Научные основы водородной безопасности, надежности и энергоэффективности блоков АЭС

Abstract

Приведены основы водородной безопасности, надежности и энергоэкологической эффективности блоков и машинных залов АЭС, что является важной частью обеспечения безопасности АЭС. Рассмотрены основные источники водорода на АЭС, такие как радиационно-химическое образование водорода в теплоносителе 1-го контура (радиолиз внутриконтурного теплоносителя; разложение гидразина и аммиака; коррозии нержа- веющих и углеродистых сталей радиолиза пара в герметичных помещениях); пароциркониевая реакция; окисление металла; СО эффект. Составлен список возможных примесей, что могут попасть в корпус генератора, показано их влияние на чистоту и суммарные механические потери. Основными примесями, попадающими в корпус генератора, являются вода, турбинное масло, кислород, водомасляная аэрозоль. Повышение чистоты водорода в турбогенераторах уменьшает механические потери на трение ротора и бандажа, на трение в под- шипниках, а также на вентиляцию. Рассмотрена возможность использования металлогидридов для обеспечения чистоты, очистки, сорбций и хранения водорода. Разработаны основы концепции и стратегии безопасности АЭС.

Наведено основи водневої безпеки, надійності та енергоефективності блоків і машинних залів АЕС, що є важливою частиною забезпечення безпеки АЕС. Розглянуто основні джерела водню на АЕС: радіаційно-хімічне утворення водню в теплоносії 1-го контуру (радіоліз внутрішньоконтурного теплоносія; розклад гідразину та аміаку; корозії нержавіючих і вуглецевих сталей, радіолізу пари в герметичних приміщеннях); пароцирконієва реакція; окислення металу; СО ефект. Складено список можливих домішок, що можуть потрапити в корпус генератора, показано їхній вплив на чистоту і сумарні механічні втрати. Основними домішками, що по- трапляють у корпус генератора, є вода, турбінне масло, кисень, водомасляний аерозоль. Підвищення чистоти водню в турбогенераторах зменшує механічні втрати, до яких відносяться: втрати на тертя ротора і бандажа, втрати на тертя в підшипниках, втрати на вентиляцію. Розглянута можливість використання металогідридів для забезпечення чистоти, очищення, сорбції та зберігання водню. Розроблено основи концепції і стратегії безпеки АЕС.

The basis of hydrogen safety, reliability and energy efficiency blocks and turbine building nuclear power plants are presented. The fundamentals of vision and strategy for nuclear security were developed. We have reported the main sources of hydrogen from nuclear power. Radiation-chemical formation of hydrogen in the coolant of the 1st contour (the radiolysis of the coolant; decomposition of hydrazine and ammonia, corrosion of stainless and carbon steel, steam radiolysis in the containtment), the high-temperature reaction of zirconium and steam, oxidation of the metal, CO effect. The compiled a list of possible admixtures that can get into the body of the generator, showed their influence on the purity and total mechanical losses. The main admixtures that get into the body of the generator are: water, turbine oil, oxygen, water-oil spray. Therehore, the increase the purity of the hydrogen in turbogenerators have reduces mechanical losses, such as losses due to friction of the rotor and the tie, friction losses in the bearings, the losses on ventilation. In conclusion, the ensure the cleanliness the hydrogen gas removal of admixtures or selective extraction of hydrogen gas is possibile of using metal hydrides.