Безопасность новых российских проектов ВВЭР с учетом уроков Фукусимы и новых требований МАГАТЭ ROSATOM 04 апреля 2013г. STATE ATOMIC ENERGY CORPORATION ROSATOM Сергей Бояркин Минск, Белоруссия

Главная цель по безопасности при проектировании АЭС 2 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. При проектировании АЭС главной целью в сфере безопасности является устранение возможности аварии, которая спровоцировала бы значительный радиоактивный выброс в окружающую среду. Необходимое условие этого – обеспечение трех фундаментальных функций безопасности.

Фундаментальные функции безопасности 3 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. 1. Контроль реактивности Предотвращение неконтролируемого увеличения мощности реактора Обеспечение безопасного аварийного выключения реактора при необходимости 2. Отвод остаточного тепла Охлаждение остановленного реактора Охлаждение использованного ядерного топлива 3. Локализация радиоактивных материалов Предотвращение значительных радиоактивных выбросов в окружающую среду

Уроки аварии на Фукусиме (1) 4 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. Главный урок, преподанный аварией на Фукусиме, состоит в том, что: 1.Фундаментальные функции безопасности должны обеспечиваться даже в случае Отключения электроэнергии и/или Потери возможности использовать конечный теплопоглотитель 2.Системы, обеспечивающие фундаментальные функции безопасности, должны быть защищены от всех возможных угроз – природных и техногенных 3.Содержимое реактора должно быть защищено таким образом, чтобы предотвратить большие радиоактивные утечки даже после расплавления активной зоны

Уроки аварии на Фукусиме (2) 5 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. На международных конференциях после Фукусимы ключевым понятием, на котором делался упор при обсуждении путей обеспечения безопасности проектов АЭС, было понятие «Разнообразие». Это означает, что каждая из трех фундаментальных функций безопасности должна обеспечиваться различными системами безопасности, которые можно использовать независимо и гибко, в зависимости от сценария ЧС. Использование только активных или только пассивных систем не позволяет обеспечить должный уровень безопасности.

Уроки аварии на Фукусиме (3) 6 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. Реализация каждой из фундаментальных функций безопасности должна обеспечиваться разными независимыми системами безопасности: 1.Активные системы, питаемые источниками электричества Источники энергии должны быть как на площадке, так и вне ее, причем эти источники должны быть разнообразными и многократно резервированными Электроэнергия должна распределяться системой, в которой резервирующие элементы должным образом разделены 2.Активные системы, работающие на электричестве, из специального, предназначенного для данной системы источника, Например, дизельный генератор, подающий электроэнергию определенным системам и начинающий работать лишь тогда, когда другие источники вышли из строя; (продолжение на след. слайде)

Уроки аварии на Фукусиме (4) 7 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. (продолжение предыдущего слайда) 3. Активные системы, не нуждающиеся в электричестве Системы, работающие с дизель-насосными установками, регулируемые вручную запорные клапаны. 4. Пассивные системы с подтвержденной работоспособностью во всех возможных ситуациях. 5. Системы, работающие за счет транспортируемых источников питания и насосов: Источники питания должны иметь соответствующие характеристики по мощности и напряжению, насосы – по производительности и напору, В проекте должны быть предусмотрены точки подключения транспортируемых источников питания и насосов.

Уроки аварии на Фукусиме (5) 8 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. Работоспособность пассивных систем безопасности, рассчитанных на редкие происшествия, должна подтверждаться регулярным тестированием и анализом: Работoспособность должна обеспечиваться в любых обстоятельствах и при любых условиях окружающей среды Естественная циркуляция в системах должна обеспечиваться даже в случае выделения и аккумуляции растворимых неконденсируемых газов

Уроки аварии на Фукусиме (6) 9 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. При потере штатного электропитания, помимо систем безопасности, необходимо обеспечить электроэнергией: Освещение Систему жизнеобеспечения в помещениях управления Систему контроля и управления (СКУ) Резервное питание этих систем должно обеспечиваться батареями в течении длительного времени. Должна быть предусмотрена техническая возможность подзарядки этих батарей от мобильных генераторов. Гнезд для подзарядки должно быть несколько и они должны быть разнесены по площадке АЭС

Уроки аварии на Фукусиме (7) 10 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. По меньшей мере некоторые системы, обеспечивающие фундаментальные функции безопасности, должны иметь серьезную физическую защиту от любых внешних угроз Также необходима надежная защита резервных источников питания, находящихся внутри и вне площадки Необходимо отказываться от использования горючих материалов Например, для насосов и их моторов должна по возможности использоваться вода (а не масло) в качестве смазки и охлаждающей среды Эффективная борьба с возгораниями должна проводиться с помощью усовершенствованных систем, не использующих токсичные газы, например, систем водного «тумана» высокой плотности.

