В результате рентгенографического исследования про-

Таблица ЭД

WK * хоаг Л х*трйж, иг	Тчмпцюм слое «мрея, * см	РСЯфЖИОИ» гордом, »•	зонетх	- Л сж оА aemejp, МОЛЬ
н	1,7	1	Нелюдос	е—*•
и	1.7	. 1	чт
42	$ , 1	1	80	497
82	10 •	1 1 ,	130 с	887
115 .	14	1	1*0	1196
2Э5	28,6	1	338	2045
500	1 8 ,3	2	260	2588
301	9 , 2	4	13»	21&7

дуктов горения натрия установлено, что при сгорании натрия образуется оксид натрия (Na^O) и перекись натрия (Na₂O₂), при этом продуктами горения были;

аэрозоли в виде плотного дыма, оказывающие раадра- .. жакнцее и вредное воздействие на человека;

поверхностный остаток желтого цвета в виде корки, в пробах этого остатка обнаружены оксид ж перекись натрия; • ' . •

кесгореашая часть (на две- бака) натрия серого цвета — металлический натрий и оксид натрия, отсутствие перекиси натрия объясняется тем, что в присутствии натрия перекись натрия нестабильна.

Процесс горения натрия сопровождался выделением аэрозолей оксида натрия. Хроматографический и алкали- метрический анализы остатков горения натрия показали, что соотношение этих двух аэрозолей в атмосфере примерно постоянно и составляет 62,2 % перекиси натрия (аэрозолиН- 4-корка) и 47,5 % оксида натрия. Средняя скорость выгорания натрия во всех опытах серии «Кассандра» был* приблизительно постоянной и имела среднее значение, равное 21 кг/(ч-м²) с точностью ±20%. Поверхность и толщина слоя натрия существенно не влияют на среднюю скорость выгорания. .

Одной из наиболее важных задач экспериментов серии «Кассандра» является разработка метода расчета, позволяющего предсказать давление и температуры при горении натрия в замкнутом объеме.

Эксперименты показали» что при вскрытии бака для отбора образцов по истечении 24 ч после завершения опыта

_ч ( а» «ярым» вмпрая в Программе «Кассандра»

4— t	¹ ' xr	Op «мм* ^ ксфоег? )	Ма те р иал бяка	Характер в м я мо - дейставя бака с натрием
1 1	- '	—	Бетон	Происх о дят бурваю реакции
	H.6 •	17,5	>	То же
	ж	2 2 , 6	>	> » .
	53,4	24, 6	Сталь	Бурных реак ций не происходит
1	72	24	>	То же
¹	125,2	21.8	> *	> »
i 1 X f—	156	18	>	> >
i 1 X f—	130	1 6 ,2	>	> >

произошло повторное возгорание остатков натрия, которое, как указывает М. Фрушар, происходит при условии поступления в бак воздуха и при наличии отложений остатков натрия ве менее 800 г/м². При этом имела место гидрата

. ция натрия, которая проходила через промежуточную реакцию с образованием перекиси водорода, при разложении которой выделялся атомарный кислород.

В одном из опытов серии «Кассандра» 14 кг горящего натрия было вылито в бетонный резервуар. Произошла бурная реакция, сопровождаемая взрывом. Под действием со- ‘ держащейся в бетоне влаги горение поверхностного слоя ' натрия трансформировалось в горение распыленного натрия, резервуар был значительно поврежден, бетон лопнул на

•. глубияу примерно 7 см.

В серии опытов, проводимых по программе «Люцифер», ставилась задача изучения процесса горения натрия в ус- { ловиях, отличных от экспериментов «Кассандра». Так, | в каждом из опытов «Люцифер» масса натрия была по- { стояяно 300 кг, поверхность горения была также постоян- ' ной и равнялась 2 м². Условия проведения этих экспери

ментов даны в табл. ЗЛО.

Проведенные эксперименты по программе «Кассандра»,

: «Люцифер», а также некоторым другим позволили сделать

следующие основные выводы.

