CC BY
44
УДК 621.311.25.621.039 (470.61)
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОВЕДЕНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ПРОДУВКИ ВОДОЕМА-ОХЛАДИТЕЛЯ РОСТОВСКОЙ АЭС
О.И. Горская
Филиал ОАО «Концерн Росэнергоатом» «Ростовская атомная станция»
Kontsern Rosenergoatom branch of JSC «Rostov nuclear station»
Приведены причины и технические решения по организации дополнительной продувки водоема-охладителя Ростовской АЭС. Проанализированы изменения гидрохимических характеристик воды Цимлянского водохранилища и водоема-охладителя после продувки.
Ключевые слова: водоем-охладитель, солесодержание, продувка, сифонный водосброс.
The reasons and solutions on the organization of additional flushing the cooling pondof the Rostov nuclear power plant. The changes in the hydrochemical characteristicsof water Tsimlyansk reservoir and the cooling pond after the purge.
Keywords: cooling pond, salinity, flushing, siphon spillway.
Организация дополнительной продувки (водообмена) водоема-охладителя (ВО) предусмотрена для уменьшения солесодержания в воде ВО и для сокращения времени снижения уровня воды в ВО до НПУ=36,000 м.абс. после его подъема в результате приема паводкового стока воды Цимлянского лога.
С помощью продувки, обеспечивающей снижение солесодержания в воде ВО, одновременно решается вопрос сокращения продолжительности подтопления прилегающей территории в послепаводковый период, когда уровень воды в ВО поднимается выше нормального подпорного уровня (НПУ) =36,000 м.абс. в результате приема паводка из Цимлянского лога. Актуальность этого обострилась из-за фактического изменения проекта режима вводов энергоблоков.
Предусмотренное ранее разработанным проектом строительство четырех энергоблоков с небольшим интервалом ввода позволяло обеспечить быстрое послепаводковое снижение уровня воды ВО за счет испарения воды, связанного с охлаждением оборудования энергоблоков и за счет фильтрации воды через тело плотины в Цимлянское водохранилище.
При ограничении мощности АЭС двумя блоками, объема фильтрации для приемлемо быстрого снижения уровня воды в ВО стало недостаточно, и этот недостаток компенсируется устройством дополнительной продувки.
С учетом сложившейся ситуации, когда построена и эксплуатируется плотина ВО, единственным оптимальным вариантом организации дополнительной продувки, является сооружение сифонного водосброса (рис. 1).
Сифонный водосброс предусмотрен на участке паводкового поверхностного водосброса на отметке гребня перелива 37,00 м.абс. Такое расположение исключает необходимость реконструкции плотины, а в период строительства водосброса не нарушаются нормальные условия эксплуатации системы охлаждения АЭС.
Рисунок 1 - Сифонный водосброс водоёма-охладителя Ростовской АЭС
Пропускная способность сифонного водосброса принята исходя из того, чтобы объемы сброса через него в послепаводковый период создавал дополнительный водообмен в ВО, обеспечивающий снижение солесодержание в воде ВО при работе двух энергоблоков ниже 1000 мг/л и пропуска паводка 5% обеспеченности объемом 19 млн. м в течение 20 суток.
Такие условия выполняются при устройстве сифонного водосброса из 10 труб условным диаметром 1000 мм.
Производительность сифонного водосброса определена при уровне воды в Цимлянском водохранилище 36,000 м.абс и переменном уровне воды в ВО от 37,000 до 36,000 м.абс.
Водосброс также обеспечивает пропуск расхода воды при уровне воды в ВО равном 36,000 м.абс и более низком уровне воды в Цимлянском водохранилище.
Приемный оголовок сифонного водосброса устанавливается на отметке 35,500 м.абс с заглублением под НПУ на 0,5 м. Выходной оголовок заглубляется под уровень воды 35,000 м.абс.
