Atomerőművi hűtővíz rendszerek Üzemzavari villamosenergia-ellátás

Átírás

1 Atomerőművi hűtővíz rendszerek Üzemzavari villamosenergia-ellátás Boros Ildikó, Dr. Aszódi Attila Atomerőművek március Atomerőművek 1

2 Atomerőművi hűtővíz rendszerek Atomerőművek 2

3 Kondenzátor hűtés, hűtővízellátás Miért speciális atomerőművi kérdés? Mert az elvonandó hőteljesítmény 1000 MW-os gőzerőművi blokknál: atomerőmű: 2000 MW hagyományos földgáztüz. erőmű: MW kombinált ciklus: max MW Mert nagy teljesítményű egységblokkokról (és hatalmas tömegáramokról) van szó -> a legjelentősebb környezeti hatás lehet Mert biztonsági szempontból létfontosságú a hűthetőség! Atomerőművek 3

4 Kondenzátor hűtés, hűtővízellátás Atomerőművek 4

5 Hűtővízellátás Frissvíz-hűtés Hűtőtavas hűtés Nedves hűtőtornyos hűtés Száraz hűtőtornyos hűtés Pl. USA, 104 blokk 60 frissvíz-hűtés 35 nedves HT 9 vegyes rendszer Atomerőművek 5

6 Hűtővízellátás frissvíz-hűtés Gács Iván 1/3-nál nagyobb vízigény: duzzasztás Vízkivételi mű: szűrés, szivattyúzás szabadfelszínű csatorna Csővezetékes szállítás Erőmű G Rekuperációs vízerőmű Frissvíz: folyóból: max. a vízhozam 1/3-a, tengerből: visszafolyás megakadályozása Kondenzátor tisztítás Atomerőművek 6

7 Hűtővízellátás frissvíz hűtés LNQ: legnagyobb víz, az eddig észlelt legnagyobb vízhozam, KNQ: közepes nagy víz, az évi maximumok átlaga, KÖQ: közepes víz, sokévi átlagos vízhozam, KKQ: közepes kisvíz, az évi minimumok átlaga, LKQ: legkisebb víz, az eddig észlelt legkisebb vízhozam Q [m 3 /s] LNQ KNQ nagy vízhozamú év átlagos vízhozam-tartósság KÖQ, átlagos vízhozam kis vízhozamú év T [h/év] Atomerőművek 7 KKQ LKQ Gács Iván

8 Hűtővízellátás frissvíz-hűtés Margulova: Atomerőművek Alacsony hőmérsékletű, nagy mennyiségű frissvíz-forrás kell hozzá Kondenzátorok hátadó felületét ez alapján kell tervezni (pl. UAE) Pl.: török NPP, 1% kimenő P különbség (Fekete-tenger vs. Földközi-tenger) NPP-nél szinte csak ez a szempont számít a telephelyválasztásnál Tengervizes hűtés: komolyabb anyagminőségkövetelmények, de hatékonyabb hűtés (pl. EPR) Korlát kilépő hűtővíz-hőmérsékletre, emiatt több helyen korlátozás USA: környezetvédelmi törvény miatt folyó/tó vizes hűtés kiszorulóban Fukushima I Atomerőművek 8

9 Hűtővízellátás hűtőtavas hűtés Margulova: Atomerőművek Atomerőművek 9

10 Paksi Atomerőmű hatása (erősen kerekített értékek) P BT = 2000 MW (teljesítménynövelés után) elvonandó hőteljesítmény: 4000 MW Duna közepes vízhozama: 2200 m 3 /s Hőmérséklet-emelkedés 0,43ºC lenne teljes elkeveredés után KKQ-nál (850 m 3 /s) > 2ºC De nincs teljes elkeveredés!! Atomerőművek 10

11 Hűtővízellátás frissvíz hűtés Rekuperációs erőmű terve Pakson Az építés óta tervezik Terv: 35 GWh/év, mátrix turbinás megoldással Több erőműben is létezik (Mo-n is) KÁT Atomerőművek 11

