Цели обучения

Цели обучения

По окончании изучения данного материала обучаемые будут способны:

^^^Н Кратко описать основные свойства воды и конструкционных материалов,

влияющие на конструкцию и работу ПГ для ВВЭР. ^^^Н Объяснить развитие конструкций ПГ для реакторов семейства ВВЭР. ^^^Н Сформулировать назначение ПГ в технологической схеме РУ с ВВЭР-1000

проекта В-320.

^^^Н Нарисовать упрощенную схему включения ПГ в технологической схеме РУ с ВВЭР-1000 проекта В-320.

^^^Н Описать устройство и основные технические характеристики парогенера­тора ПГВ-1000М.

^^^Н Описать основные недостатки, выявленные в процессе эксплуатации ПГВ-1000М, и методы повышения надежности их работы.

Объяснить назначение, упрощенное устрой-
ство и режимы эксплуатации парогенерато-
ра ПГВ-1000М для АЭС с ВВЭР-1000
(РУ В-320). ___________________________

Основные свойства теплоносителя и конструкционных материалов, влияющие на проектирование и

эксплуатацию ПГ

 

Конструкционное оформление теплообменников - ПГ АЭС - во многом определяется свойствами теплоносителей и применяемых при их изготовлении материалов. Как мы уже знаем, в качестве теплоносителя в семействе реакторов типа ВВЭР используется вода. Ниже коротко рассматриваются теплофизические и физико-химические свойства воды, оказывающие влияние на конструкцию и работу ПГ для ВВЭР, а также некоторые вопросы коррозии металла ПГ.

Обычная вода - наиболее дешевый и распространенный теплоноситель. Сочетание ее физических и теплофизических свойств (плотность, теплопроводность, вязкость, теплоемкость), определяющих интенсивность теплообмена и расход теплоносителя, весьма благоприятно.

Коэффициенты теплоотдачи для воды достигают больших значений при относитель­но малых скоростях и резко увеличиваются с их ростом. Так, если при скорости воды около 0,3 м/сек коэффициент теплоотдачи примерно равен 2»10³ ВТ/(м² К), то при скорости 5 м/сек он увеличивается до 20»10³ ВТ/(м² К). Благодаря высокой тепло­емкости, малой вязкости и большой плотности, затраты на перекачку воды по конту­ру невелики.

К положительным свойствам воды относятся также хорошая устойчивость ее по от­ношению к ионизирующему излучению и практически невысокая склонность к ак­тивации. Из недостатков воды, в первую очередь, следует иметь в виду самый серь­езный - высокое давление ее насыщенного пара, которое, к тому же, быстро растет с повышением температуры. Так, при давлении 1 кгс/см² температура насыщения 99,6 ⁰С, а при 221,1 кгс/см² только 374,1 ⁰С. Таким образом, при увеличении давления более, чем в 200 раз, температура насыщенного пара повышается всего в три раза.

Температурный уровень отвода тепла из реактора типа ВВЭР невысок. В связи с этим невысоки и параметры рабочего пара (Р и t), вырабатываемого ПГ, обогреваемыми водой под давлением.

Определенным недостатком воды как теплоносителя является зависимость ее плот­ности от температуры (влияние давления на плотность мало), существенно увеличи­вающаяся с ростом температуры. Например, при давлении 100 кгс/см² и изменении температуры от 250 до 300 ⁰С, удельный объем воды увеличивается на 11%. При разогреве реактора ВВЭР-1000 с холодного (температура 1 к < 70 ⁰С) до горячего (температура 1 к = 280 ⁰С) состояния плотность теплоносителя 1 к уменьшается на 30%. Это обстоятельство делает необходимым установку в 1 контуре специального компенсирующего объема (так называемый компенсатор объема или компенсатор давления).

Вода - хороший растворитель и это свойство значительно усложняет водоподгото-вительные установки, которые должны очищать воду не только от взвешенных и кол­лоидных частиц, но и от растворенных.

Наличие в воде первого контура растворенных примесей приводит к повышению ее радиоактивности за счет возникновения долгоживущих нуклидов. Выпадение ак­тивных веществ из реактора в контуре делает его (а в том числе и ПГ) труднодоступ­ным для ремонта и ревизии.

Вода - весьма коррозионно-активное вещество. Интенсивность коррозионных про­цессов при омывании водой различных конструкционных материалов зависит от температуры, наличия в воде свободных ионов водорода (рН) и некоторых других факторов. Как пример можно привести факт выхода из строя парогенераторов Южно-Украинской АЭС, отработавших всего 7 тысяч часов (292 суток) при самых низких Рн продувочной воды ПГ.

