A VVER-1200 biztonságának vizsgálata

Átírás

1 A VVER-1200 biztonságának vizsgálata Boros Ildikó Egyetemi tanársegéd BME Nukleáris Technikai Intézet (BME NTI) TSO szeminárium 1

2 Tartalom Feladat Felhasznált források, anyagok A VVER-1200 Történet Felépítés, fő üzemi paraméterek A két altípus (V-491 és V-392M) Biztonsági rendszerek, elemzések Problémák TSO szeminárium 2

3 Feladat: Összegyűjteni a VVER-1200 technológiai és biztonsági rendszereivel, paramétereivel kapcsolatban elérhető szakirodalmat Kizárólag a szabadon hozzáférhető, hivatkozható anyagok segítségével Cél: olyan anyag összeállítása, amely alkalmas Önképzésre; Az érdeklődő szakmai társadalom tájékoztatására; Akár lakossági tájékoztatás készítésre. Probléma: információhiány TSO szeminárium 3

4 VVER-1200 VVER-1000 (AES-91 és AES-92) alapján AES-91: Tianwan AES-92: Kudankulam III+ generációs reaktor névleges bruttó teljesítménye MW éves csúcskihasználási tényezője > 90% A nem cserélhető főberendezések tervezett élettartama 60 év 18 vagy 24 hónapos kampány is elérhető 0,25 g maximális talajfelszíni gyorsulásra méretezve zónasérülési gyakoriság /év, a korai nagy radioaktív kibocsátás számított valószínűsége <10-7 /év. A Kudankulam atomerőmű Reaktor generációk TSO szeminárium 4

5 Két altípus: V491 Atomenergoprojekt moszkvai iroda V392M szentpétervári iroda F paraméterek azonosak, biztonsági rendszerekben vannak különbségek Építések V392M épül a Novovoronyezs-II erőműben (2 blokk) V491 épül: Leningrád-II (2 blokk), Balti (1 blokk), Belarusz (2 blokk); ilyet rendelt Finnország és Magyarország VVER-1200 Paraméter VVER-1000 (V466B) Blokki paraméterek VVER- VVER- 1200/V392M 1200/V491 Névleges hőteljesítmény [MW] Névleges bruttó elektromos ,4 1198,8 teljesítmény [MW] Effektív üzemidő [óra/év] >7884 > Üzemidő [év] Primer köri paraméterek Fűtőelemek száma [db] Hurkok száma [db] Primer hűtőközeg tömegárama [m 3 /h] ±2900 Primer hűtőközeg be/kilépő hőm. [ C] 291/ ,6/329,7 298,6/329,7 Primer köri nyomás [bar] Szekunder köri paraméterek Frekvencia [Hz] Felépítés (turbinaházak száma) 2KNY+1NNY +2KNY 2KNY+1NNY +2KNY 2KNY+1NNY +2KNY Névleges frissgőznyomás [bar] 62, Névleges tápvíz hőmérséklet [ C] ±5 Generátor névleges feszültség [kv] TSO szeminárium 5

6 VVER-1200 zóna VVER-1000/V320 alapján Üzemanyag: TVS-1200 Közvetlen elődje a TVS-2M Üzemanyag mennyiségének növelése (furat nélküli pasztilla) Szétszerelhető kazetta Szabályozó rudak számának növelése (121/163) Vékonyabb burkolat (0,57 mm) Új távtartó rács design Magasabb hőtechnikai korlátok (pl. T fmax : >1852 o C) A fésűs SZBV rudak felépítése A pálcák különböző fejlesztési fázisai TSO szeminárium 6

7 VVER-1200 primer köri főberendezések Reaktortartály: Izsorszkije Zavodi gyártja 60 év tervezett élettartam VVER-1000/V320-hoz képest 100 mm-rel nagyobb belső átmérő, 300 mm-rel nagyobb magasság Új ötvözet kidolgozása (15H2NMFA-A és -B) Akár 100 éves élettartam VVER-1200 csonkgyűrű gyártása Reaktortartály tömege [t] 330 Teljes berendezés tömege [t] ~3500 Belső átmérő [mm] 4585 Magasság (karimáig) [mm] Teljes magasság [mm] Falvastagság [mm] 197,5 Nyomáspróba [bar] 245 Névleges nyomás [bar] 176,4 Méretezési hőmérséklet [ C] Alkalmazott acél TSO szeminárium 15H2NMFA 7

8 VVER-1200 primer köri főberendezések TSO szeminárium 8

9 VVER-1200 gőzfejlesztő PGV-1000MKP típus 60 év tervezett élettartam Új leiszapolási technológia Magasabb primerköri paraméterek -> azonos hőátadó felület Belső átmérő 200 mm-rel nőtt Gidropressz kísérleti berendezés hőátadás és üzem közbeni feszültségkorrózió vizsgálatára -> módosított HE cső elrendezés A Novovoronyezs-2 2. blokkjára küldött GF vasúti átrakása A VVER-1000/1200 TSO primer szeminárium köri elrendezése 9