1. Температура воспламенения натрия в воздухе происходила при его температуре 180 и 250 что соответствует известным литературным данным, согласно которым температура возгорания натрия в воздухе начинается ориентировочно с 200 °C.

Таблица 310. Результаты Мамрммиеа ц» горанав ватрмя ■ пропищим* «ЛяияИНР*

Иохдия гемпмда ввтрия^ 43 - ......	Г ' ' • .. - ................ V -
25©	Воздухонепроницаемый
180	>
140	> '
550 j	Герметичный с йскух тве яиым игадtfеюкаsя * м кисл о рода в объеме 21 %
840	Воздухо не пр они ц ае мый
550	Вентилируемый е устройством вредв ар ит ед ьс е й ©час т ей аэроволей

При эжвкдии натрия со скоростью порядка 100 л/мин и исходной температуре натрия , равной 140 ^аС , также происходило возгорание натрия. Однако время до возгорания было большим и распространени е г о рени я прои с хо д ило значи тель но медленнее, те м в остальных опы тю х

2. для предварительного фильтрования . натриевых аэрозолей, предохранения системы вевтнлеция реактора я устранения забиваний фильт ро в перед вы б росом дыма наружу функционировала у довлетворительно.

3. Натрий при температуре 550 °C, разлитый в атмосф е ре азота с 4 % -н ым содержанием ки сл орода, не в о спламен я ет с я. Однако немедленное появление облака аэрозоля, видимого невооруженным глазам , свидетельствует об оки с лении натрия.

Проверка результатов и с пы та ний,. выпол н енны х в Кадар аше, показывает, чт о лими т и ру ющей стадией в процессе горения массы яатрня является диффузия ларов натрия.

Однако из этой работы также следует, чт о в современ ных фундаментал ь ных знаниях о процессе горени и натрия имеются значительные пробелы. Например, до сих п ор еще не выяснено влияни е таких параметров, как молярная концентрация кислорода, температура натрия , относительная ; влажность атмосферы. .

Следует подчеркнуть, ч то для пра в ильн ог о пр е дска з ания термических эффектов г о рения натрии необходимо точно определить источник тепла и ко л ич ес тв о тепла, , вы д ели- .

Ющегося во времени.

В связи с вы со кой пожарной опасностью яатрня я отрицательным в о здействием на здоровье людей продуктов его горения в промышленно развиты х странах проводятся боль-

шой объем научно-исследовательских работ по изучению процессов возгорания натрия, разработки средств и способов его тушения. Результаты этих работ периодически обсуждаются на национальных и международных симпозиумах и конференциях.

3.4. ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ СМАЗОЧНОГО МАСЛА

• Многие виды оборудования АЭС требуют эффективной смазки маслом. Наибольшее количество смазочного масла расходуется для смазки турбогенераторов и насосов. Большое масляное хозяйство паровых турбин таит в себе значительную потенциальную опасность возникновения пожара. Турбины работают при температуре свежего пара 275 ^СС, что значительно ниже температуры самовоспламенения обычно применяемых масел. Поэтому на АЭС существует угроза пожара при впитывании масла изоляцией паропровода с последующим его окислением и самовозгоранием.

Основными причинами возросшей пожароопасности современных турбогенераторов являются повышение давления масла в системах регулирования, увеличение протяженности маслопроводов, усложнение схемы регулирования и защиты, повышение температуры паропроводов, корпуса турбины и паровых клапанов, использование водорода в системе охлаждения генератора.

Возгорание масла обычно происходит тогда, когда при разрушении или ослаблении из-за вибрации масляных трубопроводов смазочное масло вытекает или разбрызгивается из них на горячие участки паропроводов. При возгорании масла, вытекающего из поврежденных маслосистем, оперативно-тактическая обстановка осложняется растеканием масла и проникновением его через неплотности технологических проемов на нижерасположенные этажи. Максимальная скорость увеличения площади пожара при растекании горящего турбинного масла зависит от степени и места повреждения системы и достигает 25 м²/мин;. Образующиеся горящие факелы и мощные конвективные тепловые потоки быстро нагревают элементы металлических ферм до критической температуры, что приводит к обрушению строительных конструкций. Падающие фермы и плиты покрытия еще больше разрушают масляные коммуникации, способствуя образованию новых очагов горения.