Коррозионные процессы, даже если они протекают с небольшими скоростями, заг­рязняют воду как растворенными, так и твердыми частицами, которые активируются в реакторе. Продукты коррозии, как правило, содержат элементы, нейтронное облу­чение которых приводит к возникновению долгоживущих радиоактивных нуклидов.

Ниже будет указано, что основным конструкционным материалом поверхностей на­грева ПГ для ВВЭР является в настоящее время аустенитная нержавеющая сталь. Эта сталь обладает очень высокой общей коррозионной стойкостью при наличии в воде любых примесей. Допустимое значение pH воды для нее лежит в широком диапазо­не: от 3 до 12.

Однако аустенитные нержавеющие стали склонны к таким специфическим видам коррозии, как щелочная хрупкость, щелевая коррозия и, особенно, коррозия под напряжением (коррозионное растрескивание). Коррозионные разрушения из-за щелочной хрупкости этих сталей имеют те же причины и тот же характер, что и для углеродистых сталей, в особенности они проявляются при наличии в металле оста­точных напряжений.

Щелевая коррозия развивается в деталях, выполненных из аустенитных сталей при наличии в воде заметного количества кислорода. Основным недостатком аустенит-ных нержавеющих сталей, как конструкционного материала поверхностей нагрева ПГ, является их склонность к коррозионному растрескиванию, которое вероятно в местах остаточного напряжения, возникающего при изготовлении поверхностей на­грева и их деталей. Остаточные напряжения присутствуют в рассматриваемой нами конструкции ПГ для ВВЭР-1000 вследствие холодной гибки трубок без последующей термообработки при изготовлении трубного пучка, а также развальцовки теплооб-менных труб в стенке коллекторов методом взрыва (что применялось вплоть до 1990 года).

Коррозионное растрескивание возникает и развивается при воздействии на напря­женный металл водной среды, содержащей кислород и хлориды. При этом следует иметь в виду более существенное влияние кислорода, а наличие хлоридов при этом резко интенсифицирует процесс. В связи с этим их содержание жестко ограничива­ется нормами водно-химического режима 1-го и 2-го контуров.

К усилению коррозионных процессов ведет также и повышение концентрации водо­родных ионов. Особенно это неблагоприятно сказывается для углеродистых сталей (из которых и изготавливаются корпусы и коллекторы ПГ для ВВЭР), для них благо­приятными будут pH около 8. С целью снижения коррозии оборудования 2-го конту­ра ведется водно-химический режим со значением рН, обеспечивающим непревы­шение допустимых концентраций ионов Н+.

Также неблагоприятными являются роли хлоридов и нитридов, которые заключают­ся в том, что первые также активно разрушают защитные окисные пленки на повер­хности металла, а вторые являются хорошими окислителями.

Создание парогенераторов большой единичной мощности в транспортабельном ис­полнении связано с необходимостью размещения значительной теплопередающей поверхности и создания необходимого сепарационного объема в одном корпусе.

Применение для этих целей широко известных корпусных углеродистых сталей при значительном диаметре корпуса ПГ и повышенных параметрах генерируемого пара превратило бы корпус ПГ в уникальный сосуд высокого давления, имеющий значи­тельные толщины стенок (до 220 мм) и массу (до 250 т). Для снижения массы и габаритов корпуса ПГ для ВВЭР-1000 в качестве конструкционного материала при­менена высокопрочная низколегированная сталь перлитного класса марки 10ГН2МФА.

Параметры теплоносителя 1 контура ВВЭР-1000 обусловили необходимость приме­нения в конструкции коллекторов теплоносителя сталей с высокими механически­ми характеристиками. В целях унификации изделий по применяемым материалам для коллекторов теплоносителя принята та же сталь, что и для корпуса ПГ. Для на­дежной обварки концов труб внутренняя поверхность коллектора плакирована ан­тикоррозионной аустенитной наплавкой (1-й слой - ЗИО-8, 2-й слой - ЭА 898/31Б).

Коллектор пара и система питательной воды ПГВ-1000 изготавливаются из конст­рукционной углеродистой стали марки 20. Указанная сталь обладает высокой плас­тичностью, широко применяется в изготовлении теплообменной аппаратуры, рабо­тающей под давлением до 160 кгс/см² при температуре до 450 ⁰С, технологична, сва­ривается всеми видами сварки.

В связи с жесткими нормами содержания продуктов коррозии в воде 1-го контура, для изготовления трубок поверхности теплообмена применена хромоникелевая сталь аустенитного класса 08Х18Н10Т. Эта сталь обладает высокой общей коррозионной стойкостью, технологична, хорошо сваривается. Однако, как уже указывалось, аусте-нитные стали этого класса склонны к таким специфическим видам коррозии, как щелочная хрупкость, щелевая коррозия и, особенно, коррозия под напряжением (кор­розионное растрескивание).

