Способ заполнения водой и удаления воздуха из главного первого контура ядерного энергоблока и крышка для осуществления этого способа

СПОСОБ ЗАПОЛНЕНИЯ ВОДОЙ И УДАЛЕНИЯ ВОЗДУХА ИЗ ГЛАВНОГО ПЕРВОГО КОНТУРА ЯДЕРНОГО ЭНЕРГОБЛОКА И КРЫШКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА Изобретение относится к способу заполнения водой и удаления воздуха из главного первого контура (1) ядерного энергоблока после его остановки. Указанный главный первый контур (1) содержит расположенный в бассейне реакторного отсека (4) бак (2), насосы (5) первого контура,по меньшей мере один парогенератор (6), содержащий множество парогенераторных труб (7),находящихся над уровнем бака (2), и устройство (8) для поддержания давления.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ЭЛЕКТРИСИТЕ ДЕ ФРАНС (FR) Изобретение относится к способу заполнения водой и удаления воздуха из главного первого контура ядерного энергоблока, как правило, после его остановки для регенерации топлива. Главный первый контур содержит бак, расположенный в бассейне реакторного отсека, насосы первого контура, по меньшей мере один парогенератор с множеством парогенераторных труб, находящихся над уровнем бака, и устройство для поддержания давления. Как известно, ядерный энергоблок содержит реакторный отсек, выполненный в виде закрытого бетонного корпуса и содержащий бак реактора, который содержит активную зону реактора, образованную топливными сборками, содержащими ядерное топливо, а также основные ядерные компоненты энергоблока. В реакторном отсеке расположен главный первый контур, в котором вода нагревается при контакте с топливными сборками, при этом устройство поддержания давления поддерживает в ней давление,чтобы она не закипала и циркулировала в замкнутом контуре. В первом контуре имеется также по меньшей мере один парогенератор, в который поступает горячая вода, циркулирующая в этом первом контуре по трубам, изогнутым в виде перевернутого U, что позволяет нагревать воду второго контура и преобразовать ее в пар. Каждый из энергоблоков ядерной электростанции необходимо периодически останавливать для обслуживания и замены ядерного топлива. На некоторых ядерных объектах (в частности, на объектах заявителя) заполнение водой изогнутых труб парогенератора производят так называемым "вакуумным" способом, в котором заполнение происходит за счет всасывания, что будет подробнее описано ниже. Этот вакуумный способ, который осуществляют во время запуска ядерного энергоблока после остановки, на большинстве объектов в мире не применяют и изогнутые трубы просто заполняют водой в момент запуска насосов первого контура. Вытесняемый воздух скапливается в верхних точках, таких как крышка бака, которые после этого вентилируют. Из конструктивных соображений трубы в виде перевернутого U расположены над уровнем бака и образуют верхние точки, которые невозможно вентилировать. Способ, состоящий в удалении воздуха из изогнутых труб парогенератора путем запуска насосов первого контура и последующей вентиляции после их остановки, называют "динамической вентиляцией". Согласно аварийным процедурам, предусмотренным на некоторых ядерных объектах в случае утечки из главного первого контура, а также с точки зрения химической безопасности, воздух, содержащийся в главном первом контуре, необходимо удалить до запуска установки. Это является определяющим для объектов, в которых используют инструменты измерения уровня воды в баке, что обусловлено наличием самой системы измерения. Для обеспечения повторного запуска главного первого контура без воздуха был разработан способ заполнения водой и удаления воздуха из главного первого контура ядерного энергоблока после его остановки для регенерации топлива. Однако во время осуществления этого способа необходимо пройти этап создания вакуума в главном первом контуре с ядерным топливом в баке. С учетом этого необходимо строго соблюдать сложный порядок работы, который требует больших затрат времени в силу соблюдения правил ядерной безопасности и который удлиняет время остановки ядерного объекта. Задачей изобретения является разработка более простого способа удаления воздуха и заполнения водой главного первого контура ядерного энергоблока после его остановки с одновременной минимизацией