Натурные огневые опыты показали, что при горении турбинного масла на площади 5 м² полное задымление машин-

кого зала объемом более 8000 м³, характеризующееся снижением видимости до 1 м, происходит в течение 5 мин.

В условиях реального пожара площадь горения может быть намного больше, а время полного задымления помещений электростанции значительно меньше, что затрудняет организацию эвакуации персонала и тушение пожара. Кроме эвакуации персонала необходимо обеспечить безопасность людей, присутствие которых на рабочих местах обязательно, по крайней мере, до момента отключения оборудования электростанции. Были выполнены расчеты распространения продуктов горения при возникновении пожара в машинном зале и в кабельном помещении. Они показали, что наибольшую опасность для людей представляют токсичные продукты горения. Предельно допустимые значения концентраций токсичных веществ на путях эвакуации и в местах пребывания оперативного персонала превышаются через 30—50 с после возникновения пожара. Время снижения видимости до допустимого предела составляет 90—215 с, а время повышения температуры — б—8 мин.

Источником зажигания турбинного масла в случае его утечки из систем смазки и регулирования является открытая поверхность паропроводов и узлов их соединения, температура которых достигает 350—5100 °C. При утечке турбинного масла и попадании его на теплоизоляцию паропроводов может произойти насыщение пористого материала теплоизоляции с дальнейшим самовозгоранием или самовоспламенением масла.

Из 13 описанных пожаров, связанных с загоранием смазочных масел, 11 возникло из-за протечки масла на горячую поверхность труб или деталей машин. Пожар от воспламенения масла, вытекающего через фланцевые соединения. произошел, например, в турбинном зале АЭС в г. Трусфинит (Великобритания). Имели место также 5 случаев пожаров, вызванных загоранием масла, поступающего для смазки насосов первого контура. Два из этих 5 пожаров вызвали остановку АЭС. Тушение таких загораний усложняется тем, что последние могут быть недоступными при работе реактора.

Анализ имевших место пожаров показывает, что " в основном причиной большинства из них являются люди, не соблюдающие установленного порядка проведения различного рода огнеопасных работ. 96 % пожаров можно классифицировать как тривиальные.

Просматривая краткие сообщения о пожарах и сделан-

ет 900 °C, то следует учитывать интенсивное образование водорода в результате реакции цирколоя оболочки с водой и паром. Реакция циркония с водой может быть изображена с помощью уравнения ,

Zr + 2Н₄О -> ZrOg + 2Hj. .

Образование водорода в результате реакции Zr/H₂O следует рассчитывать по уравнению Бэйкера—Джаста с учетам временной и пространственной характеристик температуры оболочки

<* = 33,3- 10* t exp (— *9®). .

где © — реагирующее количество Zr,Mr /см³; t — время реакции, с; R — универсальная газовая постоянная [1,987 кал/(моль*К)]; Т — температура.

В соответствий с результатами расчетов аварийного охлаждения активной зоны максимальное локальное окисление на самых горячих ТВС составляет 0,3 % оболочки из цирколоя. В остальных участках оболочки повышение температуры и тем самым окисление цирколоя значительно ниже.

Эти результаты могут быть обобщены следующим образом: •

основным источником образования водорода является

радиолиз воды активной зоны и отстойника. Скорость образования снижается с уменьшением радиоактивности;

реакция циркония с водой и выделение водорода в фазе потери теплоносителя быстро повышают содержание водорода в защитной оболочке;

радиолиз воды в бассейне выдержки ТВС и реакция воды с цинковыми и алюминиевыми поверхностями могут не учитываться.