Развитие конструкций ПГ для АЭС с ВВЭР

Производство рабочего пара для турбогенератора на АЭС осуществляется или в ядер­ных реакторах (одноконтурные реакторы), или в специальных теплообменных уста­новках (ПГ в двухконтурных схемах). ПГ АЭС с ВВЭР представляет собой единичный тепловой аппарат. В нем осуществляется передача тепла, отводимого из активной зоны реактора охлаждающей средой, направляемой в поверхности нагрева ПГ. Па­рогенератор, наряду с реактором, главным циркуляционным насосом и турбогенера­тором, относится к основному оборудованию АЭС. Из всех узлов ядерной энергети­ческой установки, находящихся вне корпуса реактора, наиболее трудны в отноше­нии выбора материала и технологии изготовления парогенераторы. Некоторые де­тали парогенераторов контактируют с теплоносителями обоих контуров и поэтому должны обладать высокой коррозионной стойкостью при двухстороннем коррози­онном воздействии сред контуров.

Соединения элементов и деталей ПГ должны обеспечивать плотность, исключаю­щую возможность протечек из одного контура в другой. Протечки теплоносителя во 2-й контур выше регламентных пределов (5 л/час для ВВЭР-1000) недопустимы, так как 2-й контур не имеет биологической защиты и связан с окружающей средой. По­падание рабочего тела 2-го контура в первый (например, при гидроиспытаниях 2-го контура) может привести, из-за снижения концентрации борной кислоты в теплоно­сителе 1 контура, к ядерно-опасному режиму эксплуатации реакторной установки.

Развитие конструкций ПГ для АЭС с ВВЭР в бывшем СССР шло по линии разработки однокорпусных горизонтальных вариантов с погруженной поверхностью теплооб­мена и встроенными паросепарационными устройствами. На 1 блоке Нововоронеж­ской АЭС типа ВВЭР-210 с 1964 года эксплуатировались 6 парогенераторов произво­дительностью 230 т/час пара каждый.

На 2 блоке НВАЭС типа ВВЭР-365 эксплуатировались 8 парогенераторов производи­тельностью 325 т/час пара каждый, не отличающиеся по размерам и конструктивно­му исполнению от парогенераторов 1 блока этой же АЭС.

Конструкция этих парогенераторов представлена на рисунке.

 

Подогрев питательной воды до ts, производство, сепарация и сушка рабочего пара осуществляются в одном корпусе. Горизонтальный корпус диаметром 3 м и длиной 12,5 м, выполненный из перлитной стали, состоит из цилиндрической обечайки и эллиптических днищ. По высоте он делится на две части. Верхняя предназначена для сепарации пара, а нижняя - для размещения поверхности теплообмена, которая выполнена из нержавеющих труб 21 х 1,5 мм максимальной длиной 12 м. Входные и выходные концы труб завальцованы с подваркой в вертикальные коллекторы. Кол­лекторы и узлы их ввода в корпус - сложные инженерные конструкции. Коллекторы внутренним диаметром 750 и толщиной 75 мм выполнялись из стали 12Х18Н9Т и имели 2074 отверстия под теплообменные трубы. В корпус они вводились через шту­церы диаметром 1040 мм. Между стенками коллекторов и штуцерами предусматри­валась водяная рубашка.

Опыт эксплуатации ПГ первого и второго блоков НВ АЭС показал, что принятые кон­струкционные решения обеспечили надежную работу при всех осуществляющихся режимах. Поэтому при проектировании ПГ для более мощных модификаций реакто­ров ВВЭР эти решения практически были полностью сохранены.

У парогенераторов реакторных установок, на­чиная с ВВЭР-440 люки на коллекторах 1 кон­тура для осмотра и ремонта узла заделки труб­ного пучка были перекомпонованы и располо­жены сверху.

Они обслуживаются сверху из центрального зала здания реакторного отделения. Такое ре­шение позволило значительно сократить раз­меры ПГ, но усложнило конструкцию корпуса ПГ (за счет дополнительных фланцевых разъе­мов на корпусе).

Рост единичной мощности парогенераторов при ограниченных по условиям транспорта­бельности габаритах приводит к тому, что трубные пучки таких парогенерато­ров выполняются очень тесными, с относительно малыми шагами (S/d = 1,15­1,3); кроме того, повышение мощности, как правило, сопровождается повы­шением тепловых и паровых нагрузок вследствие более высоких температур­ных напоров.

