и система подготовки ОЯТ ВВЭР к сухому хранению Запорожской АЭС

1.4.1 Полное дренирование и сушка МГК

1.4.2 Вакуумная сушка МГК

1.5 Сушка ОЯТ нагретым газом и смешанные методы

1.6 Сопоставление различных систем перевода ОЯТ на сухое хранение

1.7 Выводы

2 Система подготовки и перевода ОЯТ РБМК-1000 Ленинградской АЭС на сухое хранение

2.1 Описание транспортного упаковочного комплекта ТУК-109 и контейнера УКХ-109

2.2 Концепция технологической системы подготовки ОЯТ РБМК-1000 к сухому хранению

2.3 Технологический процесс подготовки контейнеров УКХ-109

2.4 Постановка задачи по системе подготовки ОЯТ РБМК-1000 к сухому хранению Ленинградской АЭС

2.5 Выводы

3 Экспериментальные исследования процесса ваккуумного осушения МБК с ОЯТ

3.1 Анализ технологического процесса подготовки

3.1.1 Тепловое состояние МБК на момент начала процесса осушки

3.1.2 Выбор методов моделирования процессов вывода влаги из МБК

3.2 Описание стенда СМ-Э332

3.2.1 Описание конструкции стенда

3.2.2 Оборудование осушки и откачки газов

3.2.3 Контейнер с имитаторами ОЯТ

3.2.4 Система электропитания и измерения стенда

3.2.5 Методика проведения экспериментов на стенде СМ-Э332

3.2.6 Экспериментальная проверка проектных технологических решений на стенде СМ-Э332

3.3 Модернизация стенда СМ-Э332

3.3.1 Доработанная технологическая система стенда

3.3.2 Система экспериментальных измерений и регистрации информации

3.3.2.1. Состав оборудования

3.3.2.2. Программное обеспечение измерительного комплекса

3.4 Отработка процесса вакуумной осушки и контроля остаточного влагосодержания

3.4.1 Анализ технологического процесса осушки и контроля

3.4.2 Исследование технологии вакуумного осушения по методике вЫВ

3.4.3 Алгоритм проведения процесса осушения МБК

3.4.4 Программа экспериментальных исследований и методика проведения экспериментов

3.4.5 Методика контроля остаточного влагосодержания

3.4.6 Экспериментальная проверка алгоритма и процесса контроля остаточного влагосодержания

3.5 Результаты экспериментальных исследований

3.5.1 Адаптация технологического процесса для использования в автоматизированной системе управления

3.5.2 Рекомендации по модернизации технологической системы подготовки СМ-647

3.6 Выводы

4 Автоматизированная система подготовки УКХ-109 к сухому хранению

4.1 Описание технологической системы подготовки УКХ109 к сухому хранению Ленинградской АЭС

4.1.1 Описание технологической системы СМ-647 Ленинградской АЭС

4.1.2 Подсистема контроля герметичности СМ-637

4.1.3 Расположение системы подготовки в здании ХОЯТ

4.1.4 Описание технологического процесса подготовки УКХ109 к сухому хранению

4.2 Программно-аппаратная реализация автоматизированной системы управления подготовкой УКХ109 к сухому хранению

4.2.1 Структура автоматизированной системы

4.2.2 Программная реализация алгоритма

4.2.3 Взаимодействие блоков логического управления

4.2.4 Хранение данных

4.2.5 Средства ЧМИ

4.2.6 Работа автоматизированной системы подготовки

4.3 Оптимизация процессов управления технологической системой

4.3.1 Производительность автоматизированной системы подготовки

4.3.1.1. Временные характеристики технологического процесса

4.3.1.2. Организация параллельных процессов подготовки

4.3.2 Поддержание давления в конденсаторе

4.3.2.1. Уменьшение диаметра условного прохода клапана путем замены клапана

4.3.2.2. Снижение перепада давления на регулирующем клапане

4.3.2.3. Повышение точности позиционирования привода

4.4 Выводы

5 Подтверждение характеристик автоматизированной системы подготовки

УКХ-109 к сухому хранению в составе комплекса ХОЯТ ЛАЭС

5.1 Внедрение автоматизированной системы подготовки УКХ109 к сухому хранению на Ленинградской АЭС

5.2 Экспериментальные режимы с использованием контейнера-имитатора СМ-845

5.2.1 Описание контейнера-имитатора СМ-845

5.2.2 Экспериментальное подтверждение режимов осушки УКХ-109

5.2.3 Измерение влажности газовой среды

5.3 Работа автоматизированной системы при подготовке УКХ-109 с ОЯТ

5.3.1 Ход процесса осушки УКХ-109 с ОЯТ

5.3.2 Результаты работы системы в подготовки в период опытной эксплуатации

5.4 Выводы

Заключение

Список литературы

Список сокращений и условных обозначений

Приложение А Исходные данные для расчета теплового состояния МБК

Приложение Б Система экспериментальных изменрений и перечень измеряемых

параметров СЭИ стенда СМ-Э332

Приложение В Конструкция контейнера стенда СМ-Э332 и схема размещения

Состав СЭИ стенда СМ-Э332 после модернизации

Алгоритм осушки и контроля влагосодержания МБК

Размещение технологического оборудования подготовки СМ-647

в здании ХОЯТ Ленинградской АЭС

Приложение Ж Внешний вид КТС системы автоматизированного управления

Граф диспетчеризации постов подготовки

Нодализационная схема расчета в среде РК КОРСАР

Модель системы регулирования

Перечень экспериментов, проведенных на системе СМ-647 с

датчиков Приложение Г Приложение Д Приложение Е

Приложение 3 Приложение И Приложение К Приложение Л

использованием иммитатора СМ-845

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Система контроля и автоматизации процесса подготовки отработавшего ядерного топлива к сухому хранению»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время хранение отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) является серьезной проблемой атомной энергетики многих стран мира, в том числе и России. Наиболее перспективным способом обращения с ОЯТ является его переработка и замыкание топливного цикла. Сегодня такой процесс реализован только для топлива реакторов типа БН-600 и ВВЭР-440 на базе ПО «Маяк» и завода РТ-1. Для остальных типов реакторов преобладает «отложенное» решение, которое заключается в размещении топлива в хранилищах различного типа. Основным местом хранения топлива являются приреакторные и пристанционные хранилища «мокрого» типа. Несмотря на довольно широкое распространение хранилищ такого типа, они имеют существенные недостатки, связанные с возможностью протечек, коррозионного разрушения ОТВС, кроме того они требуют постоянного отвода тепла во внешнюю среду. Само хранилище требует постоянного, достаточно серьезного обслуживания, и экономических затрат, а его ограниченные возможности по мере эксплуатации энергоблоков рано или поздно исчерпываются. Срок хранения ОТВС в таких хранилищах ограничен. Авария, связанная с обесточиванием приреакторного хранилища на 4 энергоблоке АЭС «Фукусима-1» (Япония) в 2011 году [1, 2], показала опасность такой формы хранения ОЯТ. В связи с этим на первый план выдвигается задача повышения безопасности и надежности хранения отработавшего ядерного топлива, которая решается за счет освобождения пристанционных хранилищ и перевода ОЯТ на «сухой» способ хранения.

Сегодня наиболее остро стоит проблема освобождения хранилищ российских АЭС с реакторами типа РБМК-1000, как наиболее старых из отечественного парка атомных реакторов. Например, станционные хранилища Ленинградской АЭС, даже при уплотненной загрузке, заполнены практически полностью. Аналогичная ситуация складывается и на Курской АЭС.

Для решения проблемы обращения с отработавшим топливом Минатомом России была принята программа перевода ОЯТ атомных станций на длительное сухое хранение [3]. В рамах этой программы предусматривается решение целого ряда задач, в числе которых - разработка контейнеров, предназначенных для хранения и транспортировки ОЯТ, а также создание необходимой технологической инфраструктуры для перевода топлива на сухое контейнерное хранение.

В соответствии с приказом Министра атомной промышленности Российской Федерации [4] головным предприятием по созданию контейнеров для хранения и перевозки ОЯТ назначено Конструкторское Бюро Специального Машиностроения (ОАО «КБСМ»), которое в кооперации с другими предприятиями России создало целое семейство металлобетонных контейнеров (МБК) различного назначения [5] в том числе УКХ-109 (упаковочных комплектов

хранения) для ОЯТ РБМК-1000. Контейнеры прошли полный цикл испытаний и признаны полностью отвечающими нормам безопасного хранения и транспортировки ОЯТ в РФ и требованиям МАГАТЭ.

Создание необходимой технологической инфраструктуры [6] велось одновременно с разработкой МБК. Эта инфраструктура включает в себя следующие этапы технологического процесса:

- разделку отработавших тепловыделяющих сборок ОЯТ и их загрузку в контейнер [7];

- герметизацию МБК;

- контроль влажности газа и осушение МБК с ОЯТ, контроль герметичности уплотнений

контейнера, заполнение внутреннего обьема контейнера инертным газом [8];

- транспортировку контейнера к месту хранения [9].