10 VVER-1200 gőzfejlesztő PGV-1000MKP típus hideg- és melegági kollektorok anyaga a ház anyagával egyezik, 10GN2MFA perlites acél, 8 mm vastag 08H18N10T acél plattírozással tápvíz elosztócsövek szénacél helyett rozsdamentes acélból A gőzfejlesztő behúzása a konténmentbe [ GF behelyezése a fedélzetre TSO szeminárium 10 GF beemelése

11 VVER-1200 turbina A turbina még nyitott kérdés! Épülő blokkok: K ,8/50 (Szilovije Masini LMZ) 3000 fordulat/perc, 1170 MW névleges teljesítmény Kétfokozatú újrahevítéssel Pillangó elrendezés (ikerházas nagynyomású turbina, szimmetrikus elrendezés) További lehetőségek: Alstom Arabelle, Siemens SST (félsebességes!) Paraméter Érték Turbina hossza [m] 53 Szélessége (kisnyomású turbina) [m] 9,6 Teljes kilépő keresztmetszet [m 2 ] 90,4 Utolsó fokozat lapáthossza [mm] 1200 Frissgőz nyomás [bar] 68 Frissgőz hőmérséklet [ C] 283,8 Nedvesség tartalom [%] 0,5 Gőzhőmérséklet az 1. kisnyomású turbina 270 előtt [ C] Hűtővíz hőmérséklete [ C] 20 A turbina 3D modellje A K ,8/50 turbina kapcsolása TSO szeminárium 11

12 VVER-1200 layout VVER-1000 alapján V491: nukleáris sziget, turbina sziget, kovencionális zóna Nukleáris sziget: reaktorépület (konténment), biztonsági, irányító épületek, üzemanyagkezelő épület Leningrád-II telephelye TSO szeminárium 12

13 V491 biztonsági rendszerek EUR terminológia, biztonsági filozófia átvétele (DBC1-4, DEC1-2 üzemállapotok) Külső események elleni védelem (pl. 30 m/s szélsebesség, 4,1 kpa hónyomás, 0,25 g maximális PGA) Passzív biztonsági rendszerek Aktív rendszerek: 4x100%, fizikai szeparáció A biztonsági rendszerek TSO szeminárium négy elkülönülő ága 13

14 V491 biztonsági rendszerek 1. Reaktor 2. Gőzfejlesztő 3. FKSZ 4. Térfogatkompenzátor 5. Hidroakkumulátorok 6. Belső konténment fal 7. Külső konténment fal 8. Alacsony koncentrációjú bórsav tartály (ZÜHR és zsomp közös táptartály) 9. Hőcserélők 10. Kisnyomású befecskendező szivattyú 11. Nagynyomású befecskendező szivattyú 12. Sprinkler szivattyúja 13. Magas konc. bórsav tartály (vészbórozó rendszer) 14. Üzemzavari bórsav szivattyú 15. Vegyi reagensek táptartálya 16. Vegyi reagensek szivattyúja 17. Sprinkler befecskendezés 18. Passzív hidrogén rekombinátor 19. Térfogatkompenzátor, lefúvató tartály 20. Üzemzavari vegyszertartály 21. Főgőz lefúvató rendszer 22. Köpenytéri ventillátor 23. Szűrő 24. Szellőztető kémény 25. Ioncserélt víz táptartálya 26. Üzemzavari tápszivattyú 27. Passzív remanens hőelvonó rendszer kondenzátora 28. Passzív RHR hőcserélője 29. RHR GF hőcserélője 30. Vízdugó 31. Zónaolvadék csapda TSO szeminárium 14

15 V491 biztonsági rendszerek Aktív védelmi rendszerek (ZÜHR, sprinkler, vészbórozó rendszer, remanenshő-elvonó, üzemzavari tápvízrendszer, stb.) Lokalizációs rendszerek pl. konténment: előfeszített vasbetonból, félgömb kupolával, vasbeton alaplemezzel. A belső konténment belső felülete szénacél lemezekkel burkolt a nagyobb biztonság érdekében. A szivárgási limit 24 órára vetítve 0,2 %. P d : 5 bar T d : 150 o C Passzív rendszerek (BDBA)s Hidroakkumulátor (59 bar) Passzív konténment hűtés Passzív GF hűtés Kísérleti és numerikus megalapozás Passzív H-rekombinátorok (1000 kg H2) A SPOT-PG köztes hőcserélője A passzív konténment és GF hűtés rendszere TSO szeminárium 15

16 V491 biztonsági rendszerek Zónaolvadék-csapda Teljes zóna befogadása, kórium lokalizáció Tianwan, Kudankulam erőművekben már telepítve 150 t tömeg, 6 m magasság Al2O3-Fe2O3 keverék olvadó töltet (200 t) Dupla falú csapda Külső hűtés a ZÜHR tartályokból és befecskendezés a karbantartó medencéből (passzív) Kísérleti és numerikus megalapozás Egy csapda ára kb. 1,5 milliárd HUF Zónaolvadékcsapda 1. Reaktor 2. Zónaolvadék csapda 3. Pihentető medence 4. Karbantartó medence 5. ZÜHR táptartály 6. Elárasztó vezetékek olvadék felszínére befecskendezés 7. Csapda hőcserélő tápcsövei 8. Gőzelszívás TSO szeminárium 16