На приемном оголовке каждой трубы на отметке 36,000 м.абс предусмотрено подключение воздушной трубки (стальная труба по ГОСТ 10704-91 диаметром 57х3 мм) с шаровым стальным краном КШ 50Х40 У-С Dу=50 мм, с вынесенным в доступную для обслуживания зону. При открытом вентиле сифонный водосброс будет работать до понижения уровня воды в ВО до отметки 36,000 м.абс, после чего сифон сорвется и водосброс будет автоматически отключен, гарантируя сохранение НПУ. Зарядка сифона обеспечивается передвижной вакуумной установкой.
При закрытом вентиле возможна работа сифонного водосброса и при НПУ, что может потребоваться в определенных условиях эксплуатации для организации дополнительной продувки ВО.
В любом случае сработка уровня воды в ВО ниже УМО - 35,500 м.абс сифонным водосбросом не возможна, так как при этом уровне происходит срыв сифона.
Для гашения энергии сбрасываемой воды, в целях исключения размыва береговой линии Цимлянского водохранилища предусмотрен сброс из выходного оголовка в камеру-гаситель затопленного типа с вертикальной осью и центральным поступлением струи.
При работе водосброса происходит излив, поступающей из ВО, воды через борта камеры-гасителя.
Объем камеры-гасителя определен на момент начала работы сброса при уровне воды в ВО 37,000 и при НПУ = 36,000 м.абс в Цимлянском водохранилище и по
результатам гидравлического расчета сифонного водосброса принят емкостью 90 м (размером в плане 3х18 метров, глубиной 1,6 метра). Для исключения засорения трубопроводов сифонного водосброса на входном и выходном оголовках предусмотрена установка сеток СР 50-8,0 по ГОСТ 3306-88.
В качестве рыбозащитного мероприятия на период эксплуатации сифонного водосброса перед приемными оголовками предусмотрена установка вертикального экрана из сетки Р6-2,2 по ГОСТ 3306-88 с размером ячейки 6х6 мм. Экран предусмотрен из двух секций, соединенных между собой и устанавливаемых под углом 45о к направлению потока воды.
Перед пуском в работу сифонного водосброса обязательны установка рыбозащитного экрана, осмотр и при необходимости очистка сеток входного и выходного оголовков. Зарядка сифона производится после полного заполнения камеры-гасителя водой.
Предусмотрена антикоррозийная защита трубопроводов и опорных конструкций лаком перхлорвиниловым ХВ-785 - пять слоев по сополимерному винилхлоридному грунту ХС-068 - два слоя. Общая толщина АКЗ - 150 мкм.
ОАО ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева выполнено «Численное моделирование влияния водосбросного сооружения дополнительной продувки на Цимлянское водохранилище».
3 3
В работе были рассмотрены сбросы воды расходом 8 м/с и 16 м/с в период с октября по май месяц для различных климатических условий.
В результате выполненного числового моделирования определено, что для уменьшения влияния на Цимлянское водохранилище продувку предпочтительнее осуществлять в мае месяце расходом 8 м /с.
В связи с тем, что предельная концентрация сульфатов превышает нормативное значение на акватории Цимлянского водохранилища, были выполнены дополнительные расчеты для расходов 1,6 м/с и 1,0 м /с.
По результатам расчетов на пятилетний период при осуществлении продувки с расчетным расходом 1,6 м /с наблюдается незначительное увеличение солесодержания и концентрации сульфатов в 500-метровом створе Цимлянского водохранилища.
Для уменьшения влияния сброса продувочных вод на прилегающую территорию сброс рекомендуется выполнять в апреле и мае расходом 1,6 м3/с (одним трубопроводом).
Для установления НДС принят расход продувочных вод 1,6 м3/с в течение 62-х
дней.
Гидрохимический режим ВО формируется в результате поступления в него природных солей с подпиточной водой Цимлянского водохранилища, поступления в него природных солей с разгрузкой в водоем-охладитель подземного водоносного горизонта, ухода солей из ВО с фильтрационной водой и концентрации солей при испарении воды из ВО.