12 Hűtővízellátás hűtőtavas hűtés Margulova: Atomerőművek Visszahűtéses rendszer! Előnye: olcsó és egyszerű (Hűtőtoronyhoz képest) lassú párolgás, ezért kisebbek a veszteségek Hűtővízszivattyúk a parti műben vagy gépházban Kivétel és visszavezetés helyét térben szeparálni kell Hátrány: nagy felület, nagy tereprendezési munka, vízveszteségek (szivárgás kb. napi 1 mm, párolgás) Clinton NPP, Illinois, USA Atomerőművek 12

13 Hűtővízellátás hűtőtavas hűtés m be + m cs = m sz + m p + m le + m e m be c be = (m sz + m le + m e ) c m be,min = (m p + m e -m cs )/(1-c be /c meg ) m be m cs m p m le víz tömegmérleg só tömegmérleg ahol c só koncentráció Indexek cs csapadék, sz elszivárgás talajba, p párolgás, le leeresztés, e erőmű felhasználása, meg megengedett Gács Iván m e Erőmű 1 MW e 1 ha szóró-hűtők, cseppelragadás Atomerőművek 13

14 Hűtőtavas hűtés Dél-Ukrán Atomerőmű (Fotó: AA) Atomerőművek 14

15 Hűtőcsatornás hűtés Turkey Point Turkey Point atomerőmű, Florida, FPL A telephelyen 2 nyomottvizes blokk (700 MW) és 2 széntüzelésű blokk (400 MW) üzemel Hűtés: 270 km-nyi mesterséges csatornarendszer (60 m széles csatornák) Hátrány: elsózódó hűtővíz, hőmérsékleti korlátok tarthatatlansága (40 o C a belépő hőmérséklet határérték), hatás az ivóvízbázisra, algásodás Előny: talán a krokodiloknak Atomerőművek 15

16 Hűtővízellátás nedves hűtőtornyos hűtés Gács Iván G Hűtővíz veszteség: Párolgás Cseppelragadás -> töményedés -> leiszapolás pótvíz leeresztés természetes áramlású kényszeráramlású Atomerőművek 16

17 Hűtővízellátás nedves hűtőtornyos hűtés Prairie Island NPP, Minnesota, USA Leibstadt NPP, Svájc Atomerőművek 17

18 Hűtővízellátás nedves hűtőtornyos hűtés Természetes áramlású hűtőtornyok hatékony hűtés nagy levegő-víz érintkezési felülettel (fill) m magasságig Előnyei: kis helyigény Nem szükséges nagy hozamú folyó / frissvíz Biztonsági szempontok Hátránya a beruházási költség Kb. 3% párolgási veszteség (sokkal több, mint frissvíz hűtésnél) Atomerőművek 18

19 eng-hvac.blogspot.com Hűtővízellátás nedves hűtőtornyos hűtés Kényszeráramú hűtőtornyok ventillátorokkal biztosítják a levegőáramot Típusok: Ellenáramú Keresztáramú Jobb hűtés, de 1-1,2%-nyi önfogyasztás Max. 50 m magasak USA középső és nyugati részén (szélsőséges időjárás) Hűtőtornyok 2-5%-kal rontják az erőmű összhatásfokát a frissvízhűtéshez képest Hűtőtornyos hűtés kb. 40%-kal drágább Leiszapolási veszteség Chinon B, Franciaország Atomerőművek 19

20 Hűtővízellátás száraz hűtőtornyos hűtés Gács Iván G G apróbordás hőcserélő pótvíz természetes áramlású kényszeráramlású nedvesített Jelentős energiaigény Alacsony hatásfok Ott alkalmazzák, ahol még nedves hűtőtoronyhoz sincs elegendő frissvíz-ellátás (10%-a az igény a nedves hűtőtornyosnak) Lehetőség még a levegőhűtésű kondenzátor USA-ban és UK-ban kizárva az új atomerőművi blokk projektekből Biztonsági szempontok (LOOP) Atomerőművek 20

