Особенности инженерного оборудования. Спецвентиляция

К инженерному оборудованию относятся вспомогательные системы, обеспечивающие нормальные условия для обслуживающего персонала, а также необходимые для осуществления основного технологического процесса. Это техническое и питьевое водоснабжение, освещение, технологическая и общеобменная вентиляция, канализация, отопление.

Отличительной чертой АЭС является радиоактивность теплоносителя (и рабочего тела в одноконтурных АЭС) с образованием жидких, твердых и газообразных отходов, потери которых в технологическом процессе неизбежны.

Для удаления радиоактивных отходов на АЭС помимо обычных систем инженерного оборудования устраиваются специальные системы, специфичные для ядерных установок, — специальная технологическая вентиляция, спецканализацияи система отверждения и захоронения радиоактивных отходов.

Спецвентиляция. Твердые и жидкие отходы на АЭС сравнительно легко можно локализовать в замкнутых объемах {баки, трубопроводы), загрязнение же воздуха радиоактивными веществами (газами или аэрозолями) может быть значительным. Специальная вентиляция предназначена для очистки воздуха и создания безопасных и нормальных условий работы обслуживающего персонала.

На АЭС поступление радиоактивных веществ в воздух возможно из-за протечек радиоактивного теплоносителя, содержащего газообразные и аэрозольные продукты деления (ксенон, криптон, йод и др.), а также при работе вспомогательных устройств (баки грязного конденсата, бассейны выдержки твэлов и др.). Другим источником загрязнения воздуха является образование газообразных радиоактивных изотопов (в первую очередь аргона-41) и радиоактивных аэрозолей сложного изотопного состава при облучении нейтронами элементов, входящих в состав воздуха и пыли.

Обычный способ борьбы с загрязнением воздушной среды — очистка его на фильтрах или разбавление чистым воздухом до допустимой концентрации. Но так как выход в воздух рабочих помещений АЭС радиоактивных веществ, имеющих большую токсичность, значителен, нормальные условия в помещениях АЭС могут быть созданы в основном за счет герметизации оборудования, размещения его в герметичных боксах с дистанционным управлением, устройства зональной планировки. При таких мерах вентиляция может иметь лишь вспомогательное значение.

Как показывает опыт, воздух рабочих помещений АЭС загрязняется в основном в связи с разгерметизацией оборудования и бок сов при проведении профилактических и ремонтных операций. С учетом этого, а также требований не допускать облучения персонала внешними и внутренними источниками излучения выше допускаемого на АЭС, как и на любой ядерной установке, необходимо размещение оборудования по зональному принципу (см. гл. 3) с разбивкой всех помещений на зоны строгого и свободного режимов и в свою очередь помещений зоны строгого режима — на необслуживаемые, полуобслуживаемые и обслуживаемые.

Требования к концентрации радиоактивных веществ в воздухе зоны, где расположено высокотоксичное необслуживаемое оборудование, могут быть снижены. Предельный уровень концентрации здесь определяется условием не допускать накопления активности. Обеспечивать же допустимые концентрации радиоактивных веществ в таких помещениях необходимо лишь на короткий промежуток времени обслуживания оборудования.

В связи с этим на АЭС создается несколько систем вентиляции:
- постоянно действующие системы технологической спецвентиляции для поддержания допустимого уровня концентрации радиоактивных веществ в период нормальной работы АЭС;
- периодически действующие системы технологической вентиляции, включаемые на период профилактических ремонтов или перегрузок активной зоны реакторов;
- спецгазоочистка, предназначенная для отбора с воздухом радиоактивных и взрывоопасных газов непосредственно из мест их образования (продувка реактора, баков грязного конденсата и др.) и очистки на специальных установках.

Нормативными материалами установлены предельно допустимые поступления радиоактивных веществ в организм человека и среднегодовые концентрации радиоактивных веществ в воздухе и воде вокруг АЭС. Поэтому воздух из системы вентиляции, в определенной мере насыщенный радиоактивными изотопами, перед поступлением в окружающую среду должен быть разбавлен. Для этого предварительно очищаемый на фильтрах (если это необходимо) воздух из вентиляционной системы направляется в вытяжную вентиляционную трубу и выбрасывается в верхние слои атмосферы. Высота трубы АЭС определяется из условия разбавления факела выбрасываемого воздуха до допустимого предела при его осаждении на поверхность земли, а также снижения внешнего облучения от него до допустимого.

Специальная вентиляция должна также обеспечивать температуру не выше 50 °С в полуобслуживаемых и не выше 70 °С в необслуживаемых помещениях.

Особенности систем вентиляции АЭС и общие принципы их компоновки. Различают два вида вентиляции АЭС:
- местную вытяжную вентиляцию, предназначенную для удаления воздуха от укрытий над местами выделения радиоактивных газов, паров, аэрозолей и создания нормального температурного режима в помещениях. Концентрация радиоактивных веществ в воздухе, удаляемом местной вытяжной вентиляцией, может во много раз превышать допускаемую санитарными нормами. Поэтому такой воздух, как правило, подлежит очистке перед выбросом в атмосферу;
- общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию, позволяющую не превышать допустимую концентрацию радиоактивных веществ в обслуживаемых и полуобслуживаемых помещениях путем разбавления загрязненного воздуха чистым.

Основным принципом работы системы вентиляции зданий АЭС является поддержание повышенного давления в помещениях с минимально возможным загрязнением и достаточного разрежения в помещениях с максимально возможным загрязнением, что осуществляется путем устройства принудительного притока чистого воздуха в наиболее чистые помещения и устройством вытяжки из наиболее грязных помещений. В соответствии с «Санитарными правилами проектирования и эксплуатации атомных электростанций» (СП АЭС-79) в полуобслуживаемых помещениях, рассчитанных на аварийное давление, разряжение должно быть не менее 200 Па, а в полуобслуживаемых — 50 Па.