Конечной целью данных операций является размещение топлива во внутренней полости контейнера, где созданы необходимые условия, как по газовому составу, так и по влажности среды. Требования к герметичности контейнера и составу газовой среды определены из условий обеспечения целостности ТВЭЛов, их оболочек, а также сохранности уплотнителей разъемных элементов и внутренних конструкций контейнера в течение всего гарантийного срока хранения топлива (50 лет).

Актуальность работы

Актуальность данной работы обусловлена тем, что перевод отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) с мокрого, пристанционного, на сухое хранение замыкает цепочку обращения с ОЯТ, которую проектировщики закладывали при создании АЭС с РБМК-1000. Впервые в России для реакторов РБМК-1000 такой перевод реализован на Ленинградской АЭС с помощью отечественных контейнеров типа УКХ-109. Одним из элементов внедренной на ЛАЭС технологии является процесс подготовки таких контейнеров с топливом к сухому хранению, который включает целый комплекс различных операций по осушке, контролю влажности и герметичности. Ввиду большого влияния этого процесса на безопасность хранения ОЯТ, задача выбора и обоснования методов контроля параметров важных для безопасности, а также создание современного оборудования для подготовки УКХ-109 с ОЯТ РБМК-1000 к хранению, была выделена в отдельное направление исследований в рамках отраслевой программы [3].

В качестве предмета исследования выступает технологический процесс подготовки и контроля контейнеров с отработавшим ядерным топливом к сухому хранению, методы контроля остаточного влагосодержания и их программно-аппаратная реализация.

Цслыо работы являются исследования на крупномасштабном стенде проектного технологического процесса, метода осушки и контроля МБК с ОЯТ РБМК-1000, экспериментальное подтверждение характеристик процесса, разработка программно-

технического комплекса для автоматизации процессов подготовки и контроля, исследования технологического процесса при работе с ОЯТ. Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести исследования проектного технологического процесса осушки и контроля МБК с точки зрения возможности достижения заданных параметров;

- на основе результатов исследования выработать предложения по изменению технологической системы и разработать методы вакуумного осушения и контроля применительно к использованию в автоматизированной системе управления;

- разработать и внедрить автоматизированный программно-технический комплекс управления технологической системы подготовки и контроля МБК с ОЯТ РБМК-1000 к сухому хранению для Ленинградской АЭС;

- подтвердить характеристики разработанной технологической системы подготовки и контроля Ленинградской АЭС, работающей под управлением автоматизированного комплекса;

- проанализировать работу автоматизированной системы подготовки и контроля МБК Ленинградской АЭС в процессе опытной эксплуатации с ОЯТ.

Методы и средства исследования: при решении поставленных задач использовались средства физического и математического моделирования, теории тепломассообмена, теории автоматизированных систем управления, алгоритмов и ЧМИ, технологии разработки программного обеспечения.

Достоверность результатов диссертационного исследования подтверждена соответствующим метрологическим обеспечением экспериментов, большим объемом экспериментальных данных. Состав и влажность газовой среды во внутренней полости контейнера контролировалась неоднократными измерениями с использованием аттестованных приборов службами ЛАЭС и ФГУП «ГХК» как в ходе экспериментальных исследований на стенде, в процессе функционирования автоматизированной технологической системы подготовки на Ленинградской АЭС, так и после транспортировки контейнеров к месту хранения ОЯТ.

Научная новизна

1. Разработана и экспериментально обоснована методика осушки и контроля остаточного влагосодержания во внутренней полости контейнеров с ОЯТ РБМК-1000 с «сухим» способом загрузки и ампульной упаковкой топливных сборок. Показана независимость предложенного метода контроля от начального объема воды в контейнере и остаточного энерговыделения ОЯТ.

2. Предложен метод поддержания давления в конденсаторе с использованием регулирующего клапана с частотным управлением асинхронным двигателем электромеханического привода.

3. Впервые в отечественной практике разработан и внедрен программно-технический комплекс автоматизированного управления процессом подготовки к «сухому» хранению и контроля контейнеров с ОЯТ РБМК-1000.

Практическая ценность и реализация результатов работы

1. На основе полученных экспериментальных данных разработаны рекомендации, которые использованы при проектировании технологической системы подготовки МБК УКХ-109 с ОЯТ РБМК-1000 для Ленинградской и Смоленской АЭС.

2. Разработан и внедрен на Ленинградской АЭС автоматизированный программно-технический комплекс, обеспечивающий проведение всего технологического процесса подготовки и контроля УКХ-109 к сухому хранению в автоматизированном режиме.

3. Выполнена экспериментальная проверка режимов осушки УКХ-109 с ОЯТ с использованием штатного оборудования СМ-647 и автоматизированной системы СМ-821 на Ленинградской АЭС с электрообогреваемыми имитатором ОЯТ. На основе указанных экспериментальных работ, а также на основе данных, полученных в процессе опытной эксплуатации системы СМ-647, определены оптимальные режимы технологического процесса осушки и контроля, которые будут использованы при эксплуатации комплексов перевода ОЯТ на сухое хранение на других АЭС.

На защиту выносятся

1. Результаты экспериментального исследования и обоснования режимов осушки и контроля остаточного влагосодержания, выполненных на стенде СМ-Э332 с использованием полномасштабного электрообогреваемого контейнера, а также результаты оптимизации режимов поддержания параметров технологического процесса.

2. Автоматизированный программно-технический комплекс СМ-821 управления подготовкой УКХ-109 с ОЯТ РБМК-1000 к сухому хранению, реализующий разработанные в результате экспериментальных исследований методики подготовки и контроля.

3. Методика регулирования давления в конденсаторе при сверхмалых расходах.

4. Результаты опытно-промышленной эксплуатации системы подготовки УКХ-109 с ОЯТ РБМК-1000 на Ленинградской АЭС.

Апробация материалов диссертации

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на российских и международных научно-технических конференциях и семинарах:

1. IV Международный ядерный форум "Безопасность ядерных технологий: обеспечение безопасности при транспортировании радиоактивных материалов ", г. Санкт Петербург, 2009г

2. Научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов атомной отрасли «КОМАНДА-2009», г Санкт-Петербург, 2009 г.

3. Заседание рабочей группы «Росэнергоатом» по проблемам сухого хранения ОЯТ РБМК, МИФИ, г. Обнинск, 2010 г.

4. 8-ая международная научно-практическая конференция по атомной энергетике «Безопасность, эффективность, ресурс» МНПК ПАЭ-8, г. Севастополь - Ласпи, Украина, 2010 г.

5. 9-ая международная научно-практическая конференция по атомной энергетике «Безопасность, эффективность, ресурс» МНПК ПАЭ-9, г. Севастополь - Ласпи, Украина, 2011 г.

6. 8-ая международная научно-техническая конференция «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики», г. Москва, 2012 г.

7. Научно-техническая конференция Результаты и перспективы внедрения технологии контейнерного хранения и вывоза ОЯТ РБМК. Ленинградская АЭС, г. Сосновый Бор, 23-24 августа 2012 г.

8. Х1-ая международная специализированная выставка «Автоматизация», Санкт Петербург, 2013 г., Конкурс докладов журнала «Автоматизация в промышленности».

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах из них 2 в рецензируемых журналах рекомендованных ВАК. Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Личный вклад автора в полученные результаты

Автор диссертационной работы принимал непосредственное участие в постановке задач и проведении экспериментальных исследований на стенде СМ-Э322, оснащении его средствами измерений и автоматизации научных исследований. Являлся автором концепции автоматизированной системы управления СМ-821, а также руководил работами по созданию аппаратного, программного и алгоритмического обеспечения. Кроме этого, при непосредственном участии автора выполнялись работы по внедрению технологии подготовки УКХ-109 с ОЯТ и проведению экспериментальных исследований на Ленинградской АЭС, а также сопровождение опытно-промышленной эксплуатации автоматизированной системы.

Вклад автора в эти работы на Ленинградской АЭС отмечены благодарностью Генерального директора ОАО «Концерн «Росэнергоатом», а также благодарственными письмами от других организаций, участвовавших в создании комплекса перевода на сухое хранение ОЯТ ЛАЭС. Внедрение результатов исследования подтверждено «Справкой о внедрении» предоставленной «Филиалом концерна Росэнергоатом Ленинградской атомная

станция» и «Актом об использовании результатов исследования в проектировании системы» предоставленном ОАО «Конструкторским бюро специального машиностроения».

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Диссертация содержит 158 страниц текста, в том числе 66 рисунков и 18 таблиц и 11 приложений.

Краткое содержание работы

В первой, обзорной главе представлена краткая характеристика нескольких вариантов реализации технологии подготовки к хранению контейнеров с отработавшим ядерным топливом. Приведен сравнительный анализ различных технологий перевода ОЯТ на сухое хранение и контроля остаточного влагосодержания.

Во второй главе приведено описание конструкции отечественных контейнеров УКХ-109, проектной методик контроля и подготовки контейнера к хранению. Кроме этого, в этой главе представлена проектная технологическая система подготовки и методика контроля остаточного влагосодержания. Так же в главе сформулированы задачи, поставленные перед диссертационным исследованием.