21 Kondenzációs hőmérséklet csökkentése Előny: javul a körfolyamat hatásfoka Alacsony hűtővíz-hőmérséklet esetén érdemes csökkenteni a hűtővíz-áramot! Hátrány: nagyobb hűtővíz mennyiség (költség) nagyobb szivattyúzási munka (önfogyasztás) nagyobb kilépési sebesség miatt nő az erózió a kilépési veszteség Atomerőművek 21

22 Környezetvédelmi, társadalmi szempontok A trend a nedves hűtőtornyok alkalmazása Oka: vízvédelmi törvények (hőterhelés miatt ökoszisztéma felborulása, vízi élőlények károsodása vízkivétel miatt) USA: Clean Water Act gyakrolatilag megtiltja az új blokkoknak az édesvizes frissvizes hűtést (és a régebbieknek is néhánynak át kell állni rá) Erőműves szakma vitatja A hűtőtornyos hűtés vízvesztesége nagyobb, mint a frissvíz-hűtésé az intenzívebb elpárologtatás és a nagyobb cseppelragadás miatt (1,8 l/kwh vs. 0,4 l/kwh) Atomerőművek 22

23 Hűtővízellátás - szóróhűtés Előny: kis beruházási költség Hátrány: nagy vízveszteség (szél!) Kondenzátorhűtésre nem alkalmazzák atomerőműben De lehetséges: Biztonsági hűtővízrendszer Csúcshűtés Margulova: Atomerőművek Atomerőművek 23

24 Hűtővízellátás - szóróhűtés Volgodonszk Atomerőművek 24

25 A paksi atomerőmű vízfelhasználása kondenzátor hűtővíz 105 m 3 /s = 378 e m 3 /h biztonsági hűtővíz 3 m 3 /s = 10,8 e m 3 /h technológiai hűtővíz 2 m 3 /s = 7,6 e m 3 /h tüzivíz 0,21 m 3 /s = 0,78 e m 3 /h ivó- és szennyvíz 0,001 m 3 /s = 0,035 e m 3 /h Az Atomerőmű vízforrásai Duna (hűtő- és sótalan víz) Partiszűrésű 30 m-es rétegvíz (tüzivíz) Csámpai m-es rétegvíz (ivóvíz) Atomerőművek 25 25

26 6-os út Paks 3 5 AE vízellátása VITUKI Rt ARGOS Stúdió és Aradi János 6-os út Pécs 1: Hidegvíz csatorna 2: Melegvíz csatorna 3:Parti szűrésű kúttelep 4: Zagymedencék 5: Csámpai vízmű 6: Szennyvíztelep 7: Halastavak 8: Kondor-tó 9: Övárok (átemelő sziv. ház) 10: Faddi betáp 11: Csámpa-patak meder Forrás: PA Atomerőművek 2626

27 A Duna Duna vízhozama: m 3 /s vízszint ingadozás: ~10 m medermélyülés: ~1,5 m / 100 év hossza: 2860 km Atomerőművek 27 27

28 Atomerőművek 28

29 A Duna 2.sz.ábra a Duna vízállásának változása 1.sz.ábra a Duna vízhozama Forrás: PA 3.sz.ábra Vízállásváltozás a Duna Vác- Mohács szakaszán Atomerőművek 29 29

30 Hidegvíz csatorna Feladata: az erőmű részére a szükséges mennyiségű hűtő- és nyersvíz biztosítása. Fő adatok: hvcs. max. kap: 220 m 3 /s LKV: 83,50 mbf LNV : 95,59 mbf hossza: ~ 1400 m fenék szint: 81 mbf Forrás: PA Atomerőművek 30 30

31 Vízkivételi mű Feladata:az erőművi technológiákhoz szükséges vízmennyiség hidegvíz csatornából történő kiemelése, tárolása és fogyasztókhoz való eljuttatása. Forrás: PA Atomerőművek 31 31

