CS200699B3 - Zařízeni pasivního podsystému havarijního dochlazováni tlakovodnlho jaderného reaktoru - Google Patents

Description

(54) Zařízeni pasivního podsystému havarijního dochlazováni tlakovodnlho jaderného reaktoru

Vynález aa týká zařízeni pasivního podsystánu havarijního dochlazováni tlakovodnlho jaderného reaktoru, které ja důležitým bezpečnostním zařízení· dvouokruhové jaderné elektrárny. Oa podmíněn instalaci jednoduchého přídavného zařízeni do eoučeených pasivních podeyetámů havarijního dochlazováni. jejichž funkce významná ovlivňuje průběh maximální projektová havárie, za kterou ao považuje náhlá ztráta teplonoenáho mádla z primárního okruhu jaderná centrály. Použitím aouboru zařízeni podle vynálezu sa zvýši efektivnost celého dochlmzovaciho podsystému, a to při zachováni principu jeho pasivní funkce. Provozní postup, raapaktiva režim zabezpečovaný předmětným zařízením vychází zo Způsobu havarijního dochlazováni tlakovodnlho jaderného reaktoru podle Cs. autorského oavěděonl S. 190161.

V dnaěnl dobá jsou již u existujících 1 projektovaných jaderných aloktráron a tlekovodnial reaktory realizovány či uvažovány pasivní dochlazovaci podsystémy reprezentovaná havarijními akumulátory. Tyto jsou provedeny jako jednoduchá svislá válcová tlaková nádoby. objem havarijních akumulátorů je z větěl části zaplněn dochlazovaci bčrovenou vodou. Nad ni ja stlačený hnací plyn, jimž bývá dusík. Počáteční nebo pohotovostní pracovní tlak v havarijních akumulátorech bývá v rozmezí 2 až 6 HPa. Při havarijní poruěa primárního okruhu, kdy dooházl vlivem prudkáho výtoku primárního teplonoenáho mádla, tj. tlaková horká odpařující aa vody k rychlému pokloau tlaku v primárním okruhu, začne dochlazovaci bčrovaná voda proudit z havarijních akumulátorů do primárního okruhu, raap. přímo do

200 099 reaktoru, aby chladila aktivní zónu. Caaové zpožděni začátku havarijního dochlazovánl vůči okamžiku vzniku havárie, která silně ovlivňuje havarijní růat teploty pokryti palivo, jo volni závislé na tlaku hnaolho plynu v havarijních akunulátorooh. Dneinl paalvnl zařízeni pro dochlazovánl tlakevodnlho reaktoru, přadavělm jednoduchá havarijní akumulátory, muei být z výie uvedených důvodů konatruaváno na poměrně vyooký tlak. Tin ja dána jeho značná hnotnoat i cena a tady i hlavni nevýhoda celého paalvnlho podsystému.

Výěe uvedené nevýhody jaou odstraněny nebo anlžany u zařízeni paalvnlho podsystému havarijního dochlazovánl tlakevodnlho jaderného reaktoru podle vynálezu, který spočívá v tom, že mezi havarijní akumulátor, respektive zásobní nádrž o primární potrubí či reaktor jo v potrubí dochlazovael bárované vody zařazen Injaktor, jehož hned dýze jo přímo nebo nepřímo nepojena na sekundární stranu paroganarétoru, roepoktlve na sekundární okruh centrály, přičemž v parním přívodním potrubí mezi parogenerétor e havarijní akumulátor je umístěna připouětěcl redukční armatura.

Pokrokovost nového dochlazovadho zařízeni možno charaktorlzovet i následujícími výhodami. Přadavělm ja dosaženo vyěěl efektivnosti celého paalvnlho dochlazovadho podsystému, neboř vzroste jeho střední výkon 1 využiti objemu havarijních akumulátorů. Za druhé, zkracuje ae časový Interval mázl vznikem haverxe primárního okruhu a samočinným startem pasivního dochlazovadho podsystému. Interval Je zde dán tlekaa média před hnací dýzou inJektoru, tady pracovnla tlakem taplonoaného média v sekundárním okruhu. Za třetí, odpadá respektive podstatně ee snižuje tepelný ráz, jemuž ja vystavena přadavělm tlakové nádoba reaktoru, ktoré Jo nejexponovanějěl a současně nazélohovatanou komponentou celého jaderného zdroje péry, roepoktlve celé jedorné elektrárny. Za čtvrté, použité proudové čerpadlo respektive Injoktor jo v podstatě zařízením a paalvnl funkci.