17 V491 biztonsági rendszerek Zónaolvadék-csapda A zónaolvadék csapda elhelyezése a Leningrád- 2 telephely 1. blokkján A 491-es projekt zónaolvadék csapdájának olvadó töltete TSO szeminárium 17

18 V392M biztonsági rendszerek Passzív rendszerek (eltérés V491-től): Két fokozatú hidroakkumulátor (második fokozat 15 barnál) Passzív GF hűtés Passzív filtrációs rendszer Passzív remanenshőelvonó rendszer, NVAES-2 A hidroakkumulátorok kapcsolódása TSO szeminárium 18 a primer körre

19 V392M biztonsági rendszerek 1. Légszűrők 2. Katalitikus H2 rekombinátorok 3. Sprinkler rendszer 4. Primer hidroakkumulátor 5. Szekunder hidroakkumulátor 6. SPOT PG 7. Térfogatkompenzátor 8. Reaktor 9/x. X. gőzfejlesztő 10. Zónaolvadék csapda 11. Főkeringtető szivattyú 12. BRU-A (lefúvatószelep atmoszférikus térbe) 13. Zsomp/ZÜHR tartály 14. Primer köri részáramú víztisztító 15. Gáztalanító pótvíz tartály 16. Szerves adalékok tartálya 17. Szivattyú 18. Szennyezett kondenzátum tartálya 19. Szivattyú 20. ZÜHR 21. Gőzfejlesztők vészhelyzeti hűtője 22. Bioógiai védelem hűtése 23. Vészhelyzeti bórsav szivattyúk 24. Vészhelyzeti reaktorhűtés 25. Hűtőmedencék TSO szeminárium 19

20 1. szintű PSA a Leningrád-2-re Minden üzemállapotra, reaktor mellett pihentető medence és üzemanyagkezelés is vizsgálva Kezdeti esemény csoportok teljesítményüzemre: Primer köri hűtőközegvesztés Szekunder köri hűtőközegvesztés Tranzienshez vezető események Kiegészítő rendszerek meghibásodása Eredmények: Teljesítményüzem: a teljes üzemanyagsérülési gyakoriság átlagos értéke 1, /reaktorév; Leállított állapotra: 4, /reaktorév. Az üzemanyagsérüléshez legnagyobb hozzájárulást adó kezdeti események teljesítményüzemre Az üzemanyagsérüléshez legnagyobb hozzájárulást adó kezdeti események leállított TSO szeminárium 20 állapotra

21 A STUK előzetes biztonsági értékelése Finn szabályozás: előzetes biztonsági értékelés a parlamenti elvi jóváhagyás előfeltétele 2009: Fennovoima elvi jóváhagyást kért ABWR, EPR, SWR1000 blokkokra 2013: új elvi jóváhagyás kérelem VVER-1200-ra Előzetes értékelés 2013 november-2014 május Előzetes értékelés publikus! Területek: reaktortípus biztonsági paraméterei, a telephely jellemzői, védettségi, nukleárisbaleset-elhárítási, radioaktív hulladékok kezelésével kapcsolatos, nukleáris kárfelelősségi és safeguards jellemzők TSO szeminárium 21

22 A STUK előzetes biztonsági értékelése Általános értékelés: a típus tervezése előrehaladott szinten áll. A tervezési célok és elvek általában megfelelnek a finn biztonsági előírásoknak, a beadott anyagok alapján azonban nem ellenőrizhető a redundancia, szeparáció és diverzitás megfelelő teljesülése Három fő területen találtak hiányosságokat: Repülőgép-rázuhanás esetén nem igazolt a biztonsági rendszereket befogadó (a konténmenten kívüli) épületek ellenálló-képessége. A biztonsági épületen belül elhelyezkedő biztonsági rendszerek egymás mellett találhatóak, külön folyosókon, amelyeket egymással szerviz átjárók és a légkondicionáló rendszer csatornái kötnek össze. Ezeket az összekötéseket ajtók és szelepek zárják le, a rendszerek fizikai szeparációja azonban kérdéses. A súlyos baleseti rendszerek esetén nem igazolt a finn követelményeknek való megfelelőség, mivel a súlyos balesetek során a primer köri nyomáscsökkentéshez azokat a biztonsági szelepeket használnák, amelyeket normál üzemi körülmények között illetve DBA esetén is Összességében a STUK szerint az erőmű alkalmas lehet a finn követelmények és előírások teljesítésére a megfelelő módosítások és a kiegészítő elemzések és vizsgálatok elvégzését TSO szeminárium követően. 22