32 Atomerőművek 32

33 Kondenzátor hűtővízrendszer Feladata:a turbinák kondenzátoraihoz szükséges mennyiségű és minőségű hűtővíz biztosítása. Forrás: PA Atomerőművek 33 33

34 Hatósági korlátok a Dunába visszavezetett hűtővíz hőfokának és a Duna vízhőfokának különbsége 4 C-os Dunavíz hőfok alatt max. 14 C, 4 C felett max. 11 C lehet, az energiatörő műtárgytól 500 m-re lévő Duna keresztszelvényében a Dunavíz hőmérséklete sehol sem lehet 30 C-nál magasabb Atomerőművek 34 34

35 hidegvízcsatorna melegvíz csóva Duna melegvízcsatorna 1. sz. kőszórás 1.sz. ábra 500 m-s szelvény 2. sz. kőszórás A melegvíz csóva Forrás: PA 2.sz. ábra Atomerőművek 35 35

36 Biztonsági hűtővíz rendszer Feladata:a reaktor lehűtéséhez és szubkritikus állapotban való tartásához szükséges létfontosságú biztonsági fogyasztók ellátása hűtővízzel. A biztonsági hűtővízrendszerek fő fogyasztói FKSZ, SZBV közbenső hűtőkör hűtése, pótvízszivattyú motorok-, és olajrendszerük hűtése, reaktorakna-, BOX-, egyéb primerköri recirkulációs léghűtő rendszerek hűtése, Pihentető medence hűtőkör hőcserélői ZÜHR hőcserélői-, valamint ezen rendszerek szivattyúi-, és villanymotorjainak hűtése, lehűtő kondenzátorok-, és lehűtő szivattyúk csapágyhűtése, főgőz rendszeri gamma detektorok hűtése, dízelgenerátorok hűtése Atomerőművek 36 36

37 Biztonsági hűtővíz rendszer A biztonsági hűtővíz rendszer biztosítja a megfelelő mennyiségű, minőségű és hőmérsékletű hűtővizet: normál esetben a technológiai rendszer fogyasztói, normál lehűtés esetén a blokk leállításához, lehűtéséhez és a leállított reaktor remanens hőjének elviteléhez szükséges fogyasztók, blokki üzemzavar esetén a blokk lehűtéséhez és a remanens hő elviteléhez szükséges fogyasztók részére. Külön villamos betáplálás a biztonsági villamosenergia-ellátó rendszerről (+DG) Atomerőművek 37

38 Tervezési alapkövetelmények Folyamatos (szünetmentes) vízutánpótlás a blokki fogyasztók részére. Méretezési alap vízigényét az egyik blokkon bekövetkezett nagycső-töréses üzemzavar adja, amíg az ikerblokkon lehűtés zajlik Nem üzemzavari esetben az egyes rendszerek vízoldali terhelése egyenletes legyen. A hűtővíz szivattyúk a legkisebb Duna-vízszint alatt legyenek - Duna mederváltozása miatt változó legkisebb vízszint (LKV) az erőmű teljes élettartama alatt is kellő ráfolyási magasságot tegyen lehetővé A Duna-víz változó mechanikai szennyezettsége ellenére biztosítható legyen a fogyasztók állandó minőségű hűtővize. A hűtővíz szivattyúk a tervezési körülmények között minden esetben elegendő mennyiségű hűtővizet jutassanak a fogyasztókhoz. A biztonsági hűtővíz radiológiai állapota folyamatos méréssel ellenőrizhető legyen. A csővezetékek átmérője olyan legyen, hogy a szakirodalomban ajánlott 2,5 m/s-os értéket ne haladja meg sehol, hogy káros eróziós folyamatok illetve túl nagy áramlási ellenállás ne alakuljon ki. Megjegyzések A csőtörés által érintett hurokba betápláló ZÜHR alrendszer hatástalan, így hőelvitel funkcióra sem képes, hiába tartozik hozzá ép BHV alrendszer. A maradék két alrendszer közül az egyiken az egyszeres hibatűrés elvének megfelelően fel kell tételeznünk egy rejtett hibát, ami az üzemzavar során az egyik alrendszer üzemképtelenségét okozza. Az üzemzavart a megmaradt rendszernek le kell tudnia kezelni zónakárosodás nélkül Atomerőművek 38