3e aaatavan jen ze statických konstrukčních dílů, ja velmi jednoduchý o proto funkčně vysoce spolehlivý, injoktor vyžaduje jen miniaélni údržbu a snadno sa opravuje. Za páté. předřazený výměník tepla bude malý e tle i levný. Oaho taploaaěnné plooha vychází malé vlivem velkých teplotních rozdílů mezi oběma médii, které jim protékají. Za ěaaté, při Instalaci samostatného lnjoktoru pro dopravu dochlazovael bérované vody zo zásobní nádrže lze použit 1 paro-vodnl Injaxtor, kdo vlastni případně dzl hneoi péra může alt nižěl parametry. Tak vznikne nové, vysoce spolehlivé, paalvnl a na jiném principu fungující záložní zařízeni vůči nízkotlakým dochlazovaclm čerpadlům včetně jejich zdroje zajlětěného elektrického napájeni, a to pro kritické období otortu a rozběhu tohoto aktivního dochlazovaclho podsystému, jimž tato relativně velké čerpadla jaou. Za sedmé, u již realizovaných čl provozovaných jaderných centrál a tlakovodnlml reaktory lze snadno přídavné zařízeni dodatečně instalovat a tlm Intenzlfikovat funkci jejich etévajlelho pasivního podsystému dochlazovánl. Za oaaé, u projektovaných jaderných centrál tohoto typu ja možno při použiti chréněnýeh přídavných zařízeni snížit už stanovaný pracovní tlak havarijních akumulátorů. K výěe uvedeným hlavním výhodám nutno připojit i základní nevýhodu klíčového zařízeni. Jimž zde jo Injoktor, které jo dána poaěrně nízkou účinnosti proudových čerpadel. Nutno ala uvážit, ža zda toto zařízeni pracuje jan krátkodobě a volioo zřídka, tj. jen při eventuální havárii primárního okruhu. Pokud jde o druhou nepříjemnou vlastnost proudových /

200 099 čerpadel, kterou je Jejich omezená regulovatelnoet, nutno konetatovet, že ee zde regulace nevyžaduje. Paraeetry obou sádli na vetupu do injektoru jeou prakticky konetantnl a protltlek ee bčhee havárie rychle snižuje.

Na připojených výkresech Je echeeaticky a funkčně znázorněno hlavni zařízeni pasivního podsystému havarijního dochlazovánl, kde značí obr. 1 schéma e variantním napojením hned dýzy Injektoru, obr. 2 funkční diagram změn etavu hnacího mádla uvnitř havarijního akumulátoru, obr. 3 tepelný diagram znázorňující funkci injektoru a přlpouětěcl redukční armatury a poaledni obr. 4 teplotní diagram výměníku tepla vloženého před lnjaktor.