В водоем-охладитель через Цимлянский лог поступают поверхностные стоки с водосбросной площади прилегающей территории, направляются нормативно очищенные поверхностные стоки с территории АЭС и нормативно очищенные бытовые стоки.
По утвержденному проекту, при работе АЭС установленной мощностью 4000МВт общее солесодержание в воде согласованно на уровне 1810 мг/л.
В соответствии с расчетом по балансовому уравнению при работе двух блоков оно будет находиться в интервале от 1030 до 1130 мг/л, если в качестве продувки ограничиться расходом воды фильтрационного потока из ВО.
При организации дополнительной годовой продувки в объеме 8570,88 тыс.м3 с
помощью сифонного водосброса, солесодержание в воде ВО не будет превышать 1000 мг/л.
Расчеты гидрохимического режима системы охлаждения выполнены на период работы АЭС в 40 лет, с поочередным чередованием 18 средних по гидрометеорологическим условиям лет (50% обеспеченности) и четырех маловодных лет совмещенных с жаркими годами (95% обеспеченности).
Расчетом предусмотрен посезонный (средне летний, средне зимний) состав основных ионов в охлаждающей воде.
Выполненные расчеты показали, что для поддержания необходимого качества воды в водоеме-охладителе необходимы следующие мероприятия:
1. Сработка уровня воды в водоеме-охладителе до отметки путем отключения подпитки в предпаводковый период (февраль-март месяцы).
2. Увеличение поступления подпиточной воды в водоем-охладитель при прохождении паводка до 11400 м3/ч путем включения трех насосов типа Д-5000-32Б, установленных в насосной станции добавочных вод (~ 50 суток).
3. Выполнение продувки водоема-охладителя после прохождения паводков в апреле-мае месяце.
Гидротермический режим водоема-охладителя определяется главным образом поступлением тепла в результате сброса подогретой и забора охлажденной циркуляционной воды АЭС. Количество поступающего тепла зависит от расхода циркуляционной воды Q и разности между температурами на водовыпуске и водозаборе АЭС, равной температурному перепаду на конденсаторах турбин ДТ. Значения этих параметров, характеризующих изменение тепловой нагрузки на водоем-охладитель в течение года при работе двух энергоблоков АЭС, приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Значения параметров, характеризующих изменение тепловой нагрузки на водоем-охладитель в течение года при работе двух энергоблоков АЭС
Наименование Месяцы
I II Ш IV V VI VII VIII IX X XI XII
Количество работающих блоков 2 2 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2
Расход охлаждающей воды. м3/сек 69.0 69.0 69.0 84.9 34.5 34.5 50.4 50.4 100.8 100.8 69.0 69.0
Значения метрологических параметров указаны в таблице 2.
Таблица 2 - Значения метеорологических параметров
Метеорологический параметр Месяцы
I II III IV V X XI XII
Температура воздуха оС 5% -2,1 -1,0 0,2 6,9 15,1 12,1 4,1 2,4
50% -5,4 -5,1 4,1 9,1 13,3 8,7 2,8 -4,2
95% -9,2 -6,8 -5,4 3,3 16,1 7,7 1,3 -3,6
Влажность воздуха, гПа 5% 4,9 4,9 5,6 7,0 9,9 10,8 7,3 6,5
50% 3,9 3,9 6,8 7,3 11,0 8,2 6,6 4,5
95% 2,8 3,4 3,7 6,2 11,3 6,8 5,8 4,4
Скорость ветра на высоте флюгера, м/с 5% 5,3 6,5 4,5 5,1 4,0 4,9 5,5 6,9
50% 4,0 6,1 4,0 4,1 4,4 4,3 5,3 5,6
95% 5,4 4,8 5,5 5,5 4,1 6,5 5,9 4,9
В период с 19.04.2010 г. по 31.05.2010 г. на Ростовской атомной станции впервые проведена продувка водоема-охладителя.