Ряд экспериментов по исследованию процессов воспламенения, сгорания и тушения струй водорода в условиях, близких к постулируемым аварийным ситуациям, был выполнен в Хэнфордской инженерной лаборатории (США). Эксперименты показали, что струи водорода самовоспла- • меняются при температуре более 790 °C в случае содержания в них более 7 г Н₂ на 1 м³ газа. При температуре 260 °C затухание водородного пламени происходят, если содержание Н₂ ие превышает 20 г/м³ газа, а концентрация

Ог находится в пределах 5—14 %.

ные в этой связи выводы, можно отметить частое повторение одинаковых фраз: небольшой очаг пожара возник в пропитавшейся маслом обшивке; огонь вспыхнул в обшивке турбины, которая пропиталась маслом; масло из подшипника турбогенератора просочилось в обшивку, и произошло его воспламенение; было отмечено появление дыма в месте пропитавшейся маслом обшивки паропровода одной из основных турбин.

Исходя из этого, маслопроводы проектируются из бесшовных труб с минимальным количеством фланцевых соединений. Для имеющихся фланцевых соединений применяются специальные защитные кожухи, которые препятствуют разбрызгиванию или розливу масла при нарушении герметичности.

В случае протечек масло из кожуха организованно отводится через сбросный трубопровод маслосистемы в специальный маслобак.

Маслопроводы прокладываются в стороне от горячих источников либо отгораживаются от них специальными защитными металлическими коробами. Под маслоиаполкен- ным оборудованием объемом более 0,1 м³ в- машинном зале устраиваются поддоны, из которых масло стекает в заглубленную в подвале емкость, откуда насосом направляется на регенерацию. Из маслобака турбин предусматривается аварийный слив масла в бак, который находится за пределами машинного зала. На трубопроводе аварийного слива масла в безопасном при горении месте устанавливаются две задвижки с ручным управлением, одна из которых является ремонтной и постоянно открытой.

На силовых трансформаторах в большинстве случаев причиной возникновения горения являются внутренние повреждения, возникающие в результате короткого замыкания, износа и сгорания изоляции, а также ухудшения качества трансформаторного масла. При большой мощности короткого замыкания (особенно между фазами) происходит бурное выделение газов, приводящее иногда к существенному повреждению корпуса и выбросу масла наружу с розливом горящего масла на большую площадь.

Пожары масляной системы протекают настолько быстротечно, что их нельзя ликвидировать лишь применением средств пожаротушения. Радикально решается проблема пожарной безопасности применением огнестойких и негорючих заменителей нефтяного масла в системе как регулирования, так и смазки.

Таблица

ЗЛО). Масло Фиркуэль-220 после 7000 ч работы в системе смазки турбоагрегата мощностью 12 МВт имело кислотное число 0,44 мгКОН/г и должно было подвергнуться регенерации, тогда как кислотное число ОМТИ после 21 000 ч работы в системах регулирования, смазки и уплотнений вала генератора турбоагрегата мощностью 220 МВт не превышало 0,05 мгКОН/г.

Особо значительная разница между отечественными и зарубежными марками масел наблюдается в уровне их токсичности. Токсичность ОМТИ не только втрое ниже лучшего из импортных образцов (ag* равняется 2 г/кг для

ОМТИ и 8 г/кг для Реолюб-46), йо и в малых коацентраци- _:ях оно не вызывает заболеваний вегетативной нервной системы, как это происходит в случае проникновения в организм через неповрежденную кожу всех образцов зарубежных масел.

На основании исследований, проведеяных Ленинградским институтом гигиены труда и профзаболеваний, было установлено, что токсичность масел типа ОМТИ такая же, как н у нефтяных Турбиных масел* в связи с чем персонал АЭС при работе с ними должен руководствоваться общими правилами по технике безопасности.