затрат и соблюдением правил ядерной безопасности. Поставленная задача решена в способе заполнения водой и удаления воздуха из главного первого контура ядерного энергоблока после его остановки для регенерации топлива, при этом указанный главный первый контур содержит бак, расположенный в бассейне реакторного отсека, насосы первого контура, по меньшей мере один парогенератор с множеством парогенераторных труб, находящихся над уровнем бака, и устройство для поддержания давления. Данный способ содержит следующие этапы, на которых: а) заполняют водой бак и бассейн; б) загружают ядерное топливо в бак; в) опорожняют бассейн и устанавливают крышку, закрывающую бак; г) устанавливают уровень воды главного первого контура по нижнему рабочему диапазону для установления сообщения между содержащимися в трубах объемами воздуха, устройством поддержания давления и баком; д) создают разрежение в главном первом контуре вакуумными насосами, соединенными с вытяжными каналами бака и устройством поддержания давления; е) заполняют главный первый контур до уровня вакуумирования, затем доводят главный первый контур до атмосферного давления открыванием вытяжных труб, за счет чего вода из главного первого контура всасывается в трубы; ж) заполняют главный первый контур до вершины устройства поддержания давления для обеспечения продолжения операций запуска ядерного энергоблока,при этом согласно изобретению этапы г)-е) осуществляют перед последовательным осуществлением этапов а)-в). Таким образом, способом, соответствующим настоящему изобретению, заполнение водой труб пу-1 019313 тем создания вакуума производят до загрузки топлива. Хотя такой способ и позволяет упростить процедуру заполнения водой и удаления воздуха из главного первого контура, приходится манипулировать крышкой бака, которая весит более 110 т и которую необходимо установить для временной герметизации главного первого контура, а затем снять в конце вакуумирования, чтобы заполнить бассейн. Для герметизации самой крышки бака необходимо установить прокладку в месте ее соединения с баком, что будет показано ниже со ссылками на фиг. 4 (позиция 22), а также заглушки на верхние отверстия в крышке, предназначенные для извлечения инструментов из активной зоны (позиция 31 на фиг. 4). Этот способ опасен облучением персонала по причине манипулирования крышкой. Кроме того, он все же требует больших физических затрат для манипулирования крышкой, а манипулирование крышкой удлиняет время остановки энергоблока. Согласно изобретению для герметизации бака можно использовать саму крышку бака, несмотря на ее вес, при условии установки соответствующих средств герметизации. Чтобы сократить время остановки энергоблока и расходы, перед этапом г) устанавливают вспомогательную крышку, закрывающую бак, и герметизируют эту вспомогательную крышку в месте ее соединения с баком при помощи средств герметизации. Как известно, в ядерных энергоблоках используют вспомогательную крышку, которую устанавливают на пустой бак реактора, чтобы обеспечить биологическую защиту персонала, работающего вблизи бака, динамическую изоляцию контуров во время операций обслуживания, защиту первого контура от попадания посторонних предметов, доступ для проверки резьбовых соединений бака, очистку и проверку опорной плоскости соединения бака, дезактивацию бассейна реактора без введения чистой воды в первый контур и закрывание верхних внутренних элементов бака во время проводящегося раз в десять лет испытания закрытого корпуса. Таким образом, согласно изобретению в качестве крышки используют такую вспомогательную крышку, уже установленную до осуществления способа, которая содержит дополнительные средства герметизации. Предпочтительно в способ в соответствии с настоящим изобретением после этапа е) снимают указанные средства герметизации вспомогательной крышки. Предпочтительно в качестве средств герметизации вспомогательной крышки используют съемный с бака фланец. Таким образом, поставленная изобретением задача решена также в крышке типа вспомогательной для осуществления описанного выше способа, которая согласно изобретению содержит средства герметизации на баке. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения средства герметизации выполнены в виде фланца. Задача изобретения решается также тем, что фланец, предназначенный для описанной выше вспомогательной крышки, содержит средства герметизации между баком и вспомогательной крышкой. Предпочтительно фланец содержит по меньшей мере одну уплотнительную прокладку. Далее описан неограничивающий пример осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. На фиг. 1 схематично показан главный первый контур ядерного энергоблока; на фиг. 2 схематично показана вспомогательная крышка и съемный фланец для осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением, вид в разрезе; на фиг. 3 схематично показана упрощенная вспомогательная крышка, образующая стационарный фланец согласно варианту, изображенному на фиг. 2, вид в разрезе; на фиг. 4 показана классическая крышка бака, оборудованная соответствующими средствами герметизации, обеспечивающими осуществление способа. На фиг. 1 схематично показан главный первый контур 1 ядерного энергоблока, содержащий бак 2,расположенный в бассейне (на чертежах не показан) реакторного отсека 4, и насосы 5 первого контура,выполненные с возможностью обеспечения циркуляции воды в главном первом контуре 1. Контур 1 содержит также по меньшей мере один парогенератор 6 с множеством парогенераторных труб, находящихся над уровнем бака 2, и устройство 8 поддержания давления. Трубы имеют общую форму в виде перевернутого U и каждая из них содержит верхнюю точку 9 (которая соответствует верхнему уровню изгиба этой трубы 7, находящемуся на уровне NHE на фиг. 1), которая практически не поддается вентиляции. Как известно, чтобы заполнить водой и удалить воздух из главного первого контура, осуществляют следующие этапы: а) заполняют водой бак 2 и бассейн. Предпочтительно во время этого этапа бак служит средством заполнения бассейна, на дне которого он установлен. При этом воздух, содержащийся в частично заполненных водой трубах 7, сжимается в изогнутых частях 9 труб 7; б) загружают в бак 2 ядерное топливо; в) сливают воду из бассейна и устанавливают крышку 10, закрывающую бак 2. При этом уровень воды оказывается на уровне плоскости соединения бака, обозначенной PdJC на фиг. 1; г) доводят уровень воды главного первого контура до нижнего рабочего диапазона (на фиг. 1 обо-2 019313 значен позицией РТВ) для установления сообщения между воздушными объемами, содержащимися в трубах 7, устройством 8 поддержания давления и баком 2; д) создают разрежение в главном первом контуре за счет всасывающего действия вакуумных насосов 11, соединенных с вытяжными каналами 12 и 13 бака. Этот этап позволяет создать разрежение в 800 мбар относительно внешней стороны контура, которая находится под атмосферным давлением; е) заполняют главный первый контур до уровня вакуумирования (на фиг. 1 обозначен позициейMSV), затем в главном первом контуре создают атмосферное давление путем открывания вытяжных каналов 12 и 13, что обеспечивает всасывание воды из главного первого контура в трубы 7; ж) заполняют главный первый контур 1 до вершины устройства 8 поддержания давления, чтобы продолжить операции запуска ядерного энергоблока. Согласно изобретению этапы г)-е) осуществляют перед последовательным осуществлением этапов а)-в). В результате на этапе а) количество воздуха в трубах значительно меньше, поскольку трубы 7 уже были заполнены во время этапов г)-е). Таким образом, согласно изобретению последовательно осуществляют этапы г), д), ж), а), б), в) и ж). Вместе с тем, согласно этому способу крышку 10 бака необходимо устанавливать перед этапом г) вместе с прокладкой 22 и заглушками 31, чтобы временно герметизировать главный первый контур 1,затем снять ее в конце вакуумирования для заполнения бассейна, после чего опять поставить ее на место во время этапа в). Таким образом, манипулировать крышкой 10 приходится дважды, чего желательно избегать, так как крышкой 10, которая весит более 110 т, манипулировать трудно, и эти операции занимают слишком много времени. Согласно настоящему изобретению используется крышка типа вспомогательной крышки 14, которую устанавливают на бак 2 реактора с применением средств 15 герметизации, которые позволяют герметизировать бак 2, на котором ее устанавливают. Вспомогательная крышка 14 является оборудованием, которое используют в качестве крышки