Третья глава посвящена детальному анализу результатов экспериментального исследования процессов вакуумной осушки на стенде СМ-Э332. Приведены решения по усовершенствованию стенда, внедрению многоканального измерительно-вычислительного комплекса. Рассмотрены результаты экспериментов, показан принцип контроля остаточной влажности среды в МБК, выполнен анализ технологического процесса с точки зрения его автоматизации.

В четвёртой главе приведены результаты работ по созданию комплекса технических средств автоматизированной системы управления подготовкой ОЯТ к сухому хранению и ее внедрение на Ленинградской АЭС. Представлены структура, состав ПТС, приведены основные решения по автоматизации технологического процесса. Рассмотрены способы повышения производительности процесса подготовки и поддержания давления в конденсаторе.

В пятой главе изложены результаты внедрения и экспериментальной отработки технологии вакуумной осушки и контроля влагосодержания с использованием штатной технологической системы СМ-647 на Ленинградской АЭС, а также результаты работы системы с реальным топливом. Приведена методика и результаты контрольных измерений влажности газовой среды внутренней полости УКХ-109 с ОЯТ.

1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПОДГОТОВКИ КОНТЕЙНЕРОВ С ОЯТ К СУХОМУ ХРАНЕНИЮ

Сухой способ хранения ОЯТ общепризнанно является наиболее безопасной технологией длительного хранения и транспортировки [10]. Однако это выполняется только в случае точного соблюдения установленных требований по герметичности контейнеров хранения, газовому составу среды в полости МБК и сё влажности. Последний параметр наиболее актуален, так как влияет на механическую целостность ОТВС и безопасность хранения ОЯТ из-за возможности образования взрывоопасных концентраций водорода. Условия хранения топлива в сухих хранилищах различного тина определены целым рядом нормативных документов. В зависимости от разрешенных сроков хранения МБК с ОЯТ существенно варьируются и требования к газовой среде контейнеров.

1.1 Обзор технологий перевода ОЯТ на сухое хранение

В соответствии с [11] контейнеры с ОЯТ назначенным сроком хранения 50 лет должны соответствовать следующим требованиям:

Состав газовой среды в полости хранения ОЯТ аргон, азот

Влажность газа в полости хранения ОЯТ г/м3 < 20

л /

Герметичность уплотнений м Па/сек 10"

Достижение данных параметров входит в понятие подготовки МБК с ОЯТ к сухому хранению и должно контролироваться в ходе технологического процесса при помощи обоснованных методик. Для измерения натекания через разъемные соединения контейнера используется гелиевые течеискатели, а для заполнения полости применяют газы с нормируемыми параметрами по примесям и влажности. Наиболее сложным параметром, с точки зрения контроля и достижения, является именно влажность, так как хранение ОЯТ после выгрузки из реактора возможно только под слоем воды из-за высокого уровня тепловыделения и радиации. Срок хранения топлива в воде перед переводом его на контейнерное хранение составляет не менее 10 лет.

Для перевода топлива на сухое хранение, его сначала нужно загрузить в контейнеры. На сегодняшний день наибольшее распространение получила так называемая «мокрая» технология загрузки ОЯТ в МБК [12]. При таком способе загрузки ОЯТ контейнер погружается непосредственно в бассейн выдержки, и топливо загружается в него под слоем воды. На момент начала процесса подготовки, во внутренней полости МБК содержится ~ 4...6 м воды. Такой способ наиболее удобен для ОЯТ реакторов типа ВВЭР и БН. Однако использование этой технологии для ОЯТ РБМК-1000 невозможно. Это связано с тем, что длина ОТВС реакторов

РБМК-1000 более 10 метров. Такие размеры ОТВС не позволяют создать контейнер, который, с одной стороны, отвечал бы требованиям безопасности, а с другой стороны, транспортировка контейнера была бы возможна по железной дороге. Поэтому перед загрузкой топлива реакторов РБМК-1000 в контейнер от ОТВС отрезают хвостовик, а так же производят резку несущего элемента подвески на участке стыковки верхней и нижней групп TBC. Это позволяет унифицировать габаритные размеры контейнеров для реакторов разных типов. Так как резка подвески под слоем воды затруднена нз-за образования взвесей, то для выполнения этой операций используют защищенную «сухую» камеру с фрезерным отрезным станком. В эту камеру ОТВС подается только для резки, а весь остальной процесс идет в штатном режиме под слоем воды. Такой процесс был реализован при выводе из эксплуатации Игналипской АЭС [13].

В России для перевода ОЯТ РБМК-1000 на контейнерное хранение была предложена «сухая» технология. При этом технологическом процессе топливо извлекается из бассейна хранения и при помощи фрезерного станка в специальной защищенной камере производится резка подвески ОТВС. Затем ОЯТ при помощи манипуляторов загружается в сухой контейнер. После загрузки топлива в МБК его герметизируют и выполняют процедуру осушки и контроля.

Существует два наиболее распространенных способа вывода влаги из ОЯТ. Первый, это продувка топлива потоком горячего сухого газа (например, азота или гелия). Этот способ можно использовать, если топливо допускает значительный нагрев в процессе осушки и возможен прямой контакт нагретого газа с топливом.

Альтернативой продувки является вакуумный способ, при котором в контейнере хранения или специальном технологическом отсеке создаются условия, при котором за счет понижения давления вода превращается в пар и утилизируется в конденсаторе. Этот способ предпочтителен, потому что не вызывает сильного перегрева топлива, а также позволяет выводить влагу из застойных зон в конструкции ОТВС и контейнера, дополнительный прогрев которых трудно осуществить. Однако при вакуумной осушке топлива также существует опасность перегрева топлива из-за ухудшения условий отвода тепла. Поэтому предельная длительность нахождения топлива в условиях пониженного давления всегда лимитирована и должна учитываться в технологии вакуумного осушения. Вывод влаги из МБК осуществляют при помощи специальных вакуумных систем, в задачу которых входит создание в полости необходимого разряжения и последующую конденсацию выведенной влаги. Схемы систем вакуумирования условно можно разделить на две группы [14].

В первой схеме, которую можно условно назвать «контейнер-насос-конденсатор», среда, выводимая из МБК, поступает в вакуумный насос, а затем в конденсатор. Так как в этом случае через насос проходит весь пар, который образуется в МБК, насос должен обладать достаточно

высокой производительностью и иметь возможность откачивать влажную среду. Конденсатор в этой схеме работает при атмосферном давлении и охлаждается проточной водой.

По второй схеме, которую можно назвать «контейнер-конденсатор-насос», конденсатор установлен до насоса. При этом пар, поступающий из контейнера, в основном конденсируется в конденсаторе, а насос откачивает только неконденсирующиеся газы. При таком подходе требования к производительности и влагостойкости насоса существенно ниже. Однако конденсатор должен иметь закрытую конструкцию и возможность принять некоторый объем выводимой воды из контейнера в собственный резервуар. В конденсаторе и резервуаре должна поддерживаться температура, обеспечивающая надежную конденсацию воды при пониженном давлении. Обычно для охлаждения оборудования используют специальные холодильные агрегаты, обеспечивающие температуру в конденсаторе в пределах 0...5 °С. Такая температура соответствует понижению давления среды в МБК до 1 кПа.

Возможны также и комбинированные схемы, которые содержат два конденсатора. Причем на начальном этапе осушки работает конденсатор перед насосом, а но мере понижения давления включается конденсатор за насосом. Переключение конденсаторов производится оператором или автоматически по давлению на входе в насос.

Контроль влагосодержания в полости контейнера с ОЯТ производится различными методами, которые зависят от технологии вывода влаги. Чаще всего это метод измерения влажности продувочных газов или манометрический способ при вакуумной осушке. Контроль герметичности уплотнений производят при помощи гелиевых течеискателей. Рассмотрим различные варианты построения технологических систем подготовки контейнеров с ОЯТ к сухому хранению.

1.2 Контейнеры GNB и система подготовки ОЯТ РБМК-1500 к сухому хранению И г на л и иск ой АЭС

Представляет интерес комплекс перевода ОЯТ РБМК-1500 на сухое хранение, который был реализован на Игналинской АЭС [15, 16] (совместная разработка компаний GNB, Германия, а также НПО ЦКТИ и ОАО ЦКБМ (Российская Федерация)). Для хранения топлива использовались контейнеры типа CASTOR и CONSTOR [17,18], Общий вид которых представлен на рисунке 1.1. Разделка ОЯТ велась в специальной сухой камере. Загрузка топлива в контейнеры производилась «мокрым» способом под слоем воды.

Система подготовки состоит из следующих основных частей:

- устройства вакуумной сушки;

- фильтра;

- конденсатора;

- газовых баллонов;

- клапанов;

- контрольных приборов;

- блока управления устройства вакуумной сушки.

После загрузки топлива и герметизации внутренней крышки контейнер извлекался из бассейна и подавался на площадку подготовки. Основная масса воды выводилась из контейнера через отверстия дренажа, после чего они герметизировались. Далее выполнялась осушка [19], контроль герметичности и заполнение контейнера инертными газами. Технологическая схема комплекса подготовки приведена на рисунке 1.2.