39 Biztonsági hűtővíz rendszer Forrás: PA Atomerőművek 39 39

40 Technológiai hűtővíz rendszer Feladata: a biztonsági és a kondenzátor hűtővízrendszerhez nem tartozó Duna-víz hűtésű fogyasztókhoz hűtővíz, és a vegyészet számára nyersvíz biztosítása. 3. és 5. sz. víztisztítók hűtése nem létfontosságú szivattyúk hűtése technológiához szükséges kezelt vizek forrása (pl. pótvíz előkészítő üzem) turbinagépházi nagyteljesítményű villamos motorok-, és szivattyúk csapágy hűtése szekunderköri vegyészeti mintavételi rendszerek hűtése hűtőgépházi folyadékhűtők kondenzátor hűtése hidrogén fejlesztő hűtése Atomerőművek 40 40

41 Technológiai szivattyú ház Atomerőművek 41 41

42 Az új blokkok hűtése - a Duna A Duna vízhőmérsékletének várható időbeli alakulása az elmúlt évek mért értékei alapján: +0,7 C/10 év növekedés a legmagasabb hőmérsékletek esetén +0,5 C/10 év növekedés az átlagos vízhőmérsékletek esetén Atomerőművek

43 Az új blokkok hűtése - a Duna A hűtővíz rendszer hidraulikai tervezése szempontjából az egyik fontos peremfeltétel a Duna vízállása. A műtárgyak és gépészeti berendezések (szivattyúk, szalagszűrők, gerebek stb.) tervezési alapja a blokkok üzemideje végén várható vízszintek kell, hogy legyenek! Az öblözet vízállásának várható időbeli alakulása az elmúlt évek mért értékei alapján: +4,17 cm/év növekedés a legmagasabb vízállások esetén -0,8 cm/év csökkenés átlagos vízállásra -1,7 cm/év csökkenés legkisebb vízállásra Elmondható, hogy általánosságban a szélsőséges vízállások gyakorisága nő, míg az átlagos vízállás kvázi állandó marad. Atomerőművek

44 Az új blokkok hűtése - a Duna A hűtővíz-elkeveredési számítások egyik peremfeltétele a dunai vízhozamok becsült alakulása. A vízállások és vízhozamok számított értéke között összefüggés van, melyben fontos szerepet játszik az adott Duna-szelvény medermorfológiája. Méretezési vízhozam 1500 m 3 /s. A vízállásának várható időbeli alakulása az elmúlt évek mért vízállásaira alapozva: +54,5 m 3 /s/év növekedés a legmagasabb vízállások esetén -1 m 3 /s/év csökkenés átlagos vízállásra -4,5 m 3 /s/év csökkenés legkisebb vízállásra Elmondható, hogy általánosságban a szélsőséges (főleg maximális) vízhozamok gyakorisága nő, míg az átlagos vízhozam a vízállásokhoz hasonlóan - kvázi állandó marad. Atomerőművek

45 Az új blokkok hűtése Mind a frissvizes, mind a hűtőtornyos hűtésre készültek vizsgálatok Vizsgálati szempontok: műszakitervezési (biztonsági!), környezetvédelmi, gazdasági szempontok Vizsgált lehetőségek: hűtőtorony: természetes huzatú nedves (ld. fent), hibrid (páraelnyomásos) hűtőtorony, ventilátoros rásegítésű nedves hűtőtorony (ld. alul) frissvizes hűtés különböző elrendezések hidegvíz- és melegvíz-csatornára Atomerőművek