При разработке парогенераторов реакторной установки ВВЭР-1000 были рас­смотрены различные варианты конструкций и технологических схем, включая вертикальный парогенератор.

Однако для изготовления и внедрения в проект РУ был принят также тип го­ризонтального ПГ, несмотря на несколько лучшие компоновочные решения по зданию РО при вертикальном типе парогенераторов.

Для реакторной установки ВВЭР-1000 В-187 5-го энергоблока Нововоронеж­ской АЭС были разработаны парогенераторы ПГВ-1000. В реакторной уста­новке ВВЭР-1000 В-320 используются парогенераторы ПГВ-1000М, в основу которого была положена конструкция ПГВ-1000.

Увеличение мощности парогенератора ПГВ-1000 по сравнению с парогенератором для ВВЭР-440 было достигнуто не только за счет увеличения площади теплопереда-ющей поверхности, но и за счет интенсификации теплообмена, полученной путем изменения диаметра труб теплопередающей поверхности и увеличения скорости теплоносителя.

Конструктивно парогенераторы ПГВ-1000 практически повторяют парогенераторы для реакторов ВВЭР-440, но отличаются от них существенным увеличением внутрен­него диаметра корпуса (4000 мм вместо 3200 для ВВЭР-440), уменьшением диаметра теплообменных труб (16 х 1,5 вместо 21 х 1,5 для ВВЭР-440), увеличением числа теплообменных труб до 11 тыс. штук, более эффективными сепарационными устрой­ствами.

Для уравнивания скоростей выходящего пара и равномерного распределения паро­водяной смеси по паровому объему парогенератора в конструкцию ПГВ-1000 был введен погруженный дырчатый лист.

Первоначально для парогенераторов ПГВ-1000 как и для всех остальных ПГ реакто­ров семейства ВВЭР заделка теплообменных труб в трубные коллекторы производи­лась завальцовкой на всю толщину коллектора с использованием энергии взрывча-

тых веществ и обваркой торца труб с коллектором.

По сравнению с ПГВ-4 (парогенератор для ВВЭР-440) в ПГ блоков ВВЭР-1000 температуры рабочих сред по первому и второму контуру на 20-30 градусов С выше. В среднем выше в 2-2.5 раза выше теплонапряженность трубного пучка. Это предопределяет более строгие тре­бования к ПГВ-1000(М) к соблюдению условий, пре­дотвращающих возникновение и развитие процессов коррозионного растрескивания стали 08Х18Н10Т (тру­бок ПГ).

 

 

Конструкция парогенератора ПГВ-1000М

 

Парогенератор ПГВ-1000М предназначен для выработки насыщенного пара давле­нием 64 кгс/см² с влажностью 0,2% при температуре питательной воды 220 ⁰С (в режиме без ПВД 164 + 4) в составе энергоблока АЭС с водо-водяным энергетическим реактором ВВЭР-1000 (РУ В-320) и является составной частью циркуляционного кон­тура. Парогенераторы ПГВ-1000 и ПГВ-1000М изготавливались на двух заводах: ЗИО (завод им. Орджоникидзе, г. Подольск) и ПО "Атоммаш"(г. Волгодонск).

Конструктивное исполнение парогенератора ПГВ-1000М принято исходя из следую­щих основных требований к парогенераторам АЭС:

^^^В технологическая отработанность конструкции (освоенность производства);

■■■■ обеспечение надежного расхолаживания реактора при минимальных раз­ностях высотных отметок между реактором и парогенератором;

■■■■ обеспечение охлаждения теплоносителя первого контура до требуемого уровня температур во всех проектных режимах;

^^^Н обеспечение резервирования подачи питательной воды в ПГ по отдельной линии;

^^^В габаритные размеры обеспечивают транспортировку по железным доро­гам;

■■■■ соединения элементов и деталей ПГ должны обеспечивать плотность, ис­ключающую возможность перетечек из одного контура в другой (регламен­тный предел протечек 5 л/час).

 

 

Парогенератор ПГВ-1000 на заводе "Атоммаш"

Указанные выше требования и определили конструкцию парогенератора.

Парогенератор ПГВ-1000М - горизонтальный, однокорпусный, с погруженной в воду 2 контура трубчатой поверхностью теплообмена и встроенными паросепарацион-ными устройствами, системой раздачи питательной воды, паровым коллекто­ром, с погруженным дырчатым листом, системой раздачи аварийной пита­тельной воды.

В состав парогенератора входят следующие сборки, поставляемые отдельно от него: две опоры, один паровой коллектор, одна труба с проставышем, комплекты: закладных деталей, контрольных монтажных соединений и монтажных частей.