Подключение системы осушки к полости контейнера выполнялось через верхнюю крышку при помощи гибкого рукава. Для очистки откачиваемой среды из контейнера использовался аэрозольный фильтр. Конденсат сливался в мерную емкость и далее спускался в трап ЖРО. Газы, откачиваемые из контейнера, удалялись через спецвентиляцию.

Рисунок 1.2 - Технологическая схема подготовки контейнеров к хранению

Игналинской АЭС

Осушка выполнялась при помощи «Устройства вакуумной сушки контейнеров» (УВСК) фирмы ВАЬ2Е118, которое выполнено по схеме «контейнер-насос-конденсатор». Для вакуумирования системы использовались два роторно-лопастных вакуумных насоса типа

Рисунок 1.1 - Контейнеры САвТСЖи СОСТОЯ

иЫ0120А суммарной производительностью 240 м /ч. Эти насосы использовались в течение всего технологического цикла осушки, как на начальном этапе, так и при создании контрольного разряжения в контейнере. Утилизацию влаги обеспечивал конденсатор с водяным охлаждением.

Конструкция УВСК выполнена в виде моноблока, снабженного колесиками для перемещения. К системам подачи сред и утилизации УВСК подключается при помощи гибких шлангов. В состав устройства входят датчики с регистрирующими приборами, а также клапаны с дистанционным управлением. Управление последовательностью операций технологического процесса осуществляется вручную. Параметры технологического процесса, контрольные значения, временные интервалы приведены в технологических картах, которые отслеживаются и фиксируются оперативным персоналом вручную. Отключение насосов при достижении необходимого давления и закрытие клапанов на входных магистралях насосов производится автоматически по достижению необходимого давления в контейнере.

Осушка контейнера производится по следующему алгоритму. При помощи вакуумных насосов в полости контейнера снижают давление до величины 0.6... 1.0 кПа, после чего перекрывают линию откачки и фиксируют рост давления по прибору ЛРС2 (рисунок 1.2). Контроль остаточного влагосодержания проводился следующим образом. Если в течение 2 часов прирост давления в МБК составит менее 300 Па, то считалось, что нормативное влагосодержание достигнуто и процесс завершается. Если прирост давления составит более 300 Па, то цикл вакуумнрования повторяется.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Маликов, Тимофей Борисович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Д-р Тадаши Нарабаяси, Университет Хоккайдо, Япония Использование опыта, полученного после аварии на АЭС «ФУКУСИМА-ДАЙИЧИ», для обеспечения безопасности АЭС во всем мире// Сборник пленарных и секционных докладов 8-ой международной научно-технической конференции «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики» г. Москва — 2012г.

2. АЭС Фукусима// Атомная энергетика/ ГНУ «Объединенный институт энергетических и ядерных исследований СОСНЫ» республика Беларусь// информационный билютень. 2011.-№4-5

3. Приложение к Постановлению Правительства Российской Федерации № 1029 от 23 октября 1995 г.

4. Приказ Минатома России № 142 от 24.апреля. 1995г.

5. Комплект транспортный упаковочный для хранения и транспортирования ОЯТ АЭС с реакторами РБМК-1000. Технический проект. ТУК-104 СбООВО. КБСМ, СПб-1999г.

6. Комплекс работ по научно-техническому обоснованию «сухого» хранения облученного ядерного топлива АЭС. Обоснование технологии сухого хранения ОТВС РБМК-1000 в двухцелевых металлобетонных контейнерах.: отчет НИР. Контракт № 6.02.19.19.02.862 от 17.01.2002. ВНИИНМ, Москва, - 2002г.

7. Отделение разделки ОТВС и загрузки ОЯТ в МБК, Технологический процесс и комплекс оборудования. Пояснительная записка к техническому проекту. 1621-00-0005 ПЗ. ЦКБМ. СПб-2001г.

8. Средства осушки УКХ-104, УКХ-109. Исходные данные. 11 с. Исх. № 54/16-2932 от 13.08.99, КБСМ, СПб - 1999г.

9. Транспортно-технологическое оборудование для обращения с ТУК-104 на ЛАЭС. Технический проект. Пояснительная записка СМ-597 ПЗ-1. КБСМ, СПб. — 1999г.

10. Отчет о результатах совещания МАГАТЭ по вопросам сухого хранения ОЯТ реакторов ВВЭ-РБМК/ ФГУП МКЦ «Нуклид». СПб - 2002г.

11. Комплекс работ по научно-техническому обоснованию сухого хранения облученного ядерного топлива АЭС. Отчет о НИР, ФГУП ВНИИНМ им. A.A. Бочвара, М. — 2002г.

12. Калинкин В.И., Крицкий В.Г., Токаренко А.И., Тихонов Н.С., Размашкин Н.В. и др., Хранение отработавшего ядерного топлива энергетических реакторов. Препринтное издание. ОАО «Головной институт «ВНИПИЭТ», СПб — 2009

13. Penkov V., Poskas P.. INPP experience with CASTOR and CONSTOR casks loading. // Proc. ОПАЕА Workshop "Dry Spent Fuel Storage Technology" St. Petersburg, Russian, June 10-14, 2002. International Atomic Energy Agency, Vienna, Austria, June 2002.

14. Лыков M.B. Сушка в химической промышленности// Издательство «Химия», М.- 1963. -429с.

15. Jan-Christian Lewitz. Interim Spent Fuel Storage Facility for INPP, Lithuania// Prepared lecture at KTG Sachsen/ NUKEM Technologies 2011 Berlin.

16. Пеньков В.. Опыт обращения с отработавшим ядерным топливом на Игналинской АЭС. // Материалы 3-ей Межд. выст. и конф. «Радиационная безопасностьлранснортнрование радиоактивных материалов», СПб — 31 окт. - 4 нояб. 2000. — с.62-65.

17. Dr. Ralf Peters, Dr. Rudolf Diersch, Mr. Allen Jack, Mr. George Jobson, GNB CONSTOR-spent nuclear fuel storage and transport cask system WM'99 Conference, USA 1999

18. Зубков А.А. Разработка и расчетно-экспериментальное обоснование металлобетонных контейнеров и контейнеров повышенной вместимости для хранения и транспортирования сборок российских энергетических реакторов: дис. канд. техн. наук. 05.14.03 //Зубков Анатолий Андреевич СПб - 1999г. - 229с.

19. Инструкция по эксплуатации установки вакуумной сушки внутренних полостей защитных контейнеров после загрузки ОЯТ на блоках 1, 2 Игналинской АЭС. // Письмо филиала концерна «Росэнергоатом» Ленинградская АЭС, вх. № 10/457 от 17.01.2003 г.

20. Large W. S., Sindelar R L. Review of Drying Methods for Spent Nuclear Fuel //Westinghouse Savannah River Company Savannah River Site Aiken, South Carolina 2008 WSRC-TR-97-0075

21. Применение вакуумных систем Oerlikon Leybold Vacuum в технологическом процессе осушения контейнеров для сухого долгосрочного хранения ОЯТ. /Электронный ресурс/ Режим доступа: http://www.leybold.ru/vacuum application spent nuclear fuel.html

22. Филиппова М. С., Перелет Т. И., Перспективы захоронения и утилизации отработанного ядерного топлива на атомных электростанциях Украины инж. (НТУУ «КПИ») Вюник НТУУ «КП1». СерЫ «Прництво». - 2009.

23. Система вакуумной сушки. Инструкция по эксплуатации. 00.КМ.ИЭ.01.Г ЗН. Министерство топлива и энергетики Украины ГП "НАЭК "Энергоатом", ОП "Запорожская АЭС", СКМ, - 2010.

24. Патент RU (11) 2364964 (13) С1 Металлобетонный контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива

25. Д-р Уильям Вудворд. Технологии сухого хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива и высокоактивных отходов компании Holtec International.//

Презентация АтомЭкепо - 2011 /Электронный ресурс/ Режим доступа: http://\v\v\v.atomic-energy.ru/presentations/33116

26. Костюченко А.Н., Мытарев A.B. Опыт разработки автоматизированных систем контроля и управления для объектов ядерного топливного цикла. //ООО «НПФ «Сосны»/ Материалы Международной школы-семинара по ядерным технологиям "Черемшанские чтения" Димитровград 24-27 апреля 2012-с 111...117

27. Филиппова Ю.Ю., Беспалов В.Н . Шестаков Ю.М. ,Обращение с ОЯТ на АЭС ОАО «Концерн Росэнергоатом» Материалы конференции МНТК-2012 .М — 2012г. -С.454...459

28. Комплект РКД «Комплект упаковочный для хранения ОЯТ реакторов РБМК-1000» УКХ-109.С600 Описание контейнера УКХ-109 ОАО КБСМ, СПб - 2001 г

29. Отделение разделки ОТВС и загрузки ОЯТ в МБК. Технологический процесс и комплекс оборудования. Пояснительная записка к техническому проекту. 1621-00-0005 ПЗ, ЦКБМ. СПб.-2001г.

