Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ существующих технологических систем подготовки контейнеров с ОЯТ к сухому хранению 12
1.1 Обзор технологий перевода ОЯТ на сухое хранение 12
1.2 Контейнеры GNB и система подготовки ОЯТ РБМК-1500 к сухому хранению Игналинской АЭС 14
1.3 Система осушки контейнеров Oerlikon Leybold Vacuum 17
1.4 Контейнеры Duke Engineering & Services и система подготовки ОЯТ ВВЭР к сухому хранению Запорожской АЭС 19
1.4.1 Полное дренирование и сушка МГК 20
1.4.2 Вакуумная сушка МГК 21
1.5 Сушка ОЯТ нагретым газом и смешанные методы 22
1.6 Сопоставление различных систем перевода ОЯТ на сухое хранение 23
1.7 Выводы 25
2 Система подготовки и перевода ОЯТ РБМК-1000 Ленинградской АЭС на
сухое хранение 26
2.1 Описание транспортного упаковочного комплекта ТУК-109 и контейнера УКХ-109 26
2.2 Концепция технологической системы подготовки ОЯТ РБМК-1000 к сухому хранению 28
2.3 Технологический процесс подготовки контейнеров УКХ-109 32
2.4 Постановка задачи по системе подготовки ОЯТ РБМК-1000 к сухому хранению Ленинградской АЭС 33
2.5 Выводы 35
3 Экспериментальные исследования процесса ваккуумного осушения МБК с ОЯТ 36
3.1 Анализ технологического процесса подготовки 36
3.1.1 Тепловое состояние МБК на момент начала процесса осушки 38
3.1.2 Выбор методов моделирования процессов вывода влаги из МБК 42
3.2 Описание стенда СМ-Э332 42
3.2.1 Описание конструкции стенда 43
3.2.2 Оборудование осушки и откачки газов 45
3.2.3 Контейнер с имитаторами ОЯТ з
3.2.4 Система электропитания и измерения стенда 47
3.2.5 Методика проведения экспериментов на стенде СМ-Э332 47
3.2.6 Экспериментальная проверка проектных технологических решений на стенде СМ-ЭЗ32 48
3.3 Модернизация стенда СМ-Э332 50
3.3.1 Доработанная технологическая система стенда 50
3.3.2 Система экспериментальных измерений и регистрации информации ... 52
3.3.2.1. Состав оборудования 54
3.3.2.2. Программное обеспечение измерительного комплекса 56
3.4 Отработка процесса вакуумной осушки и контроля остаточного влагосодержания 57
3.4.1 Анализ технологического процесса осушки и контроля 57
3.4.2 Исследование технологии вакуумного осушения по методике GNB 59
3.4.3 Алгоритм проведения процесса осушения МБК 61
3.4.4 Программа экспериментальных исследований и методика проведения экспериментов 63
3.4.5 Методика контроля остаточного влагосодержания 67
3.4.6 Экспериментальная проверка алгоритма и процесса контроля остаточного влагосодержания 69
3.5 Результаты экспериментальных исследований 76
3.5.1 Адаптация технологического процесса для использования в автоматизированной системе управления 76
3.5.2 Рекомендации по модернизации технологической системы подготовки СМ-647 82
3.6 Выводы 83
4 Автоматизированная система подготовки УКХ-109 к сухому хранению 84
4.1 Описание технологической системы подготовки УКХ 109 к сухому хранению Ленинградской АЭС 84
4.1.1 Описание технологической системы СМ-647 Ленинградской АЭС 84
4.1.2 Подсистема контроля герметичности СМ-637 88
4.1.3 Расположение системы подготовки в здании ХОЯТ 88
4.1.4 Описание технологического процесса подготовки УКХ 109 к сухому хранению 89
4.2 Программно-аппаратная реализация автоматизированной системы
управления подготовкой УКХ109 к сухому хранению 89
4.2.1 Структура автоматизированной системы 90
4.2.2 Программная реализация алгоритма 93
4.2.3 Взаимодействие блоков логического управления 94
4.2.4 Хранение данных 96
4.2.5 Средства ЧМИ 96
4.2.6 Работа автоматизированной системы подготовки 97
4.3 Оптимизация процессов управления технологической системой 98
4.3.1 Производительность автоматизированной системы подготовки 99
4.3.1.1. Временные характеристики технологического процесса 99
4.3.1.2. Организация параллельных процессов подготовки 100
4.3.2 Поддержание давления в конденсаторе 101
4.3.2.1. Уменьшение диаметра условного прохода клапана путем замены клапана 104