Флот ВВЭР сегодня Сегодня на АЭС в 10 странах мира эксплуатируется 54 энергоблока технологии ВВЭР. В том числе, все 18 энергоблоков ВВЭР эксплуатируемых в 5 странах Евросоюза успешно прошли европейские стресс-тесты и признаны соответствующими всем современных требованиям по безопасности 11 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information.

Усовершенствованные проекты ВВЭР поколения III+ 12 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. Сегодня есть два проекта ВВЭР поколения III+ : -ВВЭР-1000 мощностью 1000 МВт -ВВЭР-1200 мощностью 1200 МВт Эти два проекта имеет несколько конфигураций (для разных условий): ВВЭР-1000: АС-91 и АС-92, ВВЭР-1200: AЭС-2006/ЛАЭС и АЭС-2006/НВАЭС В проектах ВВЭР поколения III+ еще до аварии в Японии были учтены все факторы, которые позже получили название «уроки Фукусимы». ВВЭР поколения III+ сооружены или строятся: АС-91: Тяньвань блоки 1-2 (Китай, эксплуатация), блоки 3-4 (строится) АС-92: Куданкулам блоки 1-2 (Индия, пуск), Белене (контракт с Болгарией) AЭС-2006/ЛАЭС: Ленинградская АЭС-II блоки 1-2 (строится), Балтийская АЭС блоки 1-2 (строится), Белорусская АЭС блоки 1-2 (контракт с Белоруссией), Темелин блоки 3-4 (тендерная заявка в Чехии) AЭС-2006/НВАЭС: Нововоронежская АЭС-II блоки 1-2 (строится)

Усовершенствованные системы ВВЭР поколения III+ 13 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. Проекты всех строящихся блоков ВВЭР учитывают «уроки Фукусимы» и обеспечивают: Долговременное охлаждение активной зоны и бассейнов выдержки ОЯТ при отсутствии электропитания, Долговременный отвод тепла без использования конечного теплопоглотителя Защиту целостности герметичной оболочки реакторного здания после аварии с расплавлением активной зоны Пассивные системы безопасности обеспечивают защиту активной зоны от серьезных повреждений в течение часов даже в случае аварии с потерей теплоносителя (LOCA) и одновременным отключением всех источников электроэнергии.

Контроль реактивности (1) 14 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. Ядерный реактор должен оставаться заглушенным после ввода в активную зону стержней автоматической защиты. Реакторы PWR (США, Европа) и ВВЭР (Россия) оснащены стержнями, которые падают в реактор, когда прекращается подача электроэнергии на электромагниты, удерживающие стержни над реактором. После чего происходит быстрая остановка реактора, даже если упали не все стержни. Но на реакторах PWR и на старых модификациях ВВЭР, реактор остается заглушенным только до тех пор, пока температура теплоносителя остается высокой. Реактор перезапускается, если температура теплоносителя уменьшается (для старых реакторов ВВЭР критическая температура составляет 190°C, для большинства реакторов PWRs это начинается раньше - при более чем 200°C).

Контроль реактивности (2) 15 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. Из-за отрицательной реактивности реакторы PWR и более старые проекты ВВЭР перезапускаются при быстром охлаждении активной зоны. То есть, они не могут быть быстро расхоложены без закачивания в реактор бора (система впрыска бора это вторая разнообразная система глушения реактора). Для таких реакторов обеспечение их длительной остановки требует закачки борной кислоты в первый контур, для чего необходима электроэнергия.

Контроль реактивности (3) 16 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. Все реакторы ВВЭР поколения III+ обладают уникальной характеристикой в плане безопасности, которой нет у реакторов PWR или ВВЭР более старого типа: Если регулирующие стержни вводятся в активную зону, реактор пребывает в заглушенном состоянии даже при низких температурах Это было достигнуто путем увеличения числа стержней и их эффективности при улавливании нейтронов. Для долгосрочного «холодного» глушения нет необходимости добавлять борную кислоту в теплоноситель. Однако для реализации принципа «Разнообразия» при осуществлении функции контроля рективности в этих проектах есть системы впрыска бора в реактор.

Контроль реактивности (4) 17 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. Помимо эффективных стержней, реакторы ВВЭР поколения III+ оснащены ПАССИВНЫМИ и АКТИВНЫМИ системами впрыска бора – они подадут бор в реактор, если стержни по какой-то причине не сработают. ПАССИВНАЯ система впрыскивает борную кислоту из емкостей находящихся под давлением и не нуждается в электроэнергии АКТИВНАЯ система впрыска бора оснащена 4-мя параллельными насосами, причем работы 2-х достаточно для быстрого глушения реактора и исключения повреждения ядерного топлива. Если срочная остановка реактора не требуется, то для остановки реактора достаточно работы одного насоса!