30. Правила безопасности при транспортировании радиоактивных материалов НП-053-04 2004г.

31. Средства осушки УКХ-104, УКХ-109. Исходные данные. // ОАО КБСМ, СПб-1999- 11с.

32. Средства осушки упаковочных комплектов для хранения ОЯТ. // Технический проект. Пояснительная записка. СМ-647 ПЗ, ОАО КБСМ, СПб, - 2005- 61 с.

33. Гуськов В.Д., Коротков Г.В., Воронцов В.В., Марейчева Т.А. ОАО «КБСМ» Методология контроля герметичности металлобетонных контейнеров для ОЯТ// Материалы международной конференции «Стратегия безопасности использования атомной энергии» СПб - 17.01.2007 /Электронный ресурс/ режим доступа: http://www.proatom.ru/modules.php?file=print&name=News&sid=786

34. Чуновкина А.Г. Отчет об аттестации «Методики контроля герметичности разъемных соединений ТУК-109 манометрическим методом»// ФГУП ВНИИМ им. Д.И Менделеева, СПб-2008г.

35. Средства осушки упаковочных комплектов для хранения ОЯТ. // Технический проект. Руководство по эксплуатации. СМ-647 РЭ, ОАО КБСМ, СПб - 2005г. - 35 с.

36. Карякин Ю.Е. и др. Выполнение расчетов количества влаги в контейнере после загрузки в отделении разделки, а также количества испаряющейся влаги на ОТВС в горячей камер обоснование количества влаги// Отчет о НИР СПбГПУ, СПб - 2010г.

37. Средства осушки упаковочных комплектов для хранения ОЯТ ТЗ.456.26-99. Техническое задание ОАО КБСМ - 1999 г.

38. Обоснование длительного сухого хранения ОТВС РБМК-1000 в двухцелевых металлобетонных контейнерах. Отчет о НИР/ ГНЦ РФ ВНИИНМ им. A.A. Бочвара, М. — 2000г.

39. Астафьева В.О. Моделирование процессов теплообмена и анализ температурного состояния ТВЭЛов в период загрузки отработавшего ядерного топлива РБМК в контейнер : дис. канд. техн. наук 01.04.14./ Астафьева Вера Олеговна - СПб. 2006 г. -145с.

40. Мигров Ю.А., Иванов М.Б., Иванова В.О. Вариантные расчетные анализы режимов осушения ТУК МВК с ОЯТ РБМК-1000 с использованием дополнительного подогрева. // Техническая справка, инв. № Т-1180, НИТИ, г. Сосновый Бор - 2003г.

41. Иванов М.Б. Обоснование режимов вакуумного осушения контейнеров с отработавшим ядерным топливом РБМК-1000 на основе расчетного моделирования процессов тепломассообмена, дис. канд. техн. наук 05.14.03/ Иванов Михаил Борисович СПб — 2006 г.

42. Steinberner U. and Reineke H.H., Turbulent buoyancy convection heat transfer with internal heat sources, Proc. Sixth Int. Heat Transfer Conf., Aug., 1978, Toronto, Canada, NC-21, P. 305-310

43. Материалы для металлобетонных контейнеров для длительного хранения и транспортировки ОЯТ. "Материалы, вопросы безопасности энергетических установок" ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» СПб - 2009 /Электронный ресурс/ Режим доступа http://www.crism-prometev.ru/about/activities/container-snf.pdf

44. ANS YS Workbench User's Guide Release 12.1 ANSYS Inc.

45. Расчетно-экспериментапьное обоснование способа осушки внутренней полости МБК, загруженного ампулами с пучками отработавших ТВЭЛов. Отчет НИР № Т-959, НИТИ, Сосновый Бор - 2001 г.

46. Engineering approach for thermal calculation of head transfer in heat released rod bundles cooled by natural convection and radiation, Mikhail Gotovsky, Vladimir Fromzel, International Journal of Energy for a Clean Environment 14(1), 41-68, 2013 r.

47. Проведение опытов на маломасштабной экспериментальной установке и верификация расчетной программы. Техническая справка. //№ Т-930, НИТИ, Сосновый Бор, - 2000 г.

48. Ефимов В.К., Иванов М.Б., Иванова В.О. и др. Расчетно-экспериментальное обоснование способа осушки внутренней нолости МБК, загруженного ампулами с пучками отработавших твэлов. // Отчет НИР, № Т-959, НИТИ, Сосновый Бор, - 2000г.

49

50

51

52

53

54

55.

56

57

58

59.

60,

61.

62.

63.

64.

Протокол технического совещания предприятий ФГУП НИТИ им. А.П. Александрова, ОАО КБСМ и ЛАЭС по вопросу размещения стенда осушки и контроля герметичности СМ-Э332 на территории НИТИ от 12 марта 2001г. вх. № НИТИ 01/ 2071 от 18.04.01. Стенд осушки и контроля герметичности СМ-Э332. Техническое описание и руководство по эксплуатации. СМ-Э332 ТО.ОАО КБСМ, СПб - 2000г. Стенд осушки и контроля герметичности СМ-Э332. Система измерений. Сборочный чертеж. СМ-Э332 С679. ОАО КБСМ, СПб - 2000 г.

Стенд осушки и контроля герметичности СМ-Э332. Программа и методика испытаний. СМ-Э332 ПМ. ОАО КБСМ, СПб - 2000 г.

Вакуумный насос 2НВР-5ДМ. Пластинчато-роторный. Техническая документация. ОАО «ВакуумМаш» г.Казань.

Ефимов В.К., Черный О.Д. Разработка предложений по системе экспериментальных измерений стенда СМ-Э332. Технические предложения № Т-1024, НИТИ, Сосновый Бор

- 2002г.

Ефимов В.К., Черный О.Д., Иванова В.О. и др. Опытно-экспериментальная отработка технологии подготовки МБК к длительному хранению ОЯТ. Отчет НИР, № Т-1310, НИТИ, г. Сосновый Бор - 2004г.

Ефимов В.К. Программа экспериментальных исследований на стенде осушки и контроля герметичности СМ-Э332. № 2167-ОТ по учету ЛАС, г. Сосновый Бор - 2003 г. 8000 Series User's Manual Ver 2.0 ICPDAS CO LTD 2003г

Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. — 9-е изд., перераб. и доп. - М.: «Высшая школа», 1996. - 638 с.

Краткий справочник по физике. Енохович A.C. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1976.-288с.

LabView 7 User Manual National Instrument 1998

Физические величины: Справочник. - М .; Энергоатомиздат, 1991 г. - 1232 с. Антипов Б.Н., Дубинский В.Г., Кудрявцев Д.А.. Методы моделирования процессов осушки трубопроводов и оборудования КС после гидроиспытаний. "Двигатель" М — № 5(59) -2008 г

Карякин Ю.Е. и др. Выполнение расчетов тепловых режимов контейнера с ОЯТ в режиме вакуумной осушки // Отчет о НИР/ СПбГПУ СПб - 2011г.

Мигров Ю.А. Ефимов В.К. Маликов Т.Б. и др. Обоснование эксплуатационных режимов вакуумной осушки УКХ-109 на экспериментальном стенде СМ-Э332// Отчет о НИР/ № Т

- 1473, НИТИ, г. Сосновый Бор - 2006

65. Ривкин C.JI., Александров A.A. Теплофизические свойства воды и водяного пара. - М.: Энергия, - 1980.-414 с.

66. Экспериментальное обоснование технологии вакуумной осушки ОЯТ реактора РБМК-1000 при переводе на сухое хранение/ Ефимов В.К., Маликов Т.Б., Мигров Ю.А. и другие// 36ipiniK наукових праць Севастопольського нащонального ушверситету ядерно'1 енерги та промисловостк Севастополь Украина. — № 36 - с.30-41

67. Экспериментальное обоснование технологии вакуумной осушки отработанного ядерного топлива реактора РБМК-1000 / Ефимов В.К., Маликов Т.Б., Мигров Ю.А., Самусь C.B., Черный О.Д. // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета) - № 24(50) -2014г. - С. 67...72.

68. Экспериментальные исследования на стенде СМ-Э332 процессов вакуумной осушки МБК с ОЯТ РБМК-1000/ Ефимов В.К., Маликов Т.Б, Мигров Ю.А. и др.// ФГУП НИТИ им. А.П. Александрова: Годовой отчет 2005 год. СПб. ООО «НИЦ «Моринтех», 2006 - с. 154-160.

69. Обоснование регламента осушки упаковочного комплекта хранения с отработавшим топливом ректора РБМК-1000/ Ефимов В.К., Маликов Т.Б., Мигров Ю.А и др.// НИТИ им. А.П. Александрова: Годовой отчет. 2006 год. СПб. ООО «НИЦ «Моринтех», 2007 - с. 157-170.

70. Преобразователи давления измерительные САПФИР-22ЕМ Руководство по эксплуатации НКГЖ.406233.025 РЭ НПО Элемер - 2006г.