4.3.2.2. Снижение перепада давления на регулирующем клапане. 105
4.3.2.3. Повышение точности позиционирования привода 107
4.4 Выводы 113
5 Подтверждение характеристик автоматизированной системы подготовки УКХ-109 к сухому хранению в составе комплекса ХОЯТ ЛАЭС 114
5.1 Внедрение автоматизированной системы подготовки УКХ109 к сухому хранению на Ленинградской АЭС 114
5.2 Экспериментальные режимы с использованием контейнера-имитатора СМ-845 116
5.2.1 Описание контейнера-имитатора СМ-845 116
5.2.2 Экспериментальное подтверждение режимов осушки УКХ-109 117
5.2.3 Измерение влажности газовой среды 121
5.3 Работа автоматизированной системы при подготовке УКХ-109 с ОЯТ 122
5.3.1 Ход процесса осушки УКХ-109 с ОЯТ 122
5.3.2 Результаты работы системы в подготовки в период опытной эксплуатации 123
5.4 Выводы 125
Заключение 126
Список литературы
- Система осушки контейнеров Oerlikon Leybold Vacuum
- Выбор методов моделирования процессов вывода влаги из МБК
- Система экспериментальных измерений и регистрации информации
- Уменьшение диаметра условного прохода клапана путем замены клапана
Система осушки контейнеров Oerlikon Leybold Vacuum
Основной целью процесса осушения полости с ОЯТ является доведение влажности газовой среды до нормативных требований. В зависимости от конструкции контейнера и метода удаления влаги из ОЯТ для контроля влагосодержания используют прямое измерение влажности газа (чаще всего гелия) влагомером при проточном методе осушки и различные способы, учитывающие абсолютное давление и его прирост, при вакуумной осушке. В таблице 1.2 приведены сопоставительные данные по различным методикам вакуумной осушки. Основным критерием, при помощи которого контролируется качество осушки топлива, является давление в конце процесса вакуумирования. Кроме этого, в некоторых системах оценивается прирост давления в контейнере за определенный промежуток времени после прекращения вакуумирования.
Рассмотрим особенности представленных систем. Во всех рассмотренных технологиях используется принципы «мокрой» загрузки ОЯТ в контейнер, при которой контейнер достаточно длительное время находится в теплой среде бассейна выдержки. При этом обеспечивается достаточно хороший прогрев стенок, днища и внутрикорпусных элементов контейнера. Учитывая, что загрузка длится несколько дней, обеспечивается глубокий прогрев и корпуса контейнера. Интенсивность прогрева возрастает после извлечения контейнера из бассейна выдержки за счет тепловыделения топлива и активного переноса тепла за счет конвекции воды.
В связи с этим, перед началом процесса осушки внутренняя полость контейнера с ОЯТ имеет достаточно высокую температуру (близкую к 100 С) [23], что обеспечивает интенсивное вскипание и испарение воды в процессе понижения давления. За счет этого исключается образование льда в контейнере при понижении давления ниже 600 Па. Кроме того значительно упрощается и процесс контроля достижения нормативного влагосодержания, который сводится к фиксации минимального порогового давления и определения его прироста за короткий промежуток времени.
Поэтому автоматическое управление в этих системах отвечает только за прекращение процесса вакуумирования при достижении необходимого давления в полости контейнера. Эта функция реализуется при помощи простейших пороговых устройств. Более сложный алгоритм реализован в устройстве фирмы Oerlikon Leybold Vacuum, где автоматизирован процесс слива конденсата и отключение внутреннего конденсатора. Наибольший уровень автоматизации при подготовке ОЯТ к хранению был достигнут в системе, использовавшейся при подготовке аварийного ОЯТ ВВЭР-440 к транспортировке с АЭС «ПАКШ» во ФГУП «ПО «Маяк» [26]. Система управления обеспечивала проведение режима подготовки в автоматическом режиме и контроль влажности ОЯТ. Однако данная система использовалась для ликвидации аварии и больше не применялась.