46 Az új blokkok hűtése Atomerőművek

47 Az új blokkok hűtése frissvíz-hűtés Figyelembe kell venni a klímaváltozás hatásait (Dunavíz-hőmérséklet növekedése) Vizsgálni kell az új hideg- és melegvízcsatornák nyomvonalait, a kiépítés hatásait Hatósági korlátok: a visszavezetett hűtővíz és a Duna vízhőfokának különbsége max. 14 ill. 11 C lehet (Dunavíz hőm. < vagy >4 C) az energiatörő műtárgytól 500 m-re a Dunavíz hőmérséklete sehol sem lehet 30 C-nál magasabb. Csúcshűtés megoldása (kibocsátási hőmérséklet korlát és a klímaváltozás miatt). Lehetséges megoldások: Blokkok visszaterhelése Hűtővíz térfogatáram növelése Kiegészítő hűtés alkalmazása A hidegvíz csatorna tervezett mélyítése/bővítése Atomerőművek

48 Az új blokkok hűtése Hűtőtorony Frissvizes hűtés ELŐNY Jelenleg nincs jogszabályi korlátozás a levegő hőterhelésére vonatkozóan Tiszta tercier kör, a biológiai és kémiai szennyeződések kezelése egyszerű Szigorú előírások a Duna hőterhelésére vonatkozóan A kémiai/biológiai szennyeződések eltávolítása megfelelő technológiai megoldásokat igényel HÁTRÁNY Közel azonos beruházási költség a teljes rendszerre vonatkozóan Közel azonos szivattyúzási munka Magas üzemeltetési és karbantartási költségek a pótvíz-rendszer miatt Mérsékelt üzemeltetési és karbantartási költségek Tájképbe illeszthetősége problémás (FAND rendszer a NDCT helyett) Nincs tájképbe illesztési probléma HÁTRÁNY Jelentős termeléskiesés az általánosan magasabb kondenzátornyomás miatt A hűtővíz utánpótlás és a vegyszeres kezelés jelentősen megnöveli az élettartam-költséget! Minden környezeti hőmérséklet mellett legalacsonyabb kondenzátornyomás A vízkészletjárulék a hűtőtornyok pótvízköltségéhez képest alacsony, lényegesen kedvezőbb élettartam-költség ELŐNY Atomerőművek 48

49 Példa új blokk Pakson EPR, 1600 MWe, 37%-os hatásfok Hatósági korlát: max. 11 o C felmelegedés frissvíz hűtésnél Milyen tömegáramot igényel a frissvizes kondenzátorhűtés? Nedves hűtőtoronnyal hűtve mekkora tömegáram kell? (Csupán az elpárolgással elvitt hőt tekintve) P e =1600 MWe, η=0.37, T=11 o C P th = 4300 MW Elvonandó: P el =2700 MW Δ== J/s -> = kg/s Hűtőtorony esetén: Elpárolgott vízre: = L=2257 kj/kg -> =1200 kg/s DE: nedves tornyos hűtés vízmérlege: M=E+D+Bd (elpárolgás+elragadás+leiszapolás) D ~ vízforgalom 0,3-1%-a Bd ~ elpárolgás 50%-a Atomerőművek 49

50 Végső hőnyelő elvesztése LUHS Loss of ultimate heat sink: a végső hőnyelő vagy az ahhoz vezető technológiai kapcsolatok (ezáltal a hűtési biztonsági funkció) elvesztése. UHS Ultimate heat sink: végső hőnyelő egy olyan közeg (tipikusan egy nagy vízkészlet vagy az atmoszféra), amelybe a maradványhő mindig elvezethető, még akkor is, ha az egyéb hűtési módok elégtelenek. Primary ultimate heat sink: elsődleges végső hőnyelő az erőmű méretezési alapja szerinti végső hőnyelő. Alternative ultimate heat sink: alternatív végső hőnyelő az elsődleges végső hőnyelőtől független végső hőnyelő, amelybe a remanens hő elvezethető, függetlenül az elsődleges végső hőnyelő rendelkezésre (nem) állásától. Secondary feed & bleed Atomerőművek 50