бака 2 ядерного реактора, когда энергоблок остановлен. Она содержит покрытие из поддающегося дезактивации материала или выполнена из этого материала. Известно использование вспомогательной крышки 14 для обеспечения биологической защиты работающего вблизи бассейнов персонала для создания динамического разрежения в главном первом контуре во время операций обслуживания, для защиты главного первого контура от попадания в него посторонних предметов, для применения прибора контроля резьбовых соединений бака (сам по себе такой прибор известен) с установленной вспомогательной крышкой 14, для очистки и проверки опорной плоскости соединения бака (или PdJC), для дезактивации бассейна реактора, для закрывания при необходимости верхних внутренних элементов бака во время производимого раз в десять лет испытания закрытого корпуса, для обеспечения при необходимости доступа к защитным пробкам и для предотвращения повреждения патрубков во время установки вспомогательной крышки. Таким образом, перед этапом г) способ в соответствии с настоящим изобретением содержит этап установки вспомогательной крышки 14, закрывающей бак 2, и этап герметизации этой вспомогательной крышки 14 в месте ее соединения с баком 2 при помощи средств 15 герметизации, а после этапа е) - этап снятия вспомогательной крышки 14. Предпочтительно использование фланца 16, который может быть съемным (фиг. 2) или стационарным (фиг. 3), в качестве средств 15 герметизации вспомогательной крышки 14 вместе с баком 2. Добавление этапа герметизации вспомогательной крышки 14 позволяет избежать любого этапа манипулирования крышки во время осуществления предлагаемого изобретением способа заполнения водой и удаления воздуха. На фиг. 2 схематично показана в разрезе вспомогательная крышка 14, на которую герметично крепят съемный фланец 16 в соответствии с настоящим изобретением. Вспомогательная крышка 14 содержит такелажное кольцо 17 и опирается на установочное кольцо 18, установленное по периферии кожуха 19 активной зоны реактора, конструктивно расположенной внутри бака 2. Фланец 16 в соответствии с настоящим изобретением можно либо непосредственно встроить во вспомогательную крышку 14, либо выполнить съемным (как показано на фиг. 2). Во всех случаях фланец 16 должен обеспечивать необходимую герметичность между бортиком 20 вспомогательной крышки 14 и плоскостью соединения бака (или PdJC), то есть верхней поверхностью 21 бака 2. Предпочтительно уплотнительный фланец 16 является съемным. Операцию его установки на баке 2 производят при помощи интегрированного устройства без применения внешних погрузочноразгрузочных средств (таких как мостовой кран) очень легко, сводя к минимуму продолжительность работы персонала и его облучения. Кроме того, обеспечено надежное удержание этого съемного фланца 16 в верхнем положении, чтобы избежать падения и нанесения травм или разрушения опорной плоскости 21 соединения бака. Общий вес вспомогательной крышки 14 вместе с упаковочным ящиком должен соответствовать мощности подъемных средств, имеющихся в наличии на объекте. На объектах использования вспомогательная крышка 14 значительно легче крышки 10, что облегчает манипулирование по сравнению с обыч-3 019313 ной крышкой 10 бака 2, которая весит более 110 т. В целом для осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением вспомогательная крышка 14 должна быть идеально герметичной. Имеется также оболочка из нержавеющей стали, закрывающая все части вспомогательной крышки 14, находящиеся в контакте с оборудованием первого контура 1. Предпочтительно параметры вспомогательной крышки 14 определяют таким образом, чтобы она могла выдерживать заполнение борной водой до уровня MSV, когда на нее действует разрежение 800 мбар по отношению к атмосферному давлению. Для этого смачиваемая часть вспомогательной крышки 14 должна противостоять коррозии от действия борной кислоты. Предпочтительно вспомогательную крышку 14 в верхней части оборудуют двумя дополнительными фланцами для подключения вакуумного шланга (для всасывания вакуумными насосами 11) и подсоединения трубок измерения уровня воды в баке при помощи шланга. Высота этих соединений находится на верхнем значении уровня MSV на вспомогательной крышке 14. Конструкция системы герметизации