С точки зрения охвата операций подготовки контейнеров с ОЯТ, то представленные в обзоре системы отвечают только за процесс осушки и контроля влагосодержания. Остальные операции, такие как заполнение полости контейнера газами, контроль герметичности и т.д. выполняются вручную, с использованием переносных приборов и шланговых систем. Формирование отчетных документов ведется также вручную путем визуального считывания показаний приборов и фиксации их в оперативных журналах.
1. Вакуумная осушка является наиболее широко применяемой технологией удаления воды из контейнеров для хранения и транспортировки ОЯТ.
2. Для вывода влаги из МБК при вакуумном методе используются различные сценарии снижения давления. Для контроля влажности среды используется манометрический метод либо прямой замер влажности газа при осушке горячим газом.
Технологический комплекс перевода ОЯТ на сухое контейнерное хранение Ленинградской АЭС расположен в пристройке к зданию действующего ХОЯТ. Разделку ОТВС производят в специальной камере по «сухой» технологии. Разделка подразумевает отделение подвески и разрезание сборки в местах соединения пучков ТВ С. После этого топливо помещается в контейнер, который подается на площадку обслуживания, для герметизации.
Описание транспортного упаковочного комплекта ТУК-109 и контейнера УКХ-109 Для транспортировки и долговременного хранения ОЯТ РБМК-1000 используется транспортный упаковочный комплект ТУК-109, разработанный ОАО «КБСМ» [28], в его состав входит упаковочный комплект хранения УКХ-109. Для хранения и транспортировки ТРО разработан уменьшенный вариант контейнера - УКХ-121. Внешний вид этих комплектов представлен на рисунке 2.1.
Транспортно упаковочный комплект состоит из защитно-демпфирующего кожуха (ЗДК) и упаковочного комплекта хранения, который является основным защитным элементом (контейнером) и может быть использован без ЗДК при стационарном (без транспортировки) хранении ОЯТ. Отличительной особенностью контейнера является способ размещения ОЯТ, предусматривающий хранение каждой ТВС в специальной оболочке - ампуле. Ампула является отдельным элементом конструкции и предохраняет топливо от повреждения при загрузке в контейнер, а также препятствует образованию просыпей в полости контейнера при любых внешних проектных воздействиях. На рисунке 2.2 представлена конструкция ТУК-109. УКХ-109 состоит из металлобетонного контейнера и чехла, в который устанавливаются ампулы с порезанными в процессе разделки отработавшими тепловыделяющими сборками ( сборки ТВ С РБМК-1000 после резки). Ампула представляет собой не герметичный стакан, закрытый крышкой, имеющей устройство запирания. Зазор между крышкой и ампулой лимитирован, что дает возможность выхода газов из ампулы во внутреннюю полость контейнера. Подъем ампулы [29] производится при помощи захвата, который стыкуется с крышкой ампулы. Ампула предназначена для хранения х/г ОТВС реактора РБМК-1000. Один чехол УКХ-109 рассчитан на 144 ампулы.
Выбор методов моделирования процессов вывода влаги из МБК
Блоки клапанов содержат приборы, необходимые для измерения абсолютного давления газов, PD10, PD12 - в диапазоне 0...200 кПа и PD3, PD4 - в диапазоне 0...10 кПа. Для коммутации трубопроводов используются ручные сильфонные запорные клапаны. Подача газов от баллонов производится через редукторы, которые настроены на давления 200 кПа (абс). Вакуумный трубопровод подключен к охлаждаемому низкотемпературным хладоагентом конденсатору. Конденсат стекает в приемный бак, который также охлаждается. Для слива конденсата приемный бак отключается от конденсатора при помощи клапана VE6, затем через клапан Г13 производится напуск воздуха, а через клапан VE7 - слив воды в систему ЖРО. Клапаны VE6, VE7 выполнены с электроприводом для дистанционного управления, так как расположены в помещениях 2 класса. Газовая смесь, остающаяся после конденсации влаги, поступает на систему фильтров и затем через клапан VE1 в масляные вакуумные насосы. Клапан VE1 обеспечивает автоматическое открытие линии вакуумирования после включения насосов. Напорные линии насосов соединены с системой технологических сдувок ХОЯТ.
Для выполнения операций по контролю герметичности и заполнению газом межкрышечного пространства (МКП) используется рукав "В", который через блок клапанов также подключается к трем магистралям, как рукав "А" и "Б". Кроме указанных линий подачи гелия и аргона, в системе предусмотрены трубопроводы подачи азота высокого давления - для приборов контроля герметичности маноментрическим способом; и азота низкого давления - для продувки канавок уплотнений крышек.