Перепуск воздуха из одних помещений в другие должен быть организован так, чтобы при выходе из строя одного или двух вентиляторов он не мог попасть из более грязных помещений в более чистые. Для этого в проемах стен между помещениями устанавливают перепускные клапаны одностороннего действия (клапаны избыточного давления), которые открываются под действием разности давления в смежных помещениях, составляющей не менее 50 Па. Клапаны избыточного давления (КИД) выпускаются диаметром 150, 200, 250, 300, 350 и 400 мм.

Трехзональная планировка помещений АЭС позволяет применить ступенчатую схему вентиляции или схему непосредственной подачи воздуха в зоны.

При ступенчатой схеме вентиляции приточный воздух подается в обслуживаемые помещения, а удаляется через полуобслуживаемые и необслуживаемые помещения. Воздух из обслуживаемых помещений в полуобслуживаемые, затем в необслуживаемые попадает через клапаны избыточного давления, установленные в стенах между зонами.

При схеме непосредственной подачи воздух подают индивидуально в каждое помещение и так же удаляют из него. Такая схема применяется только при предъявлении особо жестких требований к изоляции обслуживаемых помещений от полуобслуживаемых, а также когда эти помещения разделены массивными защитными стенами. Приток воздуха в обслуживаемые помещения превышает вытяжку (примерно в размере двукратного обмена в час), а в полуобслуживаемых помещениях объем вытяжки больше объема притока.

Ступенчатая вентиляция по сравнению с непосредственной подачей воздуха в зоны характеризуется меньшим объемом вентилируемого воздуха (так как он используется сначала для вентиляции обслуживаемых помещений, а затем полуобслуживаемых и необслуживаемых) и меньшей стоимостью.

Однако ступенчатую схему вентиляции следует применять только при условии ее круглосуточной работы, так как при отключении системы возможно протекание загрязненного воздуха из необслуживаемых помещений в обслуживаемые или из необслуживаемых в полуобслуживаемые через щели или неисправные клапаны избыточного давления, что недопустимо.

Подача установок для общеобменной вентиляции реакторных отделений АЭС и машинных залов одноконтурных АЭС назначается с учетом необходимости перегрузок активной зоны и производства ремонтных операций, исходя из следующих значений кратности воздухообмена:

Во время перегрузок топлива и при производстве ремонтных работ в реакторных отделениях, а также машинных залах одноконтурных АЭС должен быть обеспечен не менее чем двукратный воздухообмен в час; при ремонтных работах в помещениях парогенераторов и главных циркуляционных трубопроводов двухконтурных АЭС, а также в большинстве необслуживаемых помещений одноконтурных АЭС должен быть обеспечен трех — пятикратный воздухообмен в час.

Все вытяжные и приточные системы зоны строгого режима снабжаются резервными вентиляционными агрегатами, а вытяжные вентиляционные системы, обслуживающие ответственных потребителей (щит управления, охлаждение СУЗ и др., а также обслуживаемые помещения первого контура), подключаются к сети надежного электропитания и оборудуются устройствами автоматического пуска после перерыва питания.

Местная вентиляция в необслуживаемых и полуобслуживаемых помещениях зоны строгого режима должна обеспечивать разрежение по отношению к условно чистым помещениям, равное не менее 30—50 Па. Расчетную кратность воздухообмена в полуобслуживаемых помещениях определяют, исходя из назначения и объема помещения. Однако расход воздуха должен быть таким, чтобы скорость воздуха в открытом проеме составляла не менее 0,2 м/с.

Часто в необслуживаемых помещениях АЭС располагается оборудование с большим тепловыделением (боксы сепараторов АЭС с реакторами РБМК-1000, трубопроводные коридоры и т. п.). Для таких помещений нецелесообразно устраивать охлаждение с помощью общей системы вентиляции. В этих случаях допускается устройство рециркуляционной системы воздушного охлаждения, при которой воздух охлаждается технической водой или водой из холодильных машин. Для двухконтурных АЭС с реакторами ВВЭР возможно объединение рециркуляционных систем охлаждения шахты реактора и бокса парогенераторов.

В помещениях с постоянным выделением аэрозолей и радиоактивных газов, в которых возможно пребывание людей (надреакторная оболочка, бокс парогенераторов АЭС с реакторами ВВЭР и др.), устраивается рециркуляционная фильтровальная система для очистки воздуха, которая должна иметь резервные вентиляторы и фильтры. На входе в эти помещения устанавливаются штуцера для подключения средств индивидуальной защиты (пневмокостюмы, пневмошлемы). Подача этой системы должна быть не менее 15 м³/ч на один пневмокостюм, а давление в точке подключения — не менее 4,5 кПа. Забор воздуха для пневмокостюмов может осуществляться от любой приточной вентиляционной камеры через аэрозольный тканевый фильтр.

В процессе производства перегрузочных и ремонтных работ требуются дополнительные расходы воздуха. Для этих целей устраивают ремонтную вентиляцию, включаемую на время проведения работ. Подача этой системы должна быть не менее одного объема наибольшего из обслуживаемых помещений в час.

Для предотвращения выхода радиоактивных газов и аэрозолей из бассейнов выдержки и перегрузки топлива над ними устраивается воздушная завеса. Удаляемый воздух направляется в систему ремонтной вентиляции. Во время ремонта системы вытяжной вентиляции в открываемых проемах необслуживаемых помещений необходимо создавать поток воздуха со скоростью не менее 1 м/с.