Система приемки натриевого теплоносителя

Система служит для приема и заполнения контуров натрием, а также дренирования реактора и второго конту­ра. Заполнению натрием предшествуют тщательная очистка, вакуумная сушка и разогрев реактора, трубопроводов и оборудования первого и второго контуров. Разогрев осуществляется прокачкой горячего азота по страховочной полости (между основным и страховочным корпусами) и внутри корпуса реактора. Ра­зогрев ведется до температуры 200—230 °С, позволяющей приступить к заполне­нию реактора натрием. По причине большой металлоемкости конструкций и тер­момеханических ограничении скорости разогрева эта операция требует значитель­ного времени, обычно нескольких недель. Чтобы не произошло остывания натрия после заполнения реактора, необходимая температура в нем поддерживается за счет работы ГЦН. Разогрев оборудования и трубопроводов второго контура перед заполнением его натрием осуществляется с помощью системы электрооботрева.

В соответствии с современными требованиями к качеству натриевого тепло­носителя поставка натрия на установку осуществляется в специальных же­лезнодорожных (или автомобильных) цистернах большой емкости с электро­обогревом и защитной подушкой инертного газа. Это существенно упрощает технологию заполнения реактора и позволяет повысить качество теплоносителя. Натрий расплавляется в цистернах и перекачивается с помощью ЭМН в систему приемки, где он очищается штатными системами очистки первого и второго контуров. Накопление натрия перед заполнением осуществляется в дренажных баках первого и второ­го контуров. Перед подачей натрия баки вакуумируются для отгонки следов воздуха и влаги, затем заполняются чистым аргоном. Очистка на­трия в системе приготовления проводится до достижения возможно более низ­кого содержания окислов (температура забивания не более 125—130°С). Запол­нение контуров из дренажных баков осуществляется с помощью ЭМН при тем­пературе натрия не ниже 150 °С. После заливки в реактор натрия и циркуляции его с помощью ГЦН температура забивания обычно повышается в результате перехода в натрий остаточных загрязнений, влаги и поверхностных окисных пле­нок. Поэтому осуществляется постоянная циркуляция натрия через систему очи­стки. Поскольку в период пусконаладочных работ имеется опасность вымыва в контур послемонтажных загрязнений, представляющих опасность для активной зоны, на входе в последнюю на этот период устанавливаются мелкоячеистые сет­чатые фильтры, а сама зона загружается нештатными сборками-имитаторами. Для повышения эффективности очистки контура в этот период циркуляция осу­ществляется всеми ГЦН с максимальными расходами и с постепенным повыше­нием температуры натрия. До пуска реактора качество натрия по основным при­месям должно быть доведено до уровня норм (температура забивания <=130°С). В течение всего периода заполнения и проведения наладочных работ осуществ­ляется непрерывный контроль за содержанием примесей в натрии путем хими­ческого анализа проб из различных точек натриевых систем.

Дренажные баки первого контура рассчитаны на слив всего теплоносителя и опорожнение реактора, а второго контура — обычно на слив одной петли. Слив натрия из контуров свободный. К дренажным бакам второго контура подклю­чены также сбросные емкости системы аварийной зашиты ПГ.

2.3. Система инертного газа

Ввиду большой химической активности натрия по отношению к кислороду воздуха все натриевые системы выполняются герметичнымн, а полости над теплоносителем заполняются осушенным и очищенным от кислорода инертным газом. Эти защитные меры позволяют исключить непосред­ственный контакт натрия с воздухом, обеспечить поддержание необходимого качества теплоносителя в процессе работы реактора, в стояночных режимах и при проведении ремонтных операций. Повсеместное применение в качестве защитного газа в натриевых контурах получил аргон. Он не взаимодействует с натрием и практически не растворяется в нем во всем диапазоне рабочих тем­ператур. Аргон хорошо удерживается в контуре, так как его плотность несколько больше, чем у воздуха. Это облегчает создание инертной атмосферы за счет под­дува при ремонтах и разуплотнениях контура. Недостатком аргона является его относительно большая наведенная радиоактивность.

Перед подачей в газовую систему реактора из транспортных баллонов ар­гон может быть дополнительно очищен от кислорода и влаги с помощью хи­мически активных поглотителей: простого гранулированного силикагеля (для осушки) и омедненного силикагеля (для поглощения кислорода). Очищенный ар­гон поступает в промежуточные емкости чистого газа. Вследствие больших объе­мов контуров количество чистого газа, хранимого в системе, велико, поэтому газ накапливается в специальных ресиверах при давлении до 20 МПа. Закачка в баллоны осуществляется мембранными компрессорами, конструкция которых исключает возможность загрязнения аргона маслом.

Избыточное давление аргона в газовой полости реактора поддерживается в пределах 5—50 кПа в зависимости от режима работы установки. Перед пере­грузкой реактора давление в газовой полости снижается за счет сброса аргона в газовую систему. Газовая система выполняет также функции компенсации температурных изменений объема теплоносителя и корпуса реактора. Поэтому к ней обычно подключаются дополнительные ком­пенсационные баки, за счет которых колебания давления газа в реакторе при изменениях объема натрия поддерживаются в допустимых пределах. Объем этих баков, как правило, значительно больше объема газовой полости реактора. Для этой цели могут использоваться, например, пустые емкости системы приемки нат­рия (дренажные баки.).

Поскольку аргон в газовой подушке реактора активируется под действием нейтронного излучения и, кроме того, в него попадают газообразные продукты деления, выходящие из негерметнчных твэлов, предусматриваются системы вы­держки и очистки активного аргона. Очистка аргона от нуклидов ксенона и крип­тона осуществляется методом адсорбции на охлажденном до криогенных темпе­ратур (до 90 К) активированном угле. Это позволяет существенно улучшить радиационную обстановку при перегрузках топлива, когда приходится произво­дить сдувку из реактора больших объемов защитного газа. Одновременно по­вышается чувствительность контроля за степенью разгерметизации твэлов в ак­тивной зоне, осуществляемого по выходу газообразных продуктов деления в газовую полость реактора. Чтобы исключить забивание линий газовых систем в результате конденсации паров н аэрозолей натрия, присутствующих в защитном газе, на газовых линиях устанавливаются «ловушки» паров натрия (ЛПН). Простейшая ЛПН конденсационного типа имеет насадку из нержавеющей стружки или сетки плотностью 400—450 кг/м³. По мере охлаждения газа в на­садке пары натрия конденсируются на стружке. Жидкий натрий частично слива­ется в контур, а частично замерзает на стружке. Разработаны также более эф­фективные ЛПН с постоянным сливом конденсата натрия. Температурный режим такой ловушки исключает замораживание натрия в фильтре, что значительно увеличивает ресурс ее работы.

Отборы и спектрометрический анализ аргоновых проб из защитной подушки реактора позволяют контролировать состояние (герметичность) твэлов, а изме­нение давления газа — герметичность систем первого контура.