Система подготовки работает следующим образом. В системе создается разряжение, за счет которого происходит вскипание жидкости в МБК. Образовавшаяся паровоздушная смесь через рукава «А» или «Б» поступает в вакуумную магистраль, а затем в конденсатор. Там водяной пар конденсируется и стекает в приемный бак, а оставшийся воздух через систему фильтров удаляется вакуумными насосами в атмосферу. Для надежной конденсации пара в конденсаторе поддерживается температура 2...4 С, за счет использования холодильной установки. Для наблюдения за температурой и давлением в системе предусмотрены показывающие приборы. Для контроля герметичности уплотнений используют гелиевый течеискатель и специальные приборы.
Управление системой производится в ручном режиме за счет коммутации трубопроводов при помощи клапанных блоков и разъемных присоединительных устройств. Определение фактов завершения отдельных этапов процесса и оформление документов производится оператором.
2.3 Технологический процесс подготовки контейнеров УКХ-109
Основными требованиями, предъявляемыми к процессу подготовки, является обеспечение необходимой влажности и давления газовой среды во внутренней полости контейнера, а также подтверждение нормативной герметичности разъемных соединений контейнера. В соответствии с существующими регламентирующими документами [11], максимально допустимое содержание влаги в контейнере УКХ-109 при длительном сухом хранении не должно превышать величины 20 г/м . Температура окружающей среды на площадке подготовки зависимости от времени года может меняться от +5 до +38 С.
Кроме этого в процессе подготовка производится ручная коммутация шлангов, установка заглушек, крышек, а также подключение специальных измерительных головок прибора контроля герметичности. Проверка герметичности технологических крышек, заглушек и пробок производится манометрическим способом [33] по специальной программе, в которую включено 17 точек контроля. Методика контроля манометрическим способом разработана ОАО КБСМ и аттестована ВНИИМ им. Д.И. Менделеева [34]. Контроль герметичности наружной и внутренней крышек осуществляется методом вакуумной камеры при помощи гелиевого течеискателя.
Внутри контейнера не предусмотрены какие-либо датчики и места под их установку, поэтому о состоянии среды в полости МБК в ходе и после завершения технологического процесса можно судить только по косвенным признакам. Вследствие этого, мониторинг процесса откачки и фиксация факта окончания процесса осушки осуществляется по показаниям датчика давления паровоздушной смеси PD3 (PD4), установленного на подключенной к внутренней полости контейнера магистрали системы осушки. В соответствии с пояснительной запиской к техническому проекту [35] критерием перехода к процессу контроля осушки является достижение необходимого давления (0,6 кПа) в МБК. Осушка считается завершенной, если прирост давления при отключенном насосе составит не более 1,2 кПа/ч. Прирост давления и временные интервалы определяются оперативным персоналом и фиксируются в соответствующих протоколах.
Снижение негативного влияния ионизирующих излучений на человека является приоритетной задачей атомной энергетики. Как показал выполненный выше анализ, процесс подготовки контейнеров с ОЯТ содержит достаточно большое количество ручных операций, выполняемых в непосредственной близости от МБК в условиях ионизирующих излучений. С другой стороны повышение безопасности процессов в атомной энергетике неразрывно связано с обеспечением необходимой точности поддержания заданных технологических параметров за счет снижения влияния человеческого фактора. Обе эти проблемы оказывают существенное влияние на качество подготовки МБК и, как следствие, на безопасное хранение ОЯТ в течение всего заявленного срока - 50 лет.
Из представленного выше обзорного анализа следует, что в большинстве конструкторских и технологических решений используются схожие физические принципы при осушении металлобетонных контейнеров с ОЯТ. Однако, даже при одинаковых исходных характеристиках контейнеров и топлива, технологические решения и методики контроля проведения процессов существенно отличаются. Различаются способы загрузки, нет единых схемы построения технологических систем подготовки, отличаются уровни автоматизации систем (таблица 2.2). Особо следует отметить, что перевод ОЯТ РБМК-1000 при «сухом» способе загрузке МБК реализуется впервые.