Системы отвода остаточного тепла от активной зоны 18 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. В новых ВВЭР остаточное тепло может быть отведено: активными системами в конечный теплопоглотитель, активными системами в брызгальные бассейны, активными системами в атмосферу (система продувки- подпитки) пассивными системами в атмосферу. Сочетание как Активных так и Пассивных систем является уникальной характеристикой нашего проекта. Наш проект полностью отвечает требованию «Разнообразия» систем безопасности, что гарантирует выполнение фундаментальной функции безопасности – отводу остаточного тепла в любых ситуациях, в том числе при полной потере электроснабжения и одновременной потере конечного теплопоглотителя.

Пассивный отвод остаточного тепла от парогенераторов (SG) (вариант ЛАЭС) The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. Пассивная система отвода тепла через парогенератор в атмосферу - СПОТ-ПГ (PSHR- SG) 1 – баки аварийного отвода тепла (EHRT) за пределами оболочки; тепло отводится кипящей в баках водой при атмосферном давлении. Таких баков 4. 2 – паровые линии 3 – конденсационные трубопроводы 4 – клапаны 5 – теплообменники системы СПОТ-ЗО (PSHR- C) (см. Слайд 26); отдельная система, но использует те же баки отвода тепла 6 – парогенераторы 7 – отсечные клапаны 19

Пассивный отвод остаточного тепла от парогенераторов (SG) (вариант ЛАЭС) The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. 20 Работа 3-х из 4-х баков обеспечивает охлаждение в течении 24 часов, а работа 4-х баков – 72 часа. После Фукусимы в проект был добавлен питаемый батареей насос, который может восполнять баки и бассейны с отработавшим топливом из отдельного большого бака, мощность батареи рассчитана на 72 ч. Были добавлены гнезда для подключения внешнего дизель-генератора для подзарядки батарей. Это обеспечивает охлаждение без временных ограничений. Были добавлены защищенные точки соединений для подключения мобильного резервного насоса, работающего на дизеле – они также могут восполнять баки и бассейны с отработавшим топливом, используя воду, подаваемую из пожарных машин или иных находящихся на площадке источников. Все транспортируемые устройства хранятся отдельно в защищенных местах рядом с площадкой

Пассивный отвод остаточного тепла от парогенераторов (SG) (вариант НВАЭС) 21 Отдельные пассивные системы сохраняют в межоболочечном пространстве вакуум. Фильтры предохраняют от утечек радиоактивных веществ Пассивная система СПОТ- ПГ обеспечивает отвод тепла в атмосферу Не нужно добавлять воду, нет ограничений по времени Система имеет 4 независимых (4x33%) «петли» Каждая «петля» имеет устройства регулирующие воздушный поток для постепенного охлаждения первого контура.

Reactor Pressurizer RCP Система предотвращения развития аварии LOCA (аварии с потерей теплоносителя) 22

Локализация радиоактивных материалов (1) 23 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. Общая точка зрения, принятая после Фукусимы, состоит в том, что для защиты оболочки реактора после возможного расплавления активной зоны на всех новых АЭС должны устанавливаться специальные системы безопасности, отдельные от систем «нормальной эксплуатации». «Управление тяжелыми авариями» с использованием только технических средств, предназначенных для других целей (для нормальной эксплуатации), как это сделано на большинстве ранее построенных АЭС, для новых станций неприемлемо. В проектах ВВЭР поколения III+ все эти новейшие требования по безопасности уже реализованы.

Локализация радиоактивных материалов (2) 24 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. Защита оболочки после возможного расплавления активной зоны требует того, чтобы все физические явления, которые могут угрожать целостности оболочки, принимались в расчет при проектировании: Расплавление активной зоны при высоком давлении в первом контуре Избыточное давление в гермооболочке из-за пара внутри нее Аккумуляция водорода внутри оболочки Проникновение расплавленной активной зоны через дно оболочки Восстановление критичности расплавленной активной зоны Для управления тяжелыми авариями необходимо оборудование способное работать в условиях чрезвычайных ситуаций

Локализация радиоактивных материалов (3) 25 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. В АЭС-2006 защита целостности гермо-оболочки (контайнмента) основана на работе пассивных систем, для чего не требуется электроэнергия, в отличие от большинства других реакторов, где для управления тяжелыми авариями используются активные системы. Некоторые все еще появляющиеся на рынках технологии АЭС не предусматривают защиты оболочки после аварии с расплавлением активной зоны. На следующих слайдах рассмотрены системы, предназначенные для: Ограничения давления на оболочку посредством конденсации пара внутри нее Удаления водорода путем рекомбинации, для исключения возможности его взрыва, Локализации расплава активной зоны

Ограничение давления на гермооболочку (вариант ЛАЭС) 26 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. EHRT бак Конденсирующие паррообменники Пассивная система отвода остаточного тепла из гермо-оболочки СПОТ-ЗО (PSHR C) СПОТ-ЗО конденсирует пар внутри оболочки, это система дополнительной защиты оболочки от избыточного давления при аварии и одновременном выходе из строя Сплинкерной Системы (которая выполняет те же функции). СПОТ-ЗО использует для отвода тепла в атмосферу те же баки EHRT, что и СОПТ-ПГ. СПОТ-ЗО достигает мощности 4х33% сразу после остановки реактора и 4x50% спустя сутки.