71. Пигарев В.Е., Архипов П.Е. .Холодильные машины и установки кондиционирования воздуха://Учебник для техникумов и колледжей./ Маршрут, Москва 2003. — 424 с

72. Техническое задание к договору №1-26043/25191 от 10.04.2006г. между ОАО КБСМ и Филиалом ОАО «Концерн «Росэнергоатом» «Ленинградская атомная станция»

73. Экспериментальное обоснование технологии вакуумной осушки отработавшего ядерного топлива ОЯТ РБМК-1000 при переводе с «мокрого» на «сухое» хранение/ Маликов Т.Б., Мигров Ю.А., Ефимов В.К., Самусь C.B.// Научно-технический сборник «Испытания и исследования ЯЭУ», ООО «Литография» 2012, с. 147-155.

74. Техническое задание к договору №1-24058 от 21.05.2004г. между ОАО КБСМ и Технологическим филиалом ОАО «Концерн «Росэнергоатом»

75. Справка о внедрении результатов диссертационной работы Маликова Т.Б. №747/К1 ОАО КБСМ, СПб-2014

76. Комплект РКД «Средства осушки упаковочных комплектов для хранения ОЯТ» СМ-647.Сб00Рабочий проект СМ-647 ОАО КБСМ - 2001г.

77. Технические условия Клапан КПЛВ.493144.003-94 ТУ ПКТИ «Атомармпроект» 2011 г.

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88,

89

90

91,

92,

Технические условия Электроприводы ЭПАС по ТУ 3791-001-49149890-2003 ПКТИ «Атомармпроект» 2011г..

В. Д. Гуськов, Г. В. Короткое, Ю. П. Гаринов. Контроль герметичности разъемных соединений упаковок с ОЯТ УКХ-109 манометрическим методом / Приложению к журналу Безопасность жизнедеятельности. М. - 2009. - № 4.

Гелиевый масс-спектрометрический течеискатель со встроенным компьютером ТИ1-30./ Руководство по эксплуатации ТФИЯ 406239.016-01 РЭ // ОАО «Завод «Измеритель» С Петербург.

Ленинградская АЭС зд.428 Планы на отм 0.000, +3.600 ПМ-20506-3 ФГУП «ГП ВНИПИЭТ» 2004г.

Автоматизированная система подготовки СМ-821 Исходные данные ОАО КБСМ 2005г. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ №2013661969. Программный комплекс «Автоматизированная система управления подготовкой упаковочного комплекта хранения (УКХ) к сухому хранению» /Маликов Т. Б., Самусь С. В., Потапкин М. О.

Ефимов В.К. Маликов Т.Б. Концепция автоматизации процессов контроля герметичности , осушки и заполнения инертными газами.Отчет инв. №Т-1449 НИТИ г. Сосновый бор - 2006 г.

Рабочий проект «Автоматизированная система подготовки УКХ-109» СМ-821.С600 ОАО КБСМ СПб - 2007 г.

Рабочий проект ЛКВШ 07.801.0000.00 Программное обеспечение АСУП УКХ-10 ФГУП НИТИ им. А.П. Александрова Сосновый бор - 2007г.

Маликов Т.Б., Потапкин М.О. и др Создание автоматизированной системы подготовки МБК с ОЯТ на Ленинградской АЭС М. «Автоматизация в промышленности» - №2 -2013г.

SIM ATI С HIGraph для S7-300/400 Руководство, Выпуск 02, Siemens AG

Туккель Н. И., Шалыто А. А. SWITCH-технология - автоматный подход к созданию

программного обеспечения «реактивных» систем //Программирование. - 2001. — № 5 -

с.45-62.

Кларк Э., Грамберт О., Пелед Д. Верификация моделей программ: Model Checking. М.: МЦНМО. - 2002

SIMATIC HMI WinCC V6.0 О Руководство пользователя Выпуск 04/03 Siemens AG 2003 Комплект транспортный упаковочный для хранения и транспортирования ОЯТ реакторов РБМК-1000 Руководство по эксплуатации Комплект упаковочный для хранения ТУК-109 РЭ1 ОАО КБСМ-2001г.

93. Тепловой расчет транспортного упаковочного комплекта ТУК-109 при введении технологии разделки ОТВС без кантования нижнего пучка ТВЭЛов (ПТ) Г.В. Короткое, В.Я. Фетисов инв. №325/15 ОАО КБСМ 2012г.

94. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. 3-е изд Справочник / Под ред. М. О. Штейнберга. — 3-е изд., М.: Машиностроение - 1992 г.

95. PK КОРСАР/ВЗ Руководство пользователя. ФГУП НИТИ им А.П. Александрова Per. № Т-2430 - 2010 г.

96. XDS-35 instruction manual А703-01-880 Edvarls Limited Edvarls

97. Патрахин B.A., Кравец M.A. Особенности реализации алгоритмов регулирования библиотеки PID Control LabVIEW 2003 "ХОЛИТ Дэйта Системе", «ПиКАД: Промышленные измерения, контроль, автоматизация, диагностика» г. Киев №3-4 — 2003 -C26-30

98. Тверской Ю.С., Маршалов Е.Д., Оптимизация характеристик регулирующих органов в системах автоматического управления, г. Иваново ,«Вестник ИГЭУ» -№ 4 - 2010 г.

99. Phoenix Contacn Одиночное реле - REL-MR- 24DC/21 - 2961105 Техническое описание

100. Контакторы, реле управления. Аппараты защиты электродвигателей, Технический каталог ООО ABB. Часть 2 - 2010

101. Шашкин С. Электрический исполнительный механизм как объект управления// Контроль и автоматика. Н.Новгород - №2 - 2008г. - с. 3-9

102. Шегал Г.Л., Короткое Г.С.. Электрические исполнительные механизмы в системах управления М. Энергия. - 1968 - 160с

103. Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов B.C. Электрические машины и микромашины Учебник для ВУЗ 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1990. - 528 е.:

104. Марков А. В. Элементы и устройства систем управления Конспект лекций в 2-х частях Минск БГУИР -2011

105. Электроприводы AUMA многооборотные, типа SA(R)1 Технические условия ТУ 3791003-38959426-2007

106. Преобразователь SINAMICS G120C Руководство по эксплуатации Издание 01/2011, микропрограммное обеспечение 4.4 01/2011, Siemens AG

107. Гуськов В.Д., Давиденко Н.Н, Зозуля В.М., Маликов Т.Б. Автоматизированная система управления подготовкой УКХ-109 к сухому хранению Сборник докладов IV международного ядерного форума, СПб - 2009 г. - с. 97-101

108. Акт о внедрении результатов диссертационной работы Маликова Т.Б. г. Сосновый Бор. Ленинградская АЭС №А-62/14 от 18.11.2014г.

109

110

111

112

113,

114

115

116

117

118

119

120

121

122,

123,

Внедрение технологии вакуумной осушки МБК с ОЯТ РБМК-1000 на Ленинградской атомной станции/ Ефимов В.К., Зозуля В.М. Лесников A.B., Маликов Т.Б. и другие// 36ipnnK наукових праць Севастопольського нацюналыюго ушверситету ядерноТ енерги та промисловость Севастополь Украина - № 42 - с.32-40.

Благодарность Генерального директора ОАО «Концерн Росэнергоатом» Романова Е.В. приказ 561/к от 21.08.2012.

Благодарственное письмо. ОАО «КБСМ» №421/12 от 20.08.2009 г.

Автоматизированная система управления СМ-821. Программа методика испытаний СМ-821 ПМ1 ОАО КБСМ -2003г

Маликов Т.Б. Участие в техническом сопровождении проведения ПНР системы СМ-821 «под нагрузкой» Отчет №Т-2133 НИТИ - 2012г

Общее положения обеспечения безопасности атомных станций ОПБ - 88/97НП-001-97 (ПНАЭ Г-01-011-97)

В.К. Ефимов, Т.Б.Маликов, Ю.А. Мигров. Программа-методика проведения экспериментальных работ по определению оптимальных технологических режимов и предельных параметров вакуумного осушения УКХ-109 с использованием стенда СМ-845 и применением штатных систем СМ-647 и СМ-821 № Т-1930 НИТИ - 2010г Автоматизированная система управления СМ-821. Исходные данные. ОАО «КБСМ» -2002г.

Средства осушки упаковочных комплектов для хранения ОЯТ. Руководство по эксплуатации СМ-647 РЭ ОАО КБСМ -2003г.

Ефимов В.К. Маликов Т.Б. и др. Участие в выполнении работ по отработке алгоритма вакуумного осушения УКХ-109 с учетом применения штатных систем СМ-647 и СМ-821 Отчет НИР, № Т-2036, НИТИ, г. Сосновый бор - 2010г.

Систем электропитания стенда СМ-845 Руководство по эксплуатации. ЛКВШ 09.802.0000.00 РЭ, НИТИ, г Сосновый Бор - 2009г

Преобразователи температуры и влажности измерительные РОСА-10. Руководство по эксплуатации НКГЖ.414614.001 РЭ.

Ефимов В.К. Маликов Т.Б. и др. Разработка, внедрение и авторское сопровождение аппаратно-программного комплекса автоматизированной системы контроля технологического процесса разделки ОТВС и загрузки ОЯТ в МБК. Отчет НИР № Т— 2036, НИТИ, г. Сосновый Бор - 2011г.