Имеется два варианта исполнения ПГ, различающихся ориентацией па­рового коллектора относительно коллекторов первого контура: ПГ 3,4 -выход пара со стороны "холодного" коллектора, ПГ 1,2 - выход пара со стороны "горячего" коллектора. Это связано с различной ориентацией па­рогенераторов относительно турбинного отделения.

Парогенераторы размещены попарно (N2 и N 3, N1 и N4) в боксах герметичного объема и установлены каждый на две опорные конструкции. Для предотвраще­ния динамических перемещений (например, при землетрясении) парогенераторы раскреплены с помощью гидроамортизаторов.

Масса парогенератора с опорами в сухом виде - 694 т, масса парогенератора без опор - 322 т. Масса парогенератора с опорами, полностью заполненного по I и II контурам - 842 т (без учета теплоизоляции).

Конструкция парогенератора с восемью гидроамортизаторами разработана с уче­том землетрясения до 9 баллов и работы в условиях тропического климата.

Парогенератор состоит из следующих элементов и основных узлов: ■■■■ корпуса;

■■■■ поверхности теплообмена (трубного пучка);

■■■■ "горячего" и "холодного" коллекторов;

■■■■ сепарационного устройства жалюзийного типа;

■■■■ устройства раздачи основной питательной воды;

■■■■ устройства раздачи аварийной питательной воды;

■■■■ устройства выравнивания паровой нагрузки (погруженный дырчатый лист);

■■■■ опорных конструкций и гидроамортизаторов;

■■■■ устройства измерения уровня в ПГ (уравнительных сосудов, врезок и им­пульсных линий); ■■■■ системы продувок и дренажа.

Корпус парогенератора ПГВ-1000М - сварной цилиндрический сосуд, воспринимает давление 2 контура. Корпус парогенератора включает в себя цилиндрическую часть, состоящую из 3-х обечаек различной толщины и эллиптические днища. На обоих днищах корпуса имеются люки для осмотра и ремонта внутрикорпусных устройств парогенератора.

В верхней части корпуса имеются патрубки для отвода генерируемого пара, патруб­ки для подвода питательной воды и люки для доступа к уплотнениям коллекторов теплоносителя.

 

1 - корпус

2 - трубный пучок

3 - штуцера уровнемеров

4 - люк-лаз по 2 контуру

5 - секция жалюзийного сепаратора

6 - пароотводящие трубы

7 - паровый коллектор

8 - штуцер контроля плотности разъема по 2 контуру

9 - штуцер воздушника по 2 котуру

10 - штуцер контроля плотности разъема по 1 контуру

11 - штуцер воздушника по 1 котуру

12 - коллекторы раздачи питательной воды

13 - штуцер продувки

14 - дренаж

15 - штуцер продувки

Длина корпуса парогенератора 13840 мм, внутренний диаметр 4000 мм, толщина сте­нок корпуса в средней части - 145 мм, на концевых участках - 105 мм, толщина сте­нок днищ - 120 мм. В корпусе парогенератора имеются:

■■■■■ десять патрубков Ду350, расположены в верхней части корпуса, служат для

отвода насыщенного пара; ■■■■■ штуцер Ду100, расположен в средней нижней части, служит для отвода кот­ловой воды в линию дренажа; ■■■■■ патрубок Ду400, расположен в центральной верхней части, служит для под­вода питательной воды; ■■■■■ два штуцера Ду80, расположены снизу в крайних частях, служат для отвода

котловой воды в линию продувки; ■■■■■ патрубок Ду100, расположен на днище симметрично люку Ду500, служит

для подвода аварийной питательной воды; ■■■■■ два штуцера Ду20, расположены по одному на каждом люке Ду800, пред­назначены для контроля плотности фланцевых соединений 2 контура; ■■■■■ два штуцера Ду20, воздушники 2 контура, расположены по одному на каж­дом люке Ду800;

■■■■■ двадцать штуцеров Ду20, расположены на корпусе и днищах, предназначе­ны для присоединения линий КИП; ■■■■■ два люка Ду500, расположены по одному на каждом эллиптическом днище,

предназначены для доступа в объем 2 контура ПГ; ■■■■■ два штуцера Ду20, расположены по одному на каждом люке Ду500, пред­назначены для контроля плотности фланцевых соединений 2 контура.