Na obr. 1 je nakreslena jedna z několika paralelních smyček primárního okruhu jaderná centrály. Smyčka sestává z tlakovodnlho reaktoru 1, parogonerátoru 2, oběhového čerpadla 3 a potrubí primárního okruhu 4. Napojeni sekundárního okruhu Jaderná centrály je symbolicky znázorněno potrubím napájecí vody 13 a potrubím páry 14. Obvykla ke každá smyčce primárního okruhu je přiřazeno zařízeni pasivního podayatámu dochlazovánl, která doposud sestávalo jen z havarijního akumulátoru 3, v jeho výstupu instalovaných dvou zpětných armatur 12 a vodní uzavírací armatury 11, jakož 1 z příslušné části potrubí dochlazovad bčrované vodv 21. napojená na potrubí primárního okruhu4, eventuálně přímo na tlakovodnl reaktor JL. Oak je dálo patrná z obr. 1, je k popsanému zařízeni připojeno zařízeni přídavná, jimž Jest proudová čerpadlo, roap. lnjaktor 17 a vyznačenou hnací dýzou 18. přlpouětěci redukční armatura 19, parní přívodní potrubí 20 a parní uzavírací armaturou 29, potrubí hnacího mádla 22 a odstavovaci armaturou 26, případně 1 výměník tepla 23. Takto zvětšený podayatáa má stále pasivní chatakter nebol 1 všechna přídavná zařízeni pracuji na principu pasivní funkce. Pro úplnost Jsou znázorněny 1 nízkotlaký pojistný ventil 24 a vysokotlaký pojistný ventil 25» Jakož 1 plynová armatura 30. Čárkovaně je znázorněno variantní zapojeni příslušných potrubí. Silná čáry označuji páru a čarchovaná čára dualk. Vlnovky ao ěipkaal znázorňuji havarijní výtok vody z primárního okruhu a tečkovaná čára značí přenos impulsu pro změnu polohy příslušných armatur při dosaženi minimální hladiny v havarijním akumulátoru £. Symbolem -L ja naznačeno že aa vodní uzavírací armatura 11 a parní uzavírací armatura 29 zavřou. Podobně značí, že aa současně otevře otevírací armatura 27, přea niž pak pokračuje přívod dochlazovael bčrované vody za zásobní nádrže 28 k injektoru 17. Symbol -P definuje funkci přlpouětěcl redukční armatury 19. která aa přivírá při vzrčatu tlaku v mlátě odběru tlakového impulsu, i činného média v případě přlmočinnáho provedeni táto armatury. Punkce znázorněného pasivního podayatámu havarijního dochlazovánl nastává samočinně v prčběhu havarijního poklesu tlaku média v primárním okruhu postupným otevřením zpětných armatur 12. Punkce podsystému Je odvozena z činnosti injektoru 17. který umožňuje při použiti energie a hmoty mádla sekundárního okruhu dopravovat dochlazovad bčrovanou vodu z nižšího tlaku v havarijním akumulátoru 5 do zpočátku vyššího tlaku v havarovaném primárním okruhu. Existence prakticky stálého tlaku mádla v hnad dýze 18 je dána poměrně velkou hmotou sekundárního mádla v parogenerátoru 2, reap. 1 v dalších zařízeních sekundárního okruhu. Pokud jde o stálost tlaku dochlazovad bčrované vody na vetupu do Injektoru 17. 3· ^tato při zanedbáni vlivu poklesu hladiny vody v havarijním akumulátoru 5 zaručena funkci přlpouětěcl redukční armatury 19, která udržuje nastavený konstantní celkový

200 899 tlak omšel dusíku a připouštěné péry v havarijní· akuaulétoru 5. 3· zřejmé, že aa oba parclélnl tlaky běhoa této etapy dochlazovánl měnit parciální tlak dualku klaaé a parciální tlak péry vzrůoté. Příznivý ja zda i tlakový ofokt ohřevu dualku parou béhea jeho expanze, neboť enižuje celkové anožstvl péry, ktoré je nutno přivést do havarijního akumulátoru 5. Zařazeni tepelného výměníku 23 jo nutné, žádé-ll ee sníženi teplotního rozdílu aozl hnacla a hnaným médie· před lnjektorea 17. Konec první etapy činnosti předmětného zařízeni je odvozen, stejně jako u podeyetéaů dosavadních, od doaažaní nastavené alnlaélnl hladiny vody v havarijnla akuaulétoru .5. Tehdy ao uzavřou vodní uzavírací araatura 11 1 parní uzavírací araatura 29, ala otevře ao otevírací araatura 27, Injektor 17 začne přlsévat dochlazovaci bérovanou vodu zo zásobní nádrže 28 a čerpat jl taktéž do havarovaného primárního okruhu, ve které· aezltla déle poklesl tlak. Teto etapa dochlazovánl by aohla pokračovat až do vyčerpáni přebytku anarglo 1 hmoty aédla sekundárního okruhu, ale jo účelné ukončit jl dříve, vzhledea k nežádoucímu převodu tepla ze sekundárního okruhu do okruhu primárního, roap. do jeho vnějélho uzavřeného okolí. Uzavřeni odstavovecl armatury 26 ee provede po rozběhu již nonakreelonýoh nízkotlakých čerpadel, jejichž start je pek možno o několik minut oddálit. Dělil objasněni funkci hlavních zařízeni nového pasivního podsystému dochlazovánl poskytuji déle uvedené diagramy. Ne obr. 2 ja P-V diagram popisující změny tlaku P a objemu V hnacího dualku, raep. eaěel dualku a péry v havarijním akuaulétoru. Cerchovené čára 1-2-3 znázorňuje adlabatiekou expanzi samotného dualku. Plné čára 2-5 odpovídá průběhu celkového tlaku v havarijním akuaulétoru při přlpoučtěnl péry.

