Тред №341528

Продолжение притчи от 04.08.2011 19:17:13  на этой же ветке:

Fission Stories #52: Soft Ice Causes Problems, Too

Головка может заболеть и от мягкого льда


В Fission Story #51 речь была об авариях, вызванных льдом, растаявшим в трубопроводах АЭС. В этот же раз мы поговорим об обратном вярианте ---  шалостях льда за пределами АЭС Wolf Creek в Канзасе в раннее утро 30 января  1996. АЭС работала на 98 процентах номинальной мощности. Утро было холодным и в озере, откуда брали воду на охлаждение реактора, температура была только чутка выше 32°F, т.е. 0°С. В воздухе было и того холоднее: 8°F или -13°С. И дул устойчивый и настырный ветерок в 26 км/ч....

В 2 утра в зале БЩУ завыла сирена, предупреждающая о проблемах в водозаборнике внешнего контура охлаждения. В этом водозаборнике, показанном в правой нижней части Рис.1,


трудятся три мощных насоса, подающих по подземным трубам многие десятки кубометров воды в минуту в конденсатор, охлаждающий воду в первичном контуре реактора. Вода подогревается на 15-25 °С и сливается обратно в озеро в левой верхней части Рис.1.
                                               
В этy ночку в работе были только два из трех насосов, а третий был за день до того отключен на профилактику. Кроме трех насосов для подачи воды в конденсатор, в том же здании находятся сервисные водяные насосы.

Очень холодный ветер, дувший над озером,  породил в воде  ледяную шугу. Два насоса исправно заборали эту шугу и гнали ее дальше в решетку мусоросборника, которая стала забиваться льдом. На Рис. 2 показано поперечное сечение аварийного сервисного водозаборника (еmergency service water (ESW)) АЭС Wolf Creek, который схож с водозаборником циркуляционной воды.


Решетки мусоросборника сделаны в виде вращающейся конвейерной ленты. Они ловят и не пускают внутpь АЭС все размером больше 3/8 дюйма.

Ледяная шуга стала намерзать на эти решетки и перекрыла воде доступ в реактор.  Согласно вою сирены на  БЩУ персонал увидел, что подача и циркуляционной воды на охлаждение конденсатора, и сервисной воды идут с перебоями. Через 10 минут от греха подальше операторы запустили оба аварийных насоса ESW, которые расположены в отдельном здании.

Сервисная вода идет на охлаждение воздуха в кондиционерах, теплообменниках систем охлаждения разных механизмов внутри здания АЭС, масляных радиаторов охлаждения аварийных дизель-генераторов и многого другого. Уж так повелось, что подача сервисной воды считается делом второстепенным и ее монтируют по невысоким стандартам безопасности. В противоположность этому  ESW есть система аварийная и монтируется и поддерживается на высоком уровне надежности.

В нoрмальном режиме обе системы дополняют друг друга и соединены трубой, так что любая из них может подменять другую. Но в аварийном режиме соединительная труба перекрывается вентилями. Задумка была такая, чтобы ESW подавала ценную воду на охлаждение дизель-генераторов, кондиционирование зала БЩУ и другого жизненно важного оборудования, не теряя ее попусту через разорванные трубы системы сервисной воды. И для пущей безопасности, водозабор и насосы  ESW ставят в отдельном бетонном здании подальше от водозабора и насосов циркуляционной и сервисной воды.

В нашем случае все больше и больше льда забивало водозаборы. Из-за недостатка циркуляционной воды начался ее перегрев в конденcаторах, куда поступает на охлаждение вода турбинного контура после турбины. В свою очередь, это начало портить вакуум внутри конденсатора. Весь конденсатор начал перегреваться, и в 3.37 утра операторы вручную подали команду на заглушку реактора контрольными стержнями.

Но за все надо платить! Как показано на Рис.2, на АЭС Wolf Creek по проекту часть горячей воды из циркуляционной линии подается на водозаборники циркуляционной воды и ESW.  Когда реактор остановили, то энерговыделение в нем упало, и соответственно упал сброс теплой воды в озеро.  А подаваемая в водозаборники теплая вода по задумке должна была предотвращать обледенение водозаборников --- и теперь туда пошла еле тепленькая вода, которая бороться с обледенением уже не могла.

Обеспокоенные операторы запустили оба насоса  ESW в обход утвержденных процедур, так так старший по смене приказал поспешать, не ковыряясь с медленными шагами. И в этой спешке операторы опустили один важный шажок: они не перекрыли ту самую трубу, что соединяла сервисную и  ESW системы. В результате теплая вода, что нужна была для подогрева водозаборника ESW, впустую уходила в систему водозабора сервисной воды.