Система экспериментальных измерений и регистрации информации
Полученное при этом значение массы пара является максимально возможным, так как наличие в контейнере остатков воздуха снижает плотность перегретого пара в контейнере. Такой подход справедлив и в связи с отсутствием температурных измерений в контейнере УКХ-109. Поэтому единственной информацией, на основании которой можно сделать вывод о тепловом состоянии контейнера при его вакуумировании, является температура окружающей среды на посту подготовки УКХ к сухому хранению. Это справедливо при условии, что температура контейнера перед загрузкой не была ниже температуры окружающей среды (например, после длительной транспортировки контейнера в зимних условиях).
В соответствии с термодинамическими свойствами воды и водяного пара, на линии насыщения [65] плотности насыщенных паров воды 20 г/м соответствует давление 2,72 кПа и температура насыщения 22,5 С. Следовательно, основным требованием к степени остаточного разряжения во внутреннем объеме МБК при проведении технологического процесса вакуумного осушения является откачка среды контейнера до абсолютных давлений менее РМах=2,72 кПа (рисунок 3.17) [66]. В этом случае, остаточная плотность паров воды в контейнере будет меньше нормативной величины.
При температуре окружающей среды на площадке вакуумирования УКХ больше 22,5 С и откачки среды контейнера до абсолютного давления 2,72 кПа, внутренние поверхности стенок контейнера из-за остаточного тепловыделения ОЯТ всегда будут перегреты выше температуры 22,5С, а водяные пары перегреты относительно состояния насыщения.
При температуре окружающей среды меньше 22,5 С откачку среды контейнера необходимо выполнять до давлений, как видно из рисунке 3.17, ниже 2,72 кПа. В этом случае нижний предел остаточного давления в контейнере и, соответственно, минимально возможная температура окружающей среды будут определяться условиями надежной конденсации паров воды в теплообменнике-конденсаторе и исключения вскипания конденсата в приемном баке.
Принимая температуру хладоагента холодильной установки средств осушки равной 4 С, с учетом обеспечения температурного напора 5 С для надежной конденсации пара в конденсаторе, получим минимально возможную величину температуры окружающей среды, равную 9 С. Следовательно, величину давления на выходе из конденсатора и, соответственно, в контейнере необходимо поддерживать, как видно из рисунок 3.17, более РМИн=1,15 кПа.
Таким образом, для создания условий полного испарения воды в контейнере при температурах окружающей среды от 38 до 22,5 С газовый объем контейнера необходимо откачать до давления ниже 2,72 кПа. При температуре окружающей среды от 22,5 до 10 С откачку среды контейнера необходимо выполнять ниже давления насыщения при этих температурах, но выше РМИн=1,15 кПа. При температуре окружающей среды от 5 до 10 С, как видно из рисунка 3.17, откачку среды контейнера необходимо выполнять ниже РМИн=1Д5 кПа. В этом случае условия для конденсации пара в теплообменнике ухудшаются, и пар может поступать в блок с фильтрами и в насос.
Далее необходимо выполнить контроль отсутствия в контейнере жидкой фазы воды. Для этого откачку необходимо прекратить, магистраль откачки УКХ-109 при помощи клапана Г24 за датчиком PD3 перекрыть (рисунок 3.4) и контролировать давление в контейнере по датчику PD3. С учетом результатов экспериментального моделирования процессов вакуумной осушки МБК на стенде СМ-Э332 процесс завершения осушки УКХ выглядит следующим образом:
Если в течение 4 часов давление в контейнере повысится для ОЯТ 30-летней выдержки на величину менее 100 Па (для ОЯТ 10-летней выдержки - менее 200 Па) и при этом абсолютное давление в контейнере не превысит величину давления насыщения при температуре окружающей среды или предельную величину остаточного давления 2,72 кПа, что свидетельствует об отсутствии в контейнере жидкой фазы, то осушка закончена и величина остаточной влаги в контейнере не превышает 20 г/м . Если эти условия не соблюдаются, то необходимо открыть клапан Г24 и откачку повторить. Предельная величина роста давления является имперической и определена на основе экспериментальных данных.
Использование для контроля остаточного влагосодержания датчиков влажности возможно только при проточных способах сушки ОЯТ нагретым газом (п. 1.6), так как не позволяет судить об объемах жидкой фазы в полости МБК. Приведенные ниже эксперименты показали, что в конце процесса осушки газовая среда в МБК имеет в своем составе до 99% водяного пара.
