«РОСАТОМ» / АО «ГНЦ РФ – ФЭИ»

Центр Ответственности «Проектные коды»

Алгоритмы и расчетные коды для обоснования систем безопасности и локализации аварий на АЭС.

Расчетно-экспериментальные работы по обоснованию характеристик пассивных каталитических рекомбинаторов водорода

В качестве испытательного оборудования используется стенд ВКМ, созданный для исследований в рамках решения теплофизических задач и адаптированный для испытаний систем водородной безопасности Установка измерительная для испытаний систем водородной безопасности (УИИСВБ). Установка имеет сертификат утверждения типа средства измерения (RU.T.31.027.A №17571, срок действия – бессрочный).

Данная установка представляет собой цилиндрический сосуд со сферическим днищем и крышкой объемом 8 м3. Внутренний диаметр сосуда составляет 1600 мм. Высота цилиндрической части составляет 4000 мм. Днище и крышка – сферы радиусом 1500 мм. Толщина стенок цилиндрической части - 12 мм. Толщина стенок сферической части – 14 мм.

Сосуд установлен на подставку высотой 1,5 метра. В верхней сферической, центральной цилиндрической и нижней сферической частях рабочего сосуда имеются патрубки для подсоединения различных технологических систем.

В состав стенда входят следующие технологические системы:

  • Система вакуумирования.
  • Система подачи сжатого воздуха.
  • Система подачи пара.
  • Устройство ввода в сосуд аэрозолей.
  • Система ввода газов в сосуд.
  • Система подачи воды в сосуд.
  • Система поджига водородно-воздушной смеси.
  • Система сброса избыточного давления.
  • Система отбора и транспортировки газовых смесей из объема сосуда.
  • Система термостатирования рабочей емкости УИИСВБ.

Выполненные к настоящему времени расчетные анализы запроектных аварий (ЗПА) показывают, что тяжелые ЗПА сопровождаются образованием большого количества водорода и могут приводить к образованию взрывоопасных водородосодержащих смесей в помещениях защитной оболочки (ЗО). Возникновение дефлаграции и/или детонации водорода может привести к значительному повреждению герметичного ограждения систем локализации аварии, вплоть до отказа выполнения локализующих функций защитной оболочки. Для предотвращения образования взрывоопасных концентраций водорода в помещениях при авариях, внутренние объемы зоны локализации аварии оснащаются системами контроля концентрации и аварийного удаления водорода. В системе аварийного удаления водорода под защитной оболочкой применяются пассивные каталитические рекомбинаторы водорода (ПКРВ), которые располагаются в местах возможного скопления водорода.

При нормальной эксплуатации должно быть исключено образование взрывоопасных водородосодержащих смесей. При проектных авариях исключается детонация и дефлаграция водородосодержащих смесей. При запроектных авариях исключается детонация, дефлаграция допускается при условии выполнения системами безопасности своих функций, определенных проектами атомных станций. Пределы содержания водорода в защитной оболочке, а также состав газовой среды определяются проектными пределами в соответствии с нормативной документацией РФ и проектной документацией.

В рамках данного тематического направления проводились работы по обоснованию характеристик ПКРВ ЗАО «ИНПК РЭТ», включая:

  1. Анализ ранее выполненных испытаний по определению характеристик рекомбинаторов, разработанных ЗАО «ИНПК РЭТ», обоснование предложений по определению дополнительного объема испытаний.
  2. Разработку предложения в программу необходимых дополнительных работ по рекомбинаторам, разработанным ЗАО «ИНПК РЭТ».
  3. Разработку предложений по методике испытаний рекомбинаторов.
  4. Разработку предложении по процедуре аттестации методик испытаний.
  5. Разработку необходимой документации для проведения аттестации экспериментального стенда УИИСБ.
  6. Разработку оригинальной программы и методик испытаний ПКРВ РВК-500 с учетом рабочих характеристик стенда УИИСВБ.

Выполнены предтестовые и посттестовые расчеты по моделированию процессов рекомбинации водорода в условиях стенда УИИСВБ для условий нормальной экуспуатации (НЭ), проектной аварии (ПА) и запроектной аварии (ЗПА).

Разработана и обоснована методика расчета производительности рекомбинаторов для замкнутых сосудов при испытаниях в импульсном режиме подачи водорода.

На стенде УИИСВБ выполнены исследования по определению базовых характеристик ПКРВ РВК-500, включая стартовые характеристики, производительность, предел поджига.

Полученные экспериментальные результаты и их последующая обработка показали обоснованность разработанных и используемых методических подходов. Выполненные работы продемонстрировали возможность использования стенда УИИСВБ не только для тестирования базовых характеристик, но и с учетом широких технических возможностей стенда, приборного оснащения, наличия отработанных методик испытаний и квалифицированного персонала позволяют рассматривать средство измерения УИИСВБ в качестве измерительного оборудования для проведения различного вида испытаний опытных и промышленных образцов рекомбинаторов отечественного и зарубежного производства.