Čárkované čára 2-4 naznačuje průběh parciálního tlaku dualku P_N a parciálního tlaku 2 _w péry P_H θ uvnitř havarijního akuaulétoru. Vylrafovené plocha znázorňuje práci předanou dochlazovaci bórované vodě od péry přlpuitěné do havarijního akuaulétoru. Na obr. 3 jo uveden H-S diagram znázorňujíc! změny entalpie H a entropie S při činnosti Injaktoru a přlpouětěcl redukční armatury. Céra 1-2 popisuje stavové změny aédla v hnaol dýze Injaktoru, čára 3-4 změnu stavu dochlazovaci bérované vody před jajla salšenla a médiem z hnaol dýzy a čára 5-6 ukazuje vzrůst tlaku aačal obou médii v koncové čéatl Injaktoru, tj. v jeho dlfuzoru. Céra 7-8 znázorňuje změnu stavu péry v přlpouětěcl redukční armatuře. Tlak péry po redukci odpovídá konstantní hodnotě celkového tlaku v havarijnla akuaulétoru běhaa jeho vyprazdňováni, oož ukazuje výie popsaný obr. 2. K obr, 3 nutno jaétč podotknout, že jo z důvodu čitelnosti volal stylizován zejména v čéatl dolní aaznl křivky, tj. vlevo od kritického bodu K, rasp. v oblasti podchlazoné vody, v niž Izobary téaěř splývají. Na obr. 4 jo vidět jak vstupní a výstupní rozdíly teplot obou aédil, tak 1 přibližné průbéhy teplot T podél teploeaěnné plochy P ve výie uvedeném výaénlku teple. Céra 1-2 patři madlu hnaoiau, odebíranému za sekundárního okruhu a čáre 3-4 hnané dochlazovaci bérované vodě.

Konkrétní orientační úvahy byly vztaženy k zařízeni pasivního podsystému havarijního dochlazovánl tlekovodnlho, roep. vodovodního jaderného reaktoru o tepelné· výkonu okolo 3000 MW, kde parogenerétory produkuji sytou péru o tlaku přlbllžni 6,3 MPa.

Možno předpokládat, že po pečlivé· vývoji a důkladném experimentálním ověřeni 1 provozní· odzkouěani na přleluiných zkušebních zařízeních pro výzkum vodovodních reaktorů oo

200 899 ukáže vSeobecná výhodnost Instalace předmětného přídavného zařízení. Pak by se rychlé aplikace výée uvedeného přídavného zařízeni týkala 1 současné realizační etapy ča. jaderného programu.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   1. Zařízeni pasivního podsystému havarijního dochlazovénl tlakovodniho jaderného reaktoru pro provádénl způeobu havarijního dochlezovénl tlakovodniho jaderného reaktoru podle če. autorského osvědčení č. 190161, vyznačené tlm, že mezi havarijní akumulátor /5/, respektive zásobní nádrž /28/ e primární potrubí /4/ nebo reaktor /1/ je v potrubí dochlazovacl bérova né vody /21/ zařazen lnjaktor /Y7/, jehož hned dýza /18/ je přímo nebo nepřímo napojena na sekundární stranu parogenerátoru /2/, respektive na sekundární okruh centrály, přičemž v parním přívodním potrubí /20/ mezi parogenerétor /2/ a havarijní akumulátor /5/ je umístěna přlpouétécl redukční armatura /19/.
2. 2. Zařízeni podle bodu 1, vyznačené tím, že v potrubí dochlazovacl bérované vody /21/ Je zařazen před injektorem /17/ tepelný výmčnlk /23/.