В нижней части корпуса вварены переходные патрубки Ду1200 для приварки кол­лекторов теплоносителя 1 контура: "горячего" и "холодного". Коллекторы располо­жены симметрично относительно вертикальной оси ПГ на расстоянии 1150 мм от нее в продольном и на 890 мм в поперечном направлении. Коллекторы 1 контура выполнены из легированной конструкционной стали. Внутренняя поверхность кол­лекторов, включая крышки фланцевых разъемов, плакирована антикоррозионной наплавкой из нержавеющей стали. Коллекторы по принятой технологии изготовле­ния имеют кольцевой сварной шов, который при номинальных условиях эксплуата­ции парогенератора находится выше уровня котловой воды в ПГ.

 

Каждый коллектор имеет:

■■■■ переходное кольцо Ду850 для входа (выхода) теплоносителя и соединения

с главным циркуляционным трубопроводом; ■■■■ штуцер Ду20 для непрерывной продувки;

■■■■ два штуцера Ду10, воздушник и контроль плотности фланцевого соедине­ния 1 контура.

Как уже было указано, корпус в средней части сварен с двумя вертикальными кол­лекторами первого контура, предназначенными для соединения с 11000 теплопере-дающих труб, согнутых в U-образные змеевики. Змеевики изготавливаются методом холодной гибки, и согласно принятой технологии впоследствии термически не об­рабатываются и в них сохраняются напряжения, полученные в результате наклепа (согласно пояснительной записки ОКБ ""Гидропресс" 320.05.00.00.000 ПЗ). Поэто­му для исключения коррозионных повреждений в котловой воде ПГ нормируется содержание примесей и при превышении удельной загрязненности трубного пучка более 150 г/м² необходимо проведение химической отмывки парогенератора.

Схема расположения теплообменных труб в корпусе ПГ

Змеевики скомпонованы в два U-образных пучка, что обеспечивает самокомпенса­цию разных температурных удлинений корпуса и труб, и имеют по три вертикальных коридора шириной около 200 мм для обеспечения организованной гидродинамики циркулирующей котловой воды. Змеевики изготавливаются из труб, не имеющих сварного шва на длине трубы. Применены трубы с внутренней электрохимполиро-ванной и наружной шлифованной поверхностями с дополнительным контролем качества ультразвуком. Максимальная развернутая длина змеевика составляет 15,1 м, минимальная - 10,1. Трубки в пучках размещены в шахматном порядке с шагами 19 мм по высоте и 23 мм по ширине. Верхний ряд труб расположен на 190 мм выше поперечной оси парогенератора.

Трубный пучок с элементами дистанционирования и крепления занимает около 78% площади части поперечного сечения корпуса, ограниченной сверху последним ря­дом труб пучка. В соответствии с формой поперечного сечения пучка труб, число змеевиков в горизонтальных рядах изменяется; оно максимально в первых (верх­них) рядах и уменьшается по мере увеличения номера ряда. В парогенераторе ПГВ-1000М для ВВЭР-1000 число змеевиков уменьшается от 120 (верхние ряды) до 16 (нижний ряд). Высота трубного пучка - 2,2 метра.

В целях унификации изделий по применяемым материалам в проекте для коллекто­ров I контура была принята та же сталь, что и для корпуса ПГ. Для надежной обварки концов нержавеющих труб внутренняя поверхность коллекторов, включая крышки фланцевых разъемов, плакирована антикоррозионной аустенитной наплавкой (1-й слой - ЗИО-8, 2-й слой - ЭА 898/21Б).

Концы змеевиков на ПГ, изготовленных до 1990 года, заделаны в отверстиях коллек­тора по взрывной технологии путем обварки их торцов с антикоррозионным покры­тием внутренних полостей аргоно-дуговой сваркой и последующей вальцовкой на всю глубину заделки в коллектор методом взрыва.

Концы змеевиков на ПГ, изготовленных с 1990 года, заделаны в отверстиях коллек­тора методом гидрораздачи и механической довальцовки выходного участка. Торцы змеевиков сварены с антикоррозионной наплавкой коллектора аргоно-дуговой свар­кой.

Змеевики дистанционируются в трубном пучке специальными элементами, которые в свою очередь закреплены в опорных конструкциях, расположенных на корпусе ПГ. Дистанционирующие элементы представляют собой волнообразные полосы в

 

Элементы дистанционирования трубного пучка ПГ

Схема включения ПГВ-1000М на АЭС с ВВЭР-1000

 

 

Узел крепления жалюзийного сепаратора к корпусу ПГ

1
- жалюзийный сепаратор

2 - пароприемный щит

3 - корпус ПГ

4 - детали крепления

сочетании с промежуточными плоскими планками. Дистанционирующие элементы изготовлены из стали 08Х18Н10Т. С учетом более высоких скоростей теплоносителя в трубках и пара в межтрубном пространстве в конструкции ПГВ-1000М для увеличе­ния жесткости конструкции теплообменного пучка увеличено количество опор и дистанционирующих элементов пучка по сравнению с ранее спроектированными конструкциями парогенераторов.