51 Végső hőnyelő elvesztése - Paks Biztonsági hűtővíz rendszer szerepe fő kapcsolat az erőmű hűtőrendszerei és a Duna közt 6 szivattyú/ikerblokk Normál üzemben 3 1 szivattyú üzemel, üzemzavar esetén 6 mindegyik redundáns ágon egy-egy 100 m3-es puffer tartály. V N = 0,46 m 3 /s p N = 6,25 bar n = 990 f/perc P = 0, 5 MW 100 m m 100 m m 100 m m 1. blokk 2. blokk 1. blokk 2. blokk 1. blokk Tartályig 2-2 blokkra közös rendszer 2. blokk BHV rendszer villamos betáp: II. kategóriájú, biztonsági létfontosságú 6kV-os rendszerről BHV elvesztése = végső hőnyelő elvesztése Villamos betáp teljes kiesése = BHV vesztés Sótalanvíz rendszer: 3*900 m3 tartály ikerblokkonként Szekunder kör hűtővíz-ellátása ÜTSZ vagy KÜTSZ-ön keresztül 2 napi hűtésre elegendő 2. kiépítés sótalanvíz-tartályok (Fotó:AA) Atomerőművek 51

52 Végső hőnyelő elvesztése - Paks Végső hőnyelő tartós elvesztése a külső villamos betáplálás rendelkezésre állása esetén Primer kör hűtése természetes cirkulációval GF: gőz elvitel atmoszférába, vízellátás ÜTSZ/KÜTSZ segítségével sótalanvíz-tartályok mellett GF és táptartályok vízkészlete használható Ezek kiürülése után alternatív források tüzivíz rendszer (időkorlát nélkül, parti szűrésű kúttelepről, ha van villamos ellátás!) Alternatív források mobil vízkivétel közvetlenül a Dunából, a Duna hidegvíz csatornájából, időlegesen a melegvíz csatornából vagy a halastavakból konténmentbe GF tápvíz oldalról is juttatható víz Atomerőművek (Forrás: PA Zrt, CBF) 52

53 ÜZEMZAVARI ENERGIAELLÁTÁS (EMERGENCY POWER SYSTEMS EPS) Atomerőművek 53

54 Villamos ellátás elveszítése LOOP Loss of off-site power: külső villamosenergia-hálózat elvesztése a telephely minden külső hálózati áramellátásának az elvesztése (a hálózat összeomlása vagy a hálózati kapcsolatok elvesztése). DBA (esetleg AOO) esemény. SBO Station Blackout: teljes feszültségvesztés minden telephelyen kívüli és belüli normál üzemi AC betáp és az üzemzavari AC források (üzemzavari dízelgenerátorok) elvesztése. Nem értendő bele a DC (akkuk) és az azokhoz kapcsolódó inverterek elvesztése. BDBA esemény. Munka a sötét blokkvezénylőben, Fukushima, március, Forrás: TEPCO Atomerőművek 54

55 Üzemzavari villamosenergia-ellátás Normál üzemi villamosenergiaellátás Országos hálózatról Alternatív villamosenergia-ellátás Más külső dedikált forrásból Más telephelyi forrásból (másik blokk, egyéb) Több különböző alrendszer AC rendszer a megszakítható betáplálású fogyasztóknak Üzemzavari AC áramforrás (tipikusan dízelgenerátorok, melyek adott biztonságvédelmi jelre indulnak) DC rendszer (szünetmentes), AC rendszer tölti Szünetmentes AC rendszer (DC rendszerből táplált invertereken keresztül) Betáp villamos hálózatról Biztonsági és nem-biztonsági fogyasztók Akkumulátortelep Atomerőművek 55

56 Üzemzavari villamosenergia-ellátás Dízelek, Paks 1. kiépítés blokkonként 3 darab 15D100 típusú, 10 ikerhengeres, kétütemű, szovjet (ukrán) gyártású dízelgenerátor névleges teljesítménye egyenként 1,6 MW, de 10 órán át 1,8 MWig is terhelhetőek névleges fordulatszáma 750/perc, felfutási ideje 15 másodperc. Üzemanyag: 12*100 m 3 -es, föld alatti tárolók (120 órai üzemre elég) Hűtésükhöz a BHV rendszer kell Az 1. kiépítés egyik dízelgenerátora (Fotó: AA) Atomerőművek 56