Протокол результатов анализов состава газовой среды в полости УКХ-109 №118 от 27.02.2012г., №119 от 06.03.2012г„ № №120 от 09.03.2012г. ХЦ ЛАЭС. Аналитический отчет 212-25-07-01/195 от 06.06.2014 ГКХ г. Железногорск

124. Маликов Т.Б. «Техническое сопровождение комплекса технических средств и программного обеспечения АСУП УКХ-109 (СМ-821) к сухому хранению» Аннотационный отчет, № Т-2102, НИТИ, г. Сосновый Бор - 2011

125. Маликов Т.Б. «Техническое сопровождение комплекса технических средств и программного обеспечения АСУП УКХ-109 (СМ-821) к сухому хранению» Аннотационный отчет, № Т-2281, НИТИ, г. Сосновый Бор - 2012

126. Маликов Т.Б. «Техническое сопровождение комплекса технических средств и программного обеспечения АСУП УКХ-109 (СМ-821) к сухому хранению» Аннотационный отчет, № Т-2573 НИТИ, г. Сосновый Бор - 2013

ОЯТ

ПО «Маяк»

ФГУП

РТ-1

ВВЭР-440

БН-600

АЭС

РБМК-1000

УКХ-109

МБК

МКП

ТВЭЛ

хоят

СНП

сэи

отвс

птвс

МАГАТЭ ВНИИМ

СМ-Э332 НПО цкти

ОАО ЦКБМ

СМ-647

СМ-821

СМ-650А.

СМ-637 ПТ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Отработавшее ядерное топливо

ФГУП «Производственное объединение Маяк», г. Озерск, Челябинской обл., Федеральное государственное унитарное предприятие

Перерабатывающий комплекс энергетического ОЯТ входящий в состав ПО «Маяк»

Водо-водяной энергетический реактор (электрическая мощность 440 МВт) Энергетический реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем Атомная электрическая станция

Реактор большой мощности канальный (электрическая мощность 1000 МВт) Упаковочный комплект хранения

Металлобетонный контейнер для перевозки и хранения ОЯТ Межкрышечное пространство

Тепловыделяющий элемент — главный конструктивный элемент активной зоны ядерного реактора

Хранилище отработавшего ядерного топлива Спирально навивная прокладка система экспериментальных исследований Отработавшая тепловыделяющая сборка Половинка ОТВС реактора РБМК-1000 Международное агентство по атомной энергии

Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии имени Д.И.Менделеева, г. Санкт Петербург

Экспериментальный стенд по отработке режимов осушки МБК Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова, г. Санкт Петербург Центральное Конструкторское Бюро Машиностроения, г. Санкт Петербург Технологическая система подготовки МБК Ленинградской АЭС Автоматизированная система управления подготовкой УКХ-109 Ленинградской АЭС

Автоматизированная система управления подготовкой УКХ-109 Смоленской АЭС

Система контроля герметичности УКХ-109 Ленинградской АЭС Половинка тепловыделяющей сборки

БН Энергетический реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем

ВБК Вентилируемый бетонный контейнер

ЗАЭС Запорожская АЭС (Украина)

СВС Система вакуумной сушки Запорожской АЭС

МГК Многоместная герметичная корзина Запорожской АЭС

СПГО Система принудительной газовой осушки

ТВС Тепловыделяющая сборка

УКХ-121 Упаковочный комплект хранения для твердых радиоактивных отходов

КБСМ Конструкторское бюро специального машиностроения, г. Санкт Петербург

ЗДК Защитный демпфирующий комплект

ТУК Транспортно-упаковочный комплект

МКП Межкрышечное пространство

НИТИ Научно-исследовательский технологический институт, г. Сосновый Бор

CFD Computational fluid dynamics — Вычислительная гидродинамика

УП Устройство присоединительное

ПКГ Прибор контроля герметичности

DN Условный проход

ИВК Измерительно-вычислительный комплекс

АЦП Аналогово-цифровой преобразователь

ЭВМ Электронно-вычислительная машина

GNS (GNB) Производственная фирма, Германия, занимается производством металлобетонных

контейнеров для АЭС

ШИМ Широтно-импульсная модуляция

ПР Пороговый регулятор

ПИД Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор — устройство в

управляющем контуре с обратной связью.

ЛПУ Локальный пульт управления

ТСП Термосопротивление платиновое

IP55 Исполнение корпуса, в соответствии с системой классификации степеней защиты оболочек электрооборудования от проникновения твёрдых предметов и воды (международный стандарт IEC 60529, DIN 40050, ГОСТ 14254-96).

ТП Технологический процесс

АРМ Автоматизированное рабочее место

ЛВС локальная вычислительная сеть

ПЛК Программируемый логический контроллер

чми Человеко-машинный интерфейс

БЛУ Блок логического управления

БД База данных

ДУ Дистанционное управление

АУ Автоматическое управление

ПНР Пуско-наладочные работы

ПСИ Приемосдаточные испытания

ПРИЛОЖЕНИЕ А ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕПЛОВОГО

СОСТОЯНИЯ МБК

• Мощность остаточного тепловыделения, N0CT (кВт) 6.3;

• Масса ОЯТ, Моят (кг) 13000;

• Масса воды в контейнере, Мв (кг) 4300;

• Эффективная теплоемкость ОЯТ, с0Ят (Дж/(кг К)) 320;

• Толщина внешней стенки

- по бетону, Ьб (мм) 410;

- по стали he (мм) 45;

• Толщина внутренней крышки: сталь 12Х18Н10Т, Ькр (мм) 150;

• Плотность стали, рст (кг/мЗ) 7800;

• Теплопроводность стали Дет (Вт/(м К)) 16;

• Теплоемкость стали, сст (Дж/(кг К)) 500;

• структура стенки(боковой и дна)

- внешняя стенка(сталь 09Г2СА-А),мм 10;

- бетон внешний (ОПБСТ В90.В110Д4100), мм 320;

- стакан силовой (сталь 09Г2СА-А), мм 25;

- бетон внутренний (ОПБСТ В90.В80Д3400), мм 80;

- внутренняя стенка(сталь 12X18Н1 ОТ), мм 10;

• Плотность внутреннего бетона, рб (кг/м3) 3400;

• Теплопроводность внутреннего бетона, Хв (Вт/(м К)) 1.7;

• Теплоемкость внутреннего бетона, Сб (Дж/(кг К)) 840;

• Плотность внешнего бетона, рб (кг/м3) 4100;

• Теплопроводность внешнего бетона, Xq (Вт/(м К)) 2.75;

• Теплоемкость внешнего бетона, Сб (Дж/(кг К)) 840;

• Плотность внутренней стали, рст, 1 (кг/мЗ) 7800;

• Теплопроводность внутренней стали Дет, 1 (Вт/(м К)) 16;

• Теплоемкость внутренней стали, сст, 1 (Дж/(кг К)) 500;

• Плотность внешней стали и стакана, рст,2 (кг/мЗ) 7700;

• Теплопроводность внешней стали и стакана, А,ст,2 (Вт/(м К)) 30;

• Теплоемкость внешней стали и стакана, сст,2 (Дж/(кг К)) 500.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б СИСТЕМА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИЗМЕНРЕНИЙ И ПЕРЕЧЕНЬ ИЗМЕРЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ СЭИ СТЕНДА СМ-Э332

А1 — щит силовой; А2...А4 - соединительные ящики; МЫ, ЫЕ2 — насосы вакуумные; В1 - течеискатель; В2, ВЗ - измерители-регуляторы давления; В4 - вакуумметр с преобразователем; ВК1 — термопреобразователь; Р01, Р02, Р05 — датчики давления; ТА1, ТА2 — трансформаторы тока; Р\Щ, — ваттметры; ЯР1, ЯР2 - регуляторы напряжения; Ь1, Ь2 - дроссели фильтра; ЕК1 ...ЕК6 - нагреватели чехла контейнера; ЕК7...ЕК10 - нагреватели ампул

Рисунок 1 - Схема электрооборудования стенда

Таблица 1 - Перечень контролируемых параметров во внутренней полости имитатора МБК

№ п/п Код Параметр и место измерения Датчик Диапазон измерения Погрешность измерения

1 ТА2_ВК51_2340 Температура наружной поверхности ампулы №2 на высоте 2340 мм от днища контейнера

2 ТАЗ_ВК52_2340 Температура наружной поверхности ампулы №3 на высоте 2340 мм от днища контейнера о о

3 ТА1_ВК83_2340 Температура наружной поверхности ампулы №1 на высоте 2340 мм от днища контейнера т о

4 ТА4_ВК54_2340 Температура наружной поверхности ампулы №4 на высоте 2340 мм от днища контейнера С и н

5 ТА2_ВК85_110 Температура наружной поверхности ампулы №2 на высоте 110 мм от днища контейнера сз с Н

6 ТАЗ_ВК56_110 Температура наружной поверхности ампулы №3 на высоте 110 мм от днища контейнера « 3 с; 10...200 °С ±10 °С