s4 a жЕсЦрмшнятие caqAcnm масса

’ \ к ;	т?Ии>-«	Flrg OT l-220	Pyr&f Un d'SS	HaaghjM*
1,16	1,30 •	1,138	1,125	1,135
18,8	25,3	• 25,4	25,5	25,0
0,07	0,014	0,03	013	i 0.09
4,05	НейГральяая 666	4,45		Нейтральная
233	230	243	244	240
; 700 5 ’	660	725	705	666
1. ♦3,0	6,2	08	9,25	8,16
0,11	0,06	0,06	0,12	0,006
7,6	«,4	6.8	7,9	7,7
1 ⁹⁴	20,0	0,17	0,3	• 2,5

ЭХ ГКОКАЕИАЯ ОПАСНОСТЬ КАБЕЛЕЙ

Развитие ядерной энергетики поставило перед кабель-

.'ной промышленностью задачу обеспечения АЭС пожаробезопасными кабельными изделиями. Эти требования обус- Ллолдены высокой насыщенностью кабельными изделиями • сооружений и помещений АЭС.

. На АЭС протяженность кабельных линий в 2,5—3 раза »больше, чем на ТЭС. Сложность систем управления и за- !щиты (контролируется около 10 тыс. параметров и более ,1.5 тыс. исполнительных механизмов), а также повышение : требований к надежности этих систем обусловливают разработку комплекса мероприятий по обеспечению пожарной

»безопасности производственных и технологических помещений станции.

; Кабели и кабельные разъемы на АЭС работают при температуре окружающего пространства 333 К, относительной влажности воздуха в пределах 20—10 %, давлении 100 кПа, интенсивности излучения 0,1 Гр/ч.

В аварийных ситуациях кабельные системы могут подвергаться следующим' нагрузкам.

1. При локальной аварии температура окружающей сре- е*

ды составляет 363 К, давление воздуха 170 кПа, относительная влажность воздуха максимум 100 %, интенсивность излучения 1 Гр/ч. * .

Локальные аварии в течение всего срока службы АЭС могут возникнуть 5 раз. Локальный аварийный цикл продолжается 5 ч.

2. При глобальной аварии температура окружающей среды составляет 423 К, давление воздуха 500 кПа, интенсивность излучения 100 Гр/ч, относительная влажность воздуха максимум 100 %.

Глобальная авария в течение всего срока службы АЭС может произойти 1 раз. После глобальной аварии должны быть осуществлены предписанные ремонтные работы с кабелями и разъемами. Продолжительность цикла глобальной аварии составляет 10 ч. Максимально возможной аварией, учитываемой в проекте, является полный разрыв трубопровода теплоносителя первого контура, диаметр которого 500 мм. Что касается изменения давления в температуры в этом случае, то с помощью машинного моделирования было установлено, что давление в герметичном пространстве за 7—9 с поднимается до значений 2,44— 2,48 бар, после чего в течение 20—25 с падает до 2 бар. Одновременно в течение 5—10 с температура повышается до 400 К, затем за 25 с она понижается до 394 К.

Отсюда видно, что параметры, заложенные в основу моделирования, выше значений, полученных йа вычислительной машине. Таким образом, проведенные исследования показывают хорошую надежность. Кроме вышеупомянутых исследований целесообразно также провести проверку тепловой стойкости элементов, изготовленных из синтетических материалов.

Для определения стойкости образцов в условиях аварийной ситуации они подвергаются испытаниям нод воздействием следующих нагрузок:

долговременного термического старения;

у-облучения; :

теплостойкости.

Увеличение концентрации электрических кабелей в единице объема кабельных сооружений привело к возрастанию пожарной нагрузки и риска возникновения пожара. В связи с этим Международной электротехнической комиссией (МЭК) для повышения пожарной безопасности кабельных сооружений выработаны новые, более жесткие требования по стойкости электрических кабелей к воздействию огня.

•»

► p Кабеля, прокладываемые на АЭС, должны соответство- ^k ;•! мть требованиям по нераспространению горения по мето- ,! двхе ММ КОО—68—86 «Классификатор электрических ка- белей во огнестойкости и нераспространению горения» ; (МЭК 332-3, 1982 г.). Классификатор основных злектриче- | ских кабелей во огнестойкости и нераспространению горе-

¹ няя приведены в табл. 3.13.

Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 217; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!