предусматривает сохранение функции герметизации в случае изменения высоты вспомогательной крышки под влиянием действующего на нее внешнего атмосферного давления при вертикальном перемещении на несколько миллиметров за счет упругости установочного кольца 18. Фланец 16 устанавливают, например, путем установления простого контакта с баком 2 перед этапом создания разрежения путем всасывания в трубах 7, за счет чего фланец 16 прижимается к баку 2 и к вспомогательной крышке 14. Предпочтительно форма фланца 16 соответствует профилям бака 2 и вспомогательной крышки 14 на уровне их соединения. Например, часть фланца 16 опирается на бортик 20 вспомогательной крышки 14, тогда как другая часть фланца 16 опирается на верхнюю поверхность 21 бака 2. Можно использовать любое средство (если фланец выполнен съемным), обеспечивающее удержание фланца 16 в положении неподвижного соединения с вспомогательной крышкой 14 и с баком 2, например средства в виде зажимов или в виде винтов, чтобы фланец 16 не мог приподняться от вертикального толчка или неправильных действий во время операций. Герметичность обеспечивают при помощи одной или нескольких прокладок 22, устанавливаемых в соответствующие пазы на фланце 16. Прокладки 22 могут быть выполнены на основе полимера, графита,натуральных волокон в твердом виде (например, уплотнительные плетеные шнуры, листы, бумага, волокнистые материалы для плоских прокладок, готовых к применению или предназначенных для вырезания, тороидальные прокладки или прокладки с кромками) или в пастообразном или жидком виде (шовная паста, мастики и жидкие швы). Кроме того, поскольку фланец 16 не должен препятствовать реализации основных функций вспомогательной крышки 14, фланец 16 выполнен съемным, чтобы его можно было снять на минимальной высоте, обеспечивая в этом положении применение инструментов, обычно используемых вблизи соединительной плоскости бака (PdJC), например, чтобы обеспечить прохождение известного прибора контроля резьбовых соединений. Например, прибор контроля резьбовых соединений бака имеет высоту 1100 мм и содержит боковые колеса, которые опираются на соединительную плоскость бака по ширине 52 мм. На фиг. 2 показаны также соединительные врезки 30 для измерений уровня и для подсоединения вакуумного шланга. Вариант выполнения, показанный на фиг. 2, соответствует варианту, в котором фланец предпочтительно выполнен съемным. Вместе с тем, в варианте, показанном на фиг. 3, фланец может быть стационарным, что показано на этой фиг. 3 на уровне позиции 22. Аналогичные элементы обозначены на фиг. 2 и 3 одинаковыми позициями. Однако использование оборудования, показанного на фиг. 3, не позволяет реализовать все функции оборудования, описанного со ссылками на фиг. 2 (в частности, закрывать верхние внутренние элементы бака во время остановки). Согласно настоящему изобретению к известным функциям вспомогательной крышки 14 добавляют возможность создания в главном первом контуре 1 разрежения в 800 мбар по отношению к наружному пространству (то есть к атмосферному давлению), что требует установки средств герметизации. При этом предусмотрены дополнительные подключения вакуумного шланга, а также шланга для измерения уровня воды в баке. Использование настоящего изобретения позволяет повысить уровень эксплуатационной безопасности за счет создания разрежения в переходной стадии при небольшом уровне воды в главном первом контуре 1, когда в баке 2 еще остается топливо. Кроме того, становится возможным исключение операции "динамичной вентиляции", которая является более продолжительной, чем осуществление данного способа, и, следовательно, получить выигрыш во времени при остановке ядерной установки. Несмотря на все преимущества вспомогательной крышки, ее использование остается факультативным. Действительно, для реализации способа в соответствии с настоящим изобретением можно использовать непосредственную установку основной крышки на бак, как показано на фиг. 4. Таким образом,общий способ в соответствии с настоящим изобретением можно осуществлять с основной крышкой, как было описано выше. В случае реализации способа с основной крышкой в желобок крышки устанавлива-4 019313 ют прокладку 22, например, из эластомерного материала. Предпочтительно для герметизации верхних отверстий в крышке используют простые заглушки 31, предназначенные для извлечения инструментов из активной зоны, как показано на фиг. 4. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ заполнения водой и удаления воздуха из главного первого контура (1) ядерного энергоблока после его остановки, содержащего расположенный в бассейне реакторного отсека (4) бак (2), насосы (5) первого контура, по меньшей мере один парогенератор (6) с множеством парогенераторных труб(7), находящихся над уровнем бака (2), и устройство (8) для поддержания давления, в котором последовательно выполняют следующие действия: первый раз устанавливают крышку (10, 14), закрывающую бак (2), и герметизируют указанную крышку (10, 14) в месте ее соединения с баком (2) при помощи средств (15) герметизации; устанавливают уровень воды главного первого контура (1) по нижнему рабочему диапазону (РТВ) для установления сообщения между воздушными объемами, содержащимися в трубах (7), устройством(8) для поддержания давления и баком (2); создают разрежение в главном первом контуре (1) вакуумными насосами (11), соединенными с вытяжными каналами (12, 13) бака (2) и устройством (8) для поддержания давления; заполняют главный первый контур (1) до уровня вакуумирования (MSV) с последующим доведением главного первого контура (1) до атмосферного давления посредством открывания вытяжных каналов(12, 13), за счет чего вода из главного первого контура (1) поступает в трубы (7); снимают крышку (10, 14) и средства (15) герметизации; заполняют водой бак (2) и бассейн; загружают в бак (2) ядерное топливо; опорожняют бассейн и второй раз устанавливают крышку (10, 14), закрывающую бак (2); затем заполняют главный первый контур (1) до вершины устройства (8) для поддержания давления для обеспечения продолжения операций запуска ядерного энергоблока. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что крышка является вспомогательной крышкой (14). 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве средств (15) герметизации вспомогательной крышки (14) используют фланец (16) на баке (2). 4. Ядерный энергоблок, содержащий главный первый контур (1), содержащий расположенный в бассейне реакторного отсека (4) бак (2), крышку (10, 14), закрывающую бак (2), насосы (5) первого контура, по меньшей мере один парогенератор (6) с множеством парогенераторных труб (7), находящихся над уровнем бака (2), и устройство (8) для поддержания давления, отличающийся тем, что содержит: а) средства заполнения водой бака (2) и бассейна; б) средства загрузки в бак (2) ядерного топлива; в) средства опорожнения бассейна и средства установки крышки (10, 14), закрывающей бак (2); г) средства регулирования уровня воды главного первого контура по нижнему рабочему диапазону для установления сообщения между воздушными объемами, содержащимися в трубах (7), устройством(8) для поддержания давления и баком (2); д) средства создания разрежения в главном первом контуре (1), представляющие собой вакуумные насосы (11), соединенные с вытяжными каналами бака (2) и устройством (8) для поддержания давления; е) средства заполнения водой главного первого контура (1) до уровня вакуумирования и доведения главного первого контура (1) до атмосферного давления посредством открывания вытяжных каналов, за счет чего вода из главного первого контура (1) поступает в трубы (7); ж) средства заполнения главного первого контура (1) до вершины устройства (8) для поддержания давления для обеспечения продолжения операций запуска ядерного энергоблока, при этом средства г)-е) выполнены с возможностью приводиться в действие до приведения в действие средств а)-в). 5. Ядерный энергоблок по п.4, отличающийся тем, что крышка, закрывающая бак (2), представляет собой вспомогательную крышку (14), содержащую средства (15) ее герметизации на баке (2) и выполненную из материала, поддающегося дезактивации, или содержащую покрытие из такого материала,применяемого в ядерной энергетике. 6. Ядерный энергоблок по п.5, отличающийся тем, что средства (15) герметизации выполнены в виде фланца (16). 7. Ядерный энергоблок по п.6, отличающийся тем, что фланец (16) содержит по меньшей мере одну уплотнительную прокладку (22) для герметизации вспомогательной крышки на баке.