7 ТА1_ВК57_110 Температура наружной поверхности ампулы №1 на высоте 110 мм от днища контейнера вэ Н О

8 ТА4_ВК58_110 Температура наружной поверхности ампулы №4 на высоте 110 мм от днища контейнера С о о Р-

9 ТК1_ВК59_3700 Температура внутренней поверхности стенки Й 2

10 ТК2 ВКБЮ 3700 контейнера на высоте 3700 мм от днища О 2

И ТК1_ВК511_2700 Температура внутренней поверхности стенки О. и н

12 ТК2_ВК812_2700 контейнера на высоте 2700 мм от днища I

13 ТК1_ВК513_500 Температура внутренней поверхности стенки г о

14 ТК2_ВКБ14_500 контейнера на высоте 500 мм от днища £

15 ТК1 ВК815 0 Температура внутренней поверхности днища контейнера

16 ТК2 ВК816 0 Пленочный термометр сопротивления типа ТСП-9703-00

17 ТКЗ ВКБП 0 10...200 °С ±10 °С

18 ТЧ_ВК518_3400 Температура поверхности чехла между проводами нагревательных элементов катушки на высоте 3400 мм от днища контейнера

Продолжение таблицы 1

№ п/п Код Параметр и место измерения Датчик Диапазон измерения Погрешность измерения

19 ТЧ_ВК519_2700 Температура поверхности чехла между проводами нагревательных элементов катушки на высоте 2700 мм от днища контейнера Пленочный термометр сопротивления типа ТСП-9703-00 10...200 °С ±10 "С

20 ТЧ_ВК520_1000 Температура поверхности чехла между проводами нагревательных элементов катушки на высоте 1000 мм от днища контейнера

Таблица 2 - Перечень контролируемых параметров в модели технологической системы

№ п/п Код Параметр и место измерения Датчик Диапазон измерения Погрешность измерения

1 Т1 Температура парогазовой среды в магистрали откачки газов Термопреобразователь типа ТТЦ 13-180 (-50...+200 °С) 10...200 °С ±10 °С

2 Т2 Температура охлаждающей воды на входе в конденсатор 4...30 °С ±3

3 РБ1 Абсолютное давление парогазовой среды в магистрали осушки и откачки газов из контейнера Преобразователь давления типа Метран-22ДА-2040-0,25/100 кПа 1... 150 кПа ±0,25 кПа

4 РЭ2 Абсолютное давление парогазовой среды в магистрали осушки и откачки газов на выходе из конденсатора

5 Р05 Абсолютное давление газа в магистрали подачи азота и в межуплотнительном пространстве крышки контейнера Преобразователь давления типа Метран-22ДА-2051-0,25/0,6 МПа 100...500 кПа ±1,5 кПа

6 РЭ6 Давление разрежения газов в магистрали подачи гелия в контейнер Мановакуумметр типа МТИ-1216-0,09 МПа-1 50...70 кПа ±0,9 кПа

7 РТ Абсолютное давление газа в межуплотнительном пространстве крышки контейнера Вакуумметр типа ВТ-3 4...10 Па

8 ЮЛ А Мощность электрического тока нагревателей ампул Ваттметр типа Ц301 0...300 Вт

9 ЮЛ ч Мощность электрического тока нагревателей чехла контейнера 0...7 кВт

10 м сош Масса конденсата в мерном сосуде и в азотной ловушке Мерный сосуд 0...3 кг

ПРИЛОЖЕНИЕ В КОНСТРУКЦИЯ КОНТЕЙНЕРА СТЕНДА СМ-Э332 И СХЕМА РАЗМЕЩЕНИЯ ДАТЧИКОВ

1 - контейнер;

2 - катушка нагревателя;

3 - ампула;

4, 5 - гермовводы;

6 - внутренняя крышка;

7 - клапан внутренней полости;

8 -соединительный ящик;

9 - чехол

Рисунок 1 - Схема контейнера с имитаторами ОЯТ

1 - контейнер;

2 - внутренняя крышка;

3 - гермоввод для подвода электрического тока к нагревателям имитаторов ОЯТ;

4, 6 — гермовводы термодатчиков;

5 — клапан.

Рисунок 2 - Вид сверху на крышку контейнера

0 2300

Рисунок 3 - Схема размещения термодатчиков в контейнере

ВКБЮ В1

Рисунок 4 - Схема размещения термодатчиков на внутренней стенке и днище контейнера

Таблица 1 - Состав СЭИ стенда СМ-Э332 после модернизации

№ п/п Код Параметр и место измерения Датчик Диапазон измерения Погрешность измерения

1 ТА1_2340 Температура наружной поверхности ампулы №1 на высоте 2340 мм от внутренней поверхности днища контейнера Пленочный термометр сопротивлени я типа ТСП-9703-00 0-200 °С ±2 °С

2 ТА2_2340 Температура наружной поверхности ампулы №2 на высоте 2340 мм от внутренней поверхности днища контейнера

3 ТАЗ_2340 Температура наружной поверхности ампулы №3 на высоте 2340 мм от внутренней поверхности днища контейнера

4 ТА4_2340 Температура наружной поверхности ампулы №4 на высоте 2340 мм от внутренней поверхности днища контейнера

5 ТА1110 Температура наружной поверхности ампулы №1 на высоте 110 мм от внутренней поверхности днища контейнера

6 ТА2_110 Температура наружной поверхности ампулы №2 на высоте 110 мм от внутренней поверхности днища контейнера

7 ТАЗ_110 Температура наружной поверхности ампулы №3 на высоте 110 мм от внутренней поверхности днища контейнера

8 ТА4_110 Температура наружной поверхности ампулы №4 на высоте 110 мм от внутренней поверхности днища контейнера

9 ТКВ1_3700 Температура внутренней поверхности стенки контейнера на высоте 3700 мм от внутренней поверхности днища

10 ТКВ2 3700

11 ТКВ1_2700 Температура внутренней поверхности стенки контейнера на высоте 2700 мм от внутренней поверхности днища

12 ТКВ2 2700

13 ТКВ1_500 Температура внутренней поверхности стенки контейнера на высоте 500 мм от внутренней поверхности днища Пленочный термометр сопротивлени я типа ТСП-9703-00 0-200 °С ±2 °С

14 ТКВ2 500

15 таю 1-0 Температура в центре внутренней поверхности днища контейнера

16 ТК02-370 Температура внутренней поверхности днища контейнера в 370 мм от центра Пленочный термометр сопротивлени я типа ТСП-9703-00 0-200 °С ±2 °С

17 ТКОЗ-370 Температура внутренней поверхности днища контейнера на оси 1-Ш в 370 мм от центра

18 ТСН_3460 Температура поверхности чехла на высоте 3460 мм от внутренней поверхности днища контейнера

Я 2

о N

и

О

я -э

и >

я

я ч п

О

п

н >

С5

п

и

О Ч Я

1-й -н

П ■

ц?

и» и>

я

О

о ¡а Я

о\

Продолжение таблицы 1

№ п/п Код Параметр и место измерения Датчик Диапазон измерения Погрешность измерения

19 ТСН_2750 Температура поверхности чехла на высоте 2750 мм от внутренней поверхности днища контейнера Термометр сопротивления типа ТСП-9703-00 0-200 °С ±2 °С

20 ТСН1170 Температура поверхности чехла на высоте 1170 мм от внутренней поверхности днища контейнера

21 THF_YP Температура наружной поверхности фланца клапана внутренней полости контейнера Термопара ХАИ (d=lMM) 0+100°С ±2.5 °С

22 ТКН 4200 Температура наружной поверхности контейнера в 4200мм от пола

23 ТКН 3200 Температура наружной поверхности контейнера в 3200мм от пола

24 ТКН 2200 Температура наружной поверхности контейнера в 2200мм от пола

25 TKHJ200 Температура наружной поверхности контейнера в 1200мм от пола

26 ТКН200 Температура наружной поверхности контейнера в 200мм от пола

27 ТКР-100 Температура крышки контейнера в 100мм от ее центра

28 ТКР-400 Температура крышки контейнера в 400мм от ее центра

29 ТКР-800 Температура крышки контейнера в 800мм от ее центра

30 TFKOUT1 Температура парогазовой среды в магистрали откачки газов на расстоянии 410мм от контейнера Термопара № 319 ХАИ 0-И 00 °С

31 TFK_OUT2 Температура парогазовой среды в магистрали откачки газов на расстоянии 410мм от контейнера Термопара № 344 ХАИ 0-100° С ±2.5 °С

32 TFTO IN Температура охлаждающей воды на входе в конденсатор Термопреобразоват ель типа ТТЦ 13 -180 4-30 °С ±0.3 °с

33 TFTO_COND Температура конденсата

34 TFK1 Температура парогазовой среды в контейнере Термометр сопротивления ТСП-8041 (гр.21) 0-30 °С ±0.5 °С

35 TCJC Температура окружающей среды

36 PAK1 Абсолютное давление парогазовой среды в контейнере Преобразователь давления типа Метран-22ДА-2040 0-100 кПа ±0.25 кПа