Для выполнения данного мероприятия:
- 10.12.2009 г. Донским БВУ утвержден проект нормативов допустимого сброса загрязняющих веществ и микроорганизмов (НДС), поступающих в поверхностный водный объект с продувочными водами водоема-охладителя по выпуску № 2.
- Донским БВУ выдано Решение о предоставлении водного объекта в пользование № 61-05.01.03.009-Х-РСВХ-Т-2010-00295/00 от 22.01.10 г. (сброс продувочных вод в Цимлянское водохранилище выпуск №2).
- Нижне-Донским управлением Ростехнадзора выдано Разрешение на сброс загрязняющих веществ в окружающую среду (водные объекты) № 78П от 20.05.2010 г.
В соответствии с графиком сброса продувочных вод в Цимлянское водохранилище сброс разрешен ежегодно в течение 61 дня с 31 марта по 31 мая расходом 5760 м3/час.
На период проведения продувки водоема-охладителя планом водохозяйственных мероприятий и мероприятий по охране водного объекта на 2010-2014 гг. предусмотрено проведение биологического и ихтиологического мониторинга в Цимлянском водохранилище и водоеме-охладителе станции, оценка эффективности РЗУ с привлечением специализированной организации - Волгоградского отделения ФГНУ ГосНИОРХ.
На 2010 год заключен договор с Волгоградским отделением ФГБНУ ГосНИОРХ от 22.09.09 г. №1 (рег. №Э.08/57-1/10-31) «Проведение биологического мониторинга в Цимлянском водохранилище в районе продувки водоема-охладителя и оценка эффективности РЗУ при проведении продувки водоема-охладителя», на 2011 год с тем же подрядчиком на указанную тему заключен договор от 05.03.11 г. № 11 (рег. №Э.08/57-1/11-445) от 26.04.11 г. По результатам проведенных работ Волгоградского отделения ФГБНУ ГосНИОРХ отмечено: негативного воздействия продувочных вод на структурно-функциональные характеристики водных сообществ Приплотинного плёса и водоема охладителя не установлено.
В 2010 году продувка водоема-охладителя осуществлялась с 19 апреля по 31 мая.
Объем сброса составил - 5872,3 тыс. м3
В 2011 году продувка водоема-охладителя осуществлялась с 31 марта по 31 мая.
Объем сброса составил - 8277,8 тыс. м3
В 2012 году продувка водоема-охладителя началась 02 апреля. Объем сброса за апрель составил - 3943,87 тыс.м3 (таблица 3).
Таблица 3 - Объем сброса за апрель 2010-2012 гг.
Месяц Лимит, тыс.куб.м Факт 2010 года, тыс.куб.м Факт 2011 года, тыс.куб.м Факт 2012 года, тыс.куб.м
Апрель 4285,44 1586,90 4078,08 3943,87
Май 4285,44 4285,40 4199,04
Итого 8570,88 5872,3 8277,8
Результаты первой продувки водоема-охладителя приведены в таблице 4.
Таблица 4 - Результаты продувки водоема-охладителя в 2010 г.
Наименование показателя Среднее по водоему за 2009 год (на июнь 2009г) Среднее по водоему за 2010 год (на июнь 2010г) % снижения содержания
Сухой остаток, мг/дм3 1073,0 1001,0 6,7
Сульфаты, мг/дм3 375,5 306,3 18,4
Хлориды, мг/дм3, 173,2 148,0 14,5
Медь, мг/дм3 0,0094 0,0053 43,6
Результаты второй продувки водоема-охладителя приведены в таблице 5
Таблица 5 - Результаты продувки водоема-охладителя в 2011 г.
Наименование показателя Среднее по водоему за 2010 год (на март 2011г) Среднее по водоему за 2011 год (на май 2011г) % снижения содержания
Сухой остаток, мг/дм3 1035,4 960,9 7,2
Сульфаты, мг/дм3 342,6 332,0 3,0
Хлориды, мг/дм3, 156,4 143,5 8,3
Медь, мг/дм3 0,0154 0,0066 57,1
Сводная таблица по концентрациям контролируемых веществ в продувочных водах (выпуск №2), 2010 -2011 гг. приведены в таблице 6
Таблица 6 - Сводная таблица по концентрациям контролируемых веществ в продувочных водах (выпуск №2), 2010 -2011 гг.