3.4.6 Экспериментальная проверка алгоритма и процесса контроля остаточного влагосодержания
С учетом изложенных выше требований к проведению технологического процесса вакуумного осушения МБК с ОЯТ РБМК-1000, был проведен тестовый эксперимент (СМ906) с неизвестным для экспериментаторов количеством воды [64], залитой в контейнер. На рисунках 3.18...3.21 представлены результаты проведения вакуумной осушки в таких условиях. Эксперимент СМ_9_06 выполнялся при температуре окружающей среды 16 С, температура охлаждающей воды в конденсаторе во время эксперимента находилась в пределах 10... 11 С [67]. Контейнер предварительно был отвакуумирован до давления 4 кПа. Затем были включены нагревательные элементы чехла с суммарной мощностью 3,9 кВт (NCH_B=1,7 кВт, NCH_H=2,2 кВт), что соответствует осушению УКХ-109 с ОЯТ РБМК-1000 30-летней выдержки. Через 24 часа предварительный нагрев был закончен, при этом давление газовой смеси в контейнере выросло до 6 кПа.
Затем в магистрали откачки был открыт клапан К2 и полностью открыт клапан К7 (рисунок 3.18) и при помощи вакуумного насоса началась откачка парогазовой среды из внутренней полости контейнера. Как видно из рисунка 3.20, на первой стадии осушки, в соответствии с предложенным выше алгоритмом, откачка выполнялась с максимально возможной скоростью, но давление на выходе из конденсатора (PATOOUT) оставалось выше давления насыщения паров воды при температуре окружающей среды (PsTcjc).
Примерно с 26-го часа (рисунок 3.20), после начала конденсации пара в теплообменнике, наступила вторая стадия осушки. В этот момент был закрыт клапан К7 и откачка насосом прекратилась. После выхода уровня конденсата в приемном баке на стационарное значение (см. параметр M_COND на рисунке 3.20) регулировки расхода откачки и давления на выходе из конденсатора (PATOOUT), начиная с 28-го часа эксперимента, выполнялись путем кратковременного открытия клапана К7.
К 40-му часу эксперимента в приемном баке было собрано 3,6 кг конденсата. Как видно из рисунка 3.18, с 40-го по 47-й час эксперимента темп прироста конденсата в приемном баке существенно снизился, и поэтому началась реализация третьей стадии осушки - диагностика достижения нормативных значений концентрации остаточной влаги в контейнере. Так как температура окружающей среды в эксперименте была равна 16С, что меньше 22,5С, то и откачка среды контейнера выполнялась до величины давления ниже давления насыщения при температуре 16 С (Ps_Tcjc=l,8 кПа), но выше величины давления насыщения при температуре охлаждающей воды в конденсаторе (Ps_TFTO_IN=l,3 кПа). После 8 циклов откачки осушка контейнера была завершена.
Изменение параметров процесса осушки МБК в конце эксперимента представлено на рисунке 3.21. На 70-ом часе после выполнения короткого цикла откачки насосом был закрыт клапан К2, и одновременно, с целью проверки показаний датчиков давления, прекращена подача охлаждающей жидкости в конденсатор. Как видно из рисунка 3.21 в, в пределах своей погрешности измерения датчик PATOOUT регистрирует парциальное давление пара в конденсаторе и в магистрали откачки от клапана К2 до клапана К7.
Уменьшение диаметра условного прохода клапана путем замены клапана
Целью данной работы стала отработка алгоритма вакуумного осушения УКХ-109 с использованием штатных систем СМ-647 и СМ-821 и определение оптимальных параметров настроек оборудования. Состав экспериментальных работ, представлено в Приложении Л. При планировании работ было учтено, что система подготовки должна функционировать в ручном и автоматическом режиме. Поэтому задачей первых экспериментов стала подтверждение технологического процесса приведенного в документации [116, 117] на систему СМ-647 при работе в ручном режиме. Работой системы управлял оператор, при помощи рабочего видеокадра дистанционного управления АРМ СМ-821. На втором этапе система работала в автоматизированном режиме. Проверка производилась в форме деловой игры в условиях максимально приближенных к реальному технологическому процессу. Для чего были изготовлены специальные имитаторы контрольных объемов для систем контроля герметичности, которые отсутствовали на имитаторе СМ-845. Часть экспериментальных режимов носило отладочный характер, а некоторые были прерваны из-за отказа налаживаемого оборудования и ошибок в программном обеспечении. Кроме того в процессе этих работ были отработаны задачи которые не удалось решить на экспериментальном стенде СМ-Э332 (п. 3.5.2)
В ходе экспериментальных работ [118] был проведен и слепой контрольный эксперимент (СМ-14-11), в котором использовалось неизвестное для операторов автоматизированной системы количество воды. Вода в контейнер была залита персоналом ХОЯТ в процессе загрузки имитаторов ОЯТ, без участия персонала системы СМ-647. Следует отметить, что оператор, работающий с СМ-647 в автоматическом режиме, не сообщает системе управления СМ-821 ни каких данных о количестве воды и типе топлива загруженного в МБК, в связи с чем, любой автоматический режим можно считать «слепым экспериментом».
