CS210463B3 - Barbotage-vacuum system of localization of crushes in the nuclear powe plant - Google Patents

Description

Vynález se týká barbotážně vakuového systému lokalizace havárií v jaderné elektrárně s vodovodním reaktorem, který zabraňuje vzniku nepřípustných následků ' projektových havárií primárního okruhu, a to jak ve vlastní . elektrárně, ' tak zejména v jejím okolí. Vynález odstraňuje slabá místa doposud vyprojektovaných ’ systémů lokalizace havárií, které jsou v CSSR chráněny autorským osvědčením číslo 177368, čímž zvyšuje funkční spolehlivost lokalizačních plynojemů, respektive spolehlivost celého barbotážně vakuového systému. Aplikací vynálezu se jednak zvětší provozní ' bezpečnost . standardních bloků bezkontejnmentových jaderných elektráren s vodovodními, respektive tlakovodními reaktory nižších výkonů, jednak sníží riziko radioaktivního zamoření vnitřního i vnějšího okolí v případě selhání tohoto prvořadého bezpečnostního systému, jímž barbotážně vakuový lokalizační systém bezesporu je.

Dosavadní vývoj, respektive dnešní stav techniky barbotážně vakuového systému lokalizace havárií je dán projektovým řešením poslední generace jaderných elektráren sovětské bezkontejnmentové· koncepce, ve kterých jsou instalovány dva reaktory vodovodního typu o jmenovitém elektrickém výkonu 2 x 440. MW. Z hlediska radiační bezpečnosti mohou tyto jaderné elektrárny dosáhnout stejný, případně i vyšší stupeň bezpečnosti,. ..než jaký . dnes mají nejmodernější zahraniční jaderné elektrárny s tlakovodními reaktory, umístěnými v kontejnmentu, jestliže . bude ' především jejich systém lokalizace havárií doveden k vysoké technické úrovni a k extréjnní funkční spolehlivosti. Dnešní systém sestává jednak z první soustavy ' hermetických prostorů, v nichž je umístěno zařízení primárního kruhu a vodních. sprch, jednak z druhé soustavy hermetických ' prostorů, jimiž jsou lokalizační plynojemy respektive lapače vzduchu, které představují prostředky pro zadržení radioaktivního média ohrožujícího po havárii okolí. Vodní sprchy slouží k rychlému . snížení pohavarijního tlaku v prvním hermetickém prostoru. Přitom fundamentálním technologickým zařízením systému je . mohutný vodní kontaktní kondenzátor barbotážního ’ typu, který je umístěn z hlediska havarijního toku médií na konci prvního . hermetického prostoru, tj. před vstupy vzduchu . do druhého hermetického prostoru, který je od prvního hermetického prostoru oddělen zdvojenými zpětnými armaturami velké světelnosti. Principiální funkce . systému spočívá v zachycení energie a hmoty vodní páry, uvolněné z havarovaného primárního okruhu do prvního hermetického prostoru, barbotážním kondenzátorem, jímž nekondenzující složky vzniklé parovzdušné směsi, ·. tj. zejména vzduch z prvního hermetického prostoru, projdou dále do . druhého hermetického prostoru, z něhož se pak nemohou vrátit ani při . velkém poklesu . tlaku v prvním hermetickém prostoru vyvolaném činností sprch. Potřebná . poměrně dlouhodobá separace směsi vzduchu a z chladivá desorbovaných eventuálně i z^ paliva uvolněných štěpných plynů je zde vázána čl podmíněna vysoce kvalitní a spolehlivou funkcí výše uvedených zpětných armatur, vytvářejících hranici mezi . prvním a . druhým hermetickým prostorem. Je zřejmé, že uvedený parovzduchovodní systém pracující principiálně s vysokým stupněm pasivnosti funkce je při použití mechanických prvků, tj. zpětných armatur klapkového typu navíc ještě . zdvojených, degradován na systém nekonzistentní či nehomogenní, obsahující výrazná kritická či .slabá místa, jimiž . je dána, respektive omezena, jeho spolehlivost, což . je jeho koncepční nevýhodou.

Výše uvedená nevýhoda je zcela odstraněna u barbotážně vakuového systému lokalizace .havárií podle tohoto vynálezu, spočívajícího v tom, že uvnitř respektive před druhým prostorem jsou instalovány asymetrické jednosměrné, tj. zpětně . vysokotlaké neprůchozí vodní . uzávěry, . sestávající z potrubí uzávěrů a nádob uzávěrů, které jsou přes . samočinné plovákové ventily propojeny doplňovacím potrubím s gravitační nádrží, která je . dále spojena jednak přes samočinnou uzavírací armaturu prostřednictvím spojovacího potrubí se sprchami, instalovanými v prvním prostoru, jednak ’ se žlaby, a to obdobně jako s nádobami uzávěrů, přičemž . všechna častější kontrolu a údržbu vyžadující zařízení barbotážního kondenzátoru, ze_ jména jeho armatury, jsou umístěna v druhém prostoru, který je za provozu přístupný.

Technický pokrok nového chráněného systému oproti dosavadním lokalizačním systémům je dán následujícími výhodami. Za prvé, nový systém lokalizace . havárií je zcela konzistentní, neobsahuje slabá místa, takže bude fungovat s maximální dosažitelnou spolehlivostí. Za druhé, vodní uzávěry budou klást vzduchu proudícímu . při havárii do druhého prostoru podstatně . menší odpor, než jaký kladou . zdvojené zpětné klapky, které . z funkčních důvodů musí být konstruovány v tzv. uzavřeném provedení, což znamená, že v klidové poloze už musí lehce dosedat a zcela těsnit. Tím bude zvětšeno plnění druhého prostoru vzduchem. Za třetí, sice . podružným, ale též pozitivním faktorem dále zvětšujícím plnění druhého prostoru je teplotní efekt vodních uzávěrů, jehož výsledkem bude mírné . dochlazení vzduchu před jeho vstupem do druhého prostoru. Za čtvrté, vypuštěním zdvojených zpětných klapek odpadá jejich častá pravidelná a stereotypní kontrola stavu a funkční způsobilosti, i . jejich příslušná údržba. Za . páté, umístěním veškerého armaturovaného příslušenství barbotážního kondenzátoru do druhého prostoru budou všechny jeho armatury přístupné i během normálního provozu, takže jejich provozní kontroly a údržba ne210463

8 budou vázány na odstavení ' bloku za , účelem' výměry paliva. Sníží se ' tím nerovnoměrnost údržby bloku, pro ' kterou je -mezikampanová odstávka ' vysoce exponovaným - obdobím. Je - evidentní, že- z hlediska ohrožení personálu je kategorický rozdíl mezi prostředím v prvním a druhém - hermetickém prostoru, a to jak během normálního provozu, tak zejména při vzniku - některé z projektových havárií primárního okruhu. - - . Za šesté, instalací vodní gravitační ' , nádrže