57 Üzemzavari villamosenergia-ellátás Dízelek, Paks 2. kiépítés blokkonként 3 darab GANZ- SEMT PIELSTIK típusú, 18 hengeres, négyütemű, négyszelepes, 2,1 MW névleges teljesítményű magyar gyártású dízelgenerátor névleges fordulatszáma 1500/perc, felfutási ideje 15 másodperc Üzemanyag: 12*100 m 3 -es, föld alatti tárolók (120 órai üzemre elég) Hűtésükhöz a BHV rendszer kell A 2. kiépítés egyik dízelgenerátora (Fotó: AA) Atomerőművek 57

58 Üzemzavari villamosenergia-ellátás - Paks Blokk saját fogyasztóit a háziüzemi transzformátorok látják el normál üzemben a generátorról, üzemen kívül pedig a 400 kv-os, vagy a 120 kv-os hálózat felől Üzemzavari helyzetben, a biztonsági fogyasztókat tápláló sínek a dízelgenerátoroktól kapják az energiát Lépcsőzetes Indítási Program A háziüzemi villamos energia ellátás szempontjából a rendszereket a feszültségkimaradás időtartamát tekintve három kategóriába lehet sorolni: I. kategória A betáplálás kimaradása a másodperc tört részéig sem megengedett I. kategóriájú villamos betáplálási rendszerek végső tápforrásai mindig az akkumulátor telepek Az akkumulátorok kapacitása legnagyobb terhelés mellett is minimum 3,5 órára elegendő A dízelgenerátorok üzembelépésük után ezeket az akkumulátorokat is töltik. II. kategória A betáplálás kimaradásának időtartama néhány percig terjedhet (biztonsági létfontosságú fogyasztók energiaellátó-rendszere) A II. kategóriájú villamos betáplálási rendszerek végső tápforrásai a dízelgenerátorok. III. kategória A betáplálás kimaradásának időtartamára nincs megkötés Tápforrásuk a blokk és a tartalék háziüzemi transzformátorok Atomerőművek (Forrás: PA Zrt, CBF) 58

59 Tervezési alapon túli villamosenergia-ellátás - Paks Villamos betáplálás teljes, tartós elvesztése (SBO, BDBA esemény) a blokkon az összes váltóáramú fogyasztó leáll automatikus védelmi működés (ÜV-1) sem a hőhordozó felbórozására, sem a blokk üzemszerű lehűtésére nincsen lehetőség szekunderköri nyomás az atmoszférába redukáló szelepek nyitásával stabilizálható az így lefúvatott gőz egy ideig biztosítja a hűtést, de a GF-ben a vízszintek csökkennek Névleges teljesítményről indulva négy és fél órával a feszültségkiesés után a gőzfejlesztők kiszáradnak A primer körben a nyomás és a hőmérséklet emelkedni kezd Primer köri lefúvatás a konténment felé primerköri vízkészlet fogy, az aktív zóna szárazra kerül Az aktív zóna sérülése 10 órával a feszültségkiesés után várható Pihentető medence: legrosszabb esetben (frissen kirakott kazetták) forrás 4 óra, üzemanyag-sérülés 19 óra elteltével Súlyos baleset esetén Blokkonként egy, 100 kw-os mobil dízelgenerátor Mérő, ellenőrző és beavatkozó rendszerek ellátására pl. a primer kör nyomáscsökkentése, a reaktorakna elárasztása, szükség esetén a gőzfejlesztők hermetikus téren belüli lefúvatása Blokkok közötti áttáplálás a nagyfeszültségű rendszer kiesése esetén is lehetséges (6 kv-os hálózaton) Lepróbált, egymástól független, térben szeparált külső betáplálási lehetőség a Dunamenti Gázturbinás Erőműből és Litéri Gázturbinás erőműből (Forrás: PA Zrt, CBF) Atomerőművek 59