Пассивная система удаления водорода (сегодня установлена на всех АЭС в России) 27 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. Водород может появится в аварийной ситуации при крупной утечке теплоносителя из первого контура. Он образуется в ходе химической «паро- циркониевой» реакции. Система удаления водорода состоит из большого количества пассивных автокаталитических рекомбинаторов в которых водород взаимодействует с кислородом и превращается в воду. Это исключает возможность образования горючих и взрывчатых концентраций водорода внутри помещений АЭС.

Устройство локализации расплава активной зоны - «Ловушка расплава» Находится под корпусом реактора для защиты несущих структур гермо-оболочки от термо- механического воздействия расплава (температура расплава может превышать 2000°C) Ловушка удерживает и охлаждает расплавленные и твердые фрагменты активной зоны Она пассивно передает тепло в охлаждающую воду, окружающую «тигель с расплавом», обеспечивая долговременное охлаждение и затвердение расплава Расплав смешивается с материалом поглощающим нейтроны, что исключает возможность цепной реакции внутри ловушки Ловушка значительно уменьшает образование водорода и выход радионуклидов в пространство под гермо-оболочкой 28

Другие усовершенствованные параметры реакторов ВВЭР (1) 29 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. Важный аспект, напрямую связанный с полным отключением электроэнергии - возможная утечка в уплотнениях циркуляционных насосов первого контура: Большинство блоков PWR имеют уплотнения насосов, которые начинают протекать примерно через час, если холодная вода не поступает в эти уплотнения; для подачи туда воды необходима электроэнергия; протечка в уплотнениях насосов приводит к потере воды из первого контура и может привести к серьезной аварии (LOCA), если электропитания не будет в течение нескольких часов Новые ВВЭР оснащены насосами с такой структурой уплотнений, которая обеспечивает минимальную величину течи при любых условиях: по итогам испытаний это менее 200 литров в день.

Другие усовершенствованные параметры реакторов ВВЭР (2) 30 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. Несмотря на наличие пассивных систем безопасности новые ВВЭР оснащены мощными системами подачи электроэнергии как из источников на площадке АЭС, так и вне ее. Подача энергии из источников вне площадки обеспечивается минимум 2 линиями высокого напряжения подходящим к АЭС с разных сторон. Коммутация производится через 3 отдельных трансформатора Источники на площадке: один или два блочных дизельгенераторов, плюс 4 резервных дизельгенераторов. То есть на каждом блоке их 5 или 6.

Другие усовершенствованные параметры реакторов ВВЭР (3) 31 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. Разработан ряд других проектных решений для улучшения безопасности реакторов ВВЭР Усовершенствованный ГЦН первого контура с водяной смазкой и водяным охлаждением (в других проектах используется масляная смазка и масляное охлаждение, что создает угрозу пожара), Для борьбы с воспламенениями на АЭС установлены системы распыления «тумана». Они работает на воде – то есть не токсична и не опасна для персонала.

Другие усовершенствованные параметры реакторов ВВЭР (4) 32 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. В первые дни после аварии выброс радиоактивного йода в окружающую среду представляет большую угрозу для людей. Новые реакторы ВВЭР оснащены системой, распыляющей реагент связывающий йод внутри герметичной оболочки, что предотвращает выход йода в окружающую среду.

Заключение 33 The content of this presentation is for discussion purposes only, shall not be considered as an offer and doesnt lead to any obligations to Rosatom and its affiliated companies. Rosatom disclaims all responsibility for any and all mistakes, quality and completeness of the information. При разработке реакторов ВВЭР поколения III+ учтены все новейшие требования по безопасности, в том числе «пост Фукусимские». Реализован принцип Разнообразия: выполнение всех фундаментальных функций безопасности обеспечивается различными системами безопасности, как активными, так и пассивными. Принципы безопасности ВВЭР были разработаны еще до аварии на Фукусиме. Аналогичные принципы были полностью одобрены по итогам обсуждений в Европе весной 2012г., в том числе на Внеочередной встрече МАГАТЭ, посвященной аварии на Фукусиме. Принципы безопасности включают: Возможность долговременного отвода остаточного тепла от активной зоны реактора в условиях отсутствия электропитания, Возможность долговременного отвода тепла без использования конечного теплопоглотителя Защита целостности герметичной оболочки после тяжелой аварии, повлекшей расплавление активной зоны.