Тренажер СМ-845 [119] состоит из натурного металлобетонного контейнера, который использовался в стенде СМ-Э332 (приложение В), шкафа электрооборудования с системой управления нагревателями и многоканальным прибором отображения состояния контейнера, имитаторов полостей контейнера для отработки процессов контроля герметичности.
117 На крышке контейнера установлены два датчика абсолютного давления (РАК40 - 40кПа и РАК100 - ЮОкПа и), а так же клапан со штуцером, предназначенный залива воды во внутреннюю полость контейнера без снятия крышки. Такое решение позволило значительно ускорить экспериментальный процесс, так как позволило отказаться от операций по снятию крышки для залива воды во внутреннюю полость контейнера. Температурное состояние контейнера фиксировалось в четырех точках при помощи пленочных терморезисторов.
Датчики давления и терморезисторы были подключены к многоканальному показывающему прибору ОВЕН ТРМ138, который установлен в шкафу электрооборудования. Показания фиксировались визуально. Регулировка нагрева осуществлялась независимо по двум каналам (верх и низ контейнера). Мощность нагрева устанавливалась при помощи ручных регуляторов и отображалась на стрелочных индикаторах. Для стыковки с присоединительным устройством системы СМ-647 был изготовлен специальный переходник. Контейнер размещался на штатном месте поста подготовки и подключался к системе обогрева кабелем. Внешний вид контейнера, размещенного на посту 1, показан на рисунке 5.3. Использование тренажера СМ-845 позволило отработать режимы осушки ОЯТ без проведения операций с контейнером, загруженным реальным ОЯТ, а использование дополнительных датчиков и устройства залива воды позволило выполнить процедуры отработки технологии максимально быстро.
Из графиков, приведенных на рисунке 5.4, видно изменение параметров технологической системы под управлением СМ-821. С 0 по 5 час идет первая фаза осушки. Начиная с 2.5 ч. в работу включается регулятор давления, который поддерживает давление в конденсаторе на уроне 3.5 кПа. После определения прироста давления (4.5...5 час) Автоматика переходит на вторую фазу. В точке 10.5 ч. выполняются условия по переходу к контролю остаточного влагосодержания. Контроль проводится с 10.5 до 14.5 ч., после чего система переходит к глубокому вакуумированию. Параметры 5, 6 отражают поведение предельных параметров и их изменение в процессе осушки.
Эксперимент СМ-11-12 представленный на рисунке 5.5 отличается от предыдущего более длинной первой фазой из-за большего объема воды в МБК. На рисунке 5.6 показано изменение уровня воды в приемном бачке конденсатора в ходе этого эксперимента. Следует обратить внимание на паразитные колебания уровня в районе 0.. .2 ч. и 42.5 ч., которые связаны с недостатками схемы измерения уровня и кипением воды в полостях датчиков.
Аналогично работает автоматика и на второй фазе осушки. Из графиков на рисунке 5.8 видны циклы вакуумирования длительностью tno , которые имеет постоянную длину. Циклы контроля могут иметь максимальную длительность tk, но в данном случае этот интервал прерван, так как давление превысило предельного значения АР. В цикле контроля используется еще один параметр - давление насыщения по температуре окружающей среды (4). При выходе давления в МБК (1) за его приделы также означает переход к фазе повторной откачки. Такое ограничение вводится, чтобы исключить равновесного состояния при работе системы управления в холодное время года, т.е. с малой разницей между температурами окружающей среды на площадке подготовки и температурой в конденсаторе. 44.5 Время, час.