Теплоноситель из реактора поступает в "горячий кол­лектор, проходя внутри теплопередающих труб, от­дает тепло воде 2 контура, выходит в "холодный" коллектор и далее на всас ГЦН. Питательная вода по трубопроводу Ду400 через коллектор питательной воды с раздаточными лучами подается на "горячую" часть теплообменного пучка ПГ, чем достигается час­тичное выравнивание паровой нагрузки по сечению парогенератора за счет конденсации части пара.

Циркуляция воды 2 контура в ПГ - естественная. Пар, выходя с зеркала испарения (со скоростями порядка 0,42 м/сек), осушается в паровом объеме между зер­калом испарения и входным сечением жалюзийных сепараторов за счет гравитационных сил (первая сту­пень сепарации) и поступает в жалюзийный сепара­тор (вторая ступень сепарации), где дополнительно осушается до необходимой степени (влажность пара не более 0,2 %).

Сепарационные устройства состоят из пакетов жалюзи волнистой формы толщиной 0,5-0,8 мм, выполненных из нержавеющей стали. Пакеты располагаются под углом 26 градусов к вертикали в паровом объеме парогенератора на высоте 750 мм от по­гружного дырчатого листа. За секциями жалюзийных сепараторов во всех рядах ус­тановлены дырчатые пароприемные щиты. Пароприемный дырчатый лист предназ­начен для выравнивания поля скоростей пара.

Исследования сеперационной схемы ПГ, проведенные ОКБ "Гидропресс", показали, что за счет сепарации в паровом объеме ПГ влажность пара перед жалюзи колеблет­ся в пределах 0,05-0,1%, что значительно ниже допустимой влажности перед жалю­зи (5-10%,). Исследования также показали, что увеличение весового уровня воды в ПГ от номинального на 200 мм приводит к резкому росту влажности пара.

Отсепарированный конденсат собирается в корыто и отводится системой трубок под уровень воды. Осушенный пар выходит из парогенератора через 10 паровых патруб­ков Ду350. Патрубки с помощью переходников и гнутых труб Ду200 объединены в общий паровой коллектор Ду600, по которому пар подается на турбину.

Для равномерного распределения пароводяной смеси по паровому объему пароге­нератора применен погруженный дырчатый лист, который представляет собой на­бор листов с отверстиями диаметром 13 мм, установленных на металлической раме. Расположен он на расстоянии 260 мм от верхнего ряда труб теплопередающей по­верхности, живое сечение дырчатого листа для прохода пара составляет около 5%. Конструктивный материал изготовления дырчатого листа - сталь 12Х18Н10Т толщи­ной 6 мм. Для стока воды со щита между корпусом и щитом (вдоль него) оставлены проходы шириной 150 мм. По всему периметру к щиту приварены листы шириной 700 мм (иногда их называют "закраинами"), препятствующие выходу пара из меж­трубного пространства через проходы для воды. Закраины изготовлены из нержаве­ющей стали толщиной 8 мм.

При заполнении парогенератора котловой водой уровень ее устанавливается при­мерно на расстоянии 100 мм над погруженным дырчатым листом. Расчетная высота зеркала испарения над дырчатым листом в зоне максимальных паровых нагрузок (над входным участком трубного пучка) равна 340 мм.

В верхней части коллектора 1 контура имеется фланцевый разъем Ду500 с плоской крышкой для осмотра и ремонта сварных соединений приварки теплообменных труб к плакирующему слою внутренней поверхности коллектора. Разъем снабжен плос­кой крышкой с вытеснителем из стали 10ГН2МФА. Поверхность крышки, обращен­ная в сторону теплоносителя первого контура, и плоскость разъема плакированы нержавеющей сталью. В парогенераторах ПГВ-1000М расточки под прокладки вы­полнены не на плоской крышке (как на ПГВ-1000 V блока НВАЭС), а на торцевой поверхности коллекторов первого контура. Крышка с вытеснителем также выполня­ет роль дросселирующего устройства, предназначенного для уменьшения проходно­

го сечения до Ду100 и ограничения истечения теплоносителя 1 контура во второй при отрыве крышки коллектора.

Для доступа к этому люку предусмотрен люк с отверстием Ду800 и эллиптической крышкой на корпусе ПГ. Для доступа в ПГ со стороны 2 контура на эллиптических днищах корпуса ПГ имеются 2 люка Ду500 в разъемными фланцевыми соединения­ми. Уплотнения всех фланцевых соединений выполнены при помощи 2-х никелевых прокладок (шестимиллиметровых) с организацией контроля плотности межпрокла­дочной полости. Контроль выведен на фрагменты РМОТ БЩУ.