Когда в 7 утра вахту переняла дневная смена, то они обратили внимание нa неперекрытую согласно инстрyкциям трубу, но проигнорировали это упущение. А лед молча продолжал намерзать в водозаборе  ESW. В 7.47 утра лед полностью перекрыл доступ воде в насос А системы ESW и операторы выключили этот насос.

Днем стихия взяла маленький отгул, операторы подтащили обогреватели, вода чутка подогрелась и в 3:43 пополудни удалось снова запустить насос А системы  ESW.

Но врепеди была еще одна длинная холодная ночка. В 7:23 вечера лед снова победил и насос А пришлось выключить. В 8.02 вечера сотрудник на водозаборе ESW заметил, что уровень воды в озере у заборной трубы насоса А упал на 10 футов ниже нормального уровня озера, и что уровень воды у заборной трубы насоса В тоже стал падать. В-общем, лед выстроил вокруг водозабора ледяную дамбу, и выключение и насоса В стало вопросом только времени.

Руководство АЭС уселось обсуждать мрачные перспективы. Упади уровень воды у забора насоса В на еще 7 футов, и надо было бы кричатъ "Караул-4" --- высшая аварийная тревога по шкале NRC, ЧП на площадке АЭС. До этого "Караул-4" в истории американских АЭС объявляли только дважды: в марте 1979 на блоке-2 Three Mile Island в Пенсильвании и на блоке-2 АЭС Nine Mile Point в Нью Йорке после потери внешнего питания и проблем с внутренними источниками энергии.

Операторам приказали запустить контур В системы отвода остаточного тепловыделенеия ( Residual Heat Removal (RHR) ) для понижения температуры реактора до 200°F (около 95 °С). За 16 часов после заглушки температура в активной зоне уже упала ниже 350°F (около 180°С) . RHR гонит в теплообменник воду из реактора, а охлаждающую воду в теплообменник гонит ESW. Таким образом удалось повысить температуру воды, выносимой из теплообменника насосом В  ESW и улучшить подогрев водозабора  ESW.

Сотрудник на водозаборе ESW доложил в 9:28 ночью, что ледяная дамба поддалась и вода вокруг заборных труб поднялась до нормального уровня озера. Операторы решили в 10.14 ночью перезапустить насос А, но через 15 минут его пришлось выключить: вода у его заборной трубы упала на 13 футов --- ледяная дамба снова закрылась.

В 2:38 утра уже 31 января в воду у водозаборной системы насоса А распорядились запустить ныряльщика. Ему дали шланг с горячей водой. В попытках сломать лед в трубопроводы  начали подавать шлангами воздух от компрессоров. Через день борьбы удалось снова перезапустить насос А.

В этот раз на АЭС Wolf Creek дело до расплавления  активной зоны реактора не дошло. Отработанное топливо в бассейнах выдержки на было повбреждено. Но и NRC событиями  на АЭС впечатлено не было и впаяло владельцам АЭС штраф в $300,000 за бардак в борьбе с ледяной шугой, когда АЭС бессмысленно теряла теплую воду герез неперекрытую перемычку к системе забора сервисной воды, вместо того чтобы подогревать водозабор аварийной системы ESW.

Что берем на заметку?

Из этого прохода по бровке много полезных уроков и на сегодня, и на будущее:

В отчаянной ситуации проходится идти на отчаянные меры вроде поспешного запуска насосов ESW. Но после аврала персонал обязан перепроверить все его последствия как только так сразу.

Самым тревожным моментом через много часов после аварийного останова реактора была потеря одного насоса ESW при серьезных осложнениях в работе второго. Времени разобраться в обстановке за день было навалом, но не было предпринято никаких конструктивных шагов и ночное понижение температуры снова поставило АЭС на грань катастрофы.

Решение запустить охлаждение реактора контуром В системы RHR позволило подать больше тепла в  водозаборник ESW, так что обледенение уменьшилось и забор воды насосом В стал достаточным. Хотя этого и не хватило для решениы всех проблем, это дало необходимую передышку в условиях ухудшавшейся ситуации.

Уроки из первых двух абзацев в минусе: таких ляпов в будущем надо избегать. Урок из третьего абзаца в плюсе: это было осмысленное решеие, к которому надо приглядеться и брать на вооружение.  По мере ухода этого случая в историю он может начать выветриваться из памяти. Но и персонал АЭС, и инспекторов  NRC надо учить и учить на разборе таких случаев.