Года, Ингредиенты Среднего -довая концентрация (2010) Масса сброса (факт 2010) Среднегодовая концентрация (2011) Масса сброса (факт 2011) Допустимая концентрация Норматив сброса
мг/дм3 тонн мг/дм3 тонн мг/дм3 тонн
Взвешенные в-ва 5,25 29,08 10,25 84,88 11,25 96,422
Сухой 446,00 2622,28 460,3 3807,08 1048,05 8982,71
остаток
Хлориды 58,80 342,86 57,5 475,15 165,39 1417,538
Сульфаты 96,25 559,68 101,5 840,03 103,2 884,515
Железо общее 0,07 0,382 0,07 0,539 0,093 0,797
БПКп. 2,36 14,56 2,21 18,28 2,39 20,484
Азот аммо- н/о н/о 0,08 0,69 0,127 1,088
нийный
Нитраты 0,08 0,49 0,44 3,614 0,691 5,922
Медь 0,0009 0,005 0,0018 0,015 0,002 0,0171
Цинк н/о н/о 0,0015 0,012 0,0018 0,0154
Объем проду- 5872,30 8277,12 8570,88
вочных вод, тыс. м куб.
*н/о - концентрация ниже предела чувствительности . У1ВИ
Выводы:
1. Объем сброса продувочных вод за 2010-2012 года находился в пределах установленного лимита.
2. Превышений установленных нормативов загрязняющих веществ в Цимлянское водохранилище за 2010-2012 года не зафиксировано.
3. Сброс продувочных вод не оказал отрицательного воздействия на гидрохимический режим Цимлянского водохранилища.
4. Достигнуто снижение солесодержания в водоеме-охладителе в среднем на 10%, в том числе по сульфатам на 10,3%, по хлоридам на 11,3%.
5. Отмечено значительное снижение концентрации ионов меди (на 43,6%).
6. Негативного воздействия продувочных вод на структурно-функциональные характеристики водных сообществ Приплотинного плёса и водоема-охладителя не установлено.
Рекомендовано: для поддержания достигнутого экологического равновесия в экосистеме водоема-охладителя разработать нормативы допустимого сброса загрязняющих веществ и микроорганизмов, поступающих в Цимлянское водохранилище с продувочными водами водоема-охладителя на период 2013 -2015 года в объеме 8570,88 тыс. м куб. ежегодно, согласовать нормативы в установленном порядке и получить Решение о предоставлении водного объекта в пользование для сброса продувочных вод на новый период.
Литература
1. Проект нормативов допустимых сбросов веществ и микроорганизмов (НДС), поступающих в поверхностный водный объект с продувочными водами водоема-охладителя по выпуску № 2, г. Волгодонск, 2009
2. Ростовская АЭС. Блок № 2. Подводящий канал. Водосбросное сооружение дополнительной продувки. А-85919 пм., г. Нижний Новгород, 2007г.
3. Численное моделирование влияния водосбросного сооружения дополнительной продувки на Цимлянское водохранилище, ВНИИГ им. Веденеева, г. Санкт-Петербург, 2005 г.
4. Расчет общего солесодержания и концентрации сульфатов в воде Цимлянского водохранилища при работающем водосбросном сооружении дополнительной продувки, А-89034 пм, г. Нижний Новгород, 2007 г.
5. Отчет 2-ТП водхоз Ростовской АЭС за 2010 г. и 2011 г.
6. Результаты производственного экологического контроля Ростовской АЭС за 2010-2012 гг.
Горская Ольга Ивановна - начальник отдела контроля экологической безопасности Ростовской АЭС.
Gorskaya Olga I. - the head of department of control of ecological safety of the Rostov Nuclear Power Plant.