Устройство раздачи основной питательной воды состо­ит из трубопроводов, коллекторов и раздающих труб, имеющих по своей длине "лучи" для вы­хода питательной воды. К патрубку пита­тельной воды через проставыш с тру­бой присоединен коллектор Ду 400, расположенный в паровом объе­ме парогенератора, разветвляю­щийся на две раздающие трубы Ду 250, расположенные над по­груженным дырчатым листом.

Конструкция патрубка выпол­нена таким образом, что труба подвода питательной воды не­посредственно не соприкаса­ется с корпусом ПГ. Это пре­дотвращает возникновение температурных напряжений,

Поперечный разрез парогенератора ПГВ-1000М 1 - пароприемный пункт 2 - труба раздачи питательной воды 3 - трубный пучок 4 - входной коллектор 1 контура 5 - выходной коллектор 1 контура 6 - погружной дырчатый лист 7 - трубы отвода отсепарированной влаги 8 - воздушник 2 контура 9 - пароотводящая труба 10 - коллектор аварийной питательной воды

Узел ввода аварийной питательной воды в корпус ПГ

в том числе и переменных, в корпусе ПГ в месте прохода трубы.

Питательная вода по проекту ПГВ-1000М подается на "горячую" сторону трубного пучка в верней его части под погружной дырчатый лист через 16 раздающих коллек­торов Ду80, каждый из которых соединен с 32 раздающими трубками Ду20, имеющи­ми по своей длине отверстия для выхода питательной воды.

Подвод аварийной питательной воды осуществляется через специаль­ный патрубок с проставышем ДуЮО на эллиптической днище ПГ, к которому присоединен раздающий коллектор Ду80, смонтированный над трубопроводом основной питательной воды Ду250. Вода подает­ся через 38 перфорированных трубок Ду25 в паровую часть корпуса ПГ. При обесточивании АЭС или падении уровня в ПГ по отдельной магистрали подается аварийная питательная вода из баков ТХ10,20,30В01 с температурой от 5 до 45 градусов С и создает условия для расхолаживания до давления в 1 контуре до 15 кгс/см².

Однако нужно помнить, что подача аварийной питательной воды с тем­пературой ~ 25 ⁰С в горячий ПГ с t 280 ⁰С вызывает крайне негатив­ные воздействия "теплового удара" и допустима лишь в крайних слу­чаях. В условиях нормальной эксплуатации следует избегать подпит­ки ПГ по линии аварийной питательной воды во избежание выработ­ки его ресурса.

Снаружи корпус ПГ покрыт тепловой изоляцией. Тепловая изоляция парогенератора предназначена для снижения тепловых потерь от ПГ в окружающую среду (гермо-объем) и удовлетворяет следующим требованиям, разработанным Главным Конст­руктором реакторной установки:

■■■■ крепление несущих элементов изоляции к корпусу парогенератора выпол­нено без сварки, на бандажах;

■■■■ изоляция выполнена в виде отдельных легкосъемных матов, обшитых стек­лотканью, снаружи теплоизоляция закрыта обшивкой из алюминиевых ли­стов;

материал теплоизоляции не вызывает коррозию поверхностей парогене­ратора;

тепловой поток от поверхности изоляции не превышает 200 ккал/м² ч; обшивка изоляции допускает обмывку дезактивирующими растворами; тепловая изоляция сохраняет работоспособность при авариях под гермоо-болочкой в режимах "большой" и "малой" течей.

Особенностью конструкции коллектора ПГ является осевая несимметричность зоны перфорации, что обусловлено уровнями размещения теплообменных трубок в при­нятых габаритах корпуса парогенератора. Эта несимметричность образует вдающийся в поле перфорации клин неперфорированного металла.

Конструкция и технология изготовления обоих коллекторов одинакова. Разница между ними - в рабочей температуре: горячего коллектора - 320 градусов С, холод­ного - 290 при температуре воды во 2 контуре 279 градусов С. Из-за разной длины теплообменных трубок температура холодного коллектора по периметру отличается на 7 градусов С. Перлитная сталь 10ГН2МФА, из которой изготавливают коллекторы, более прочная, что удовлетворяет условиям транспортабельности по железной до­роге.

Предполагалось также, что будут исключены проблемы хлоридного растрескивания теплообменных трубок под напряжением. Фактически реализованный по взрывной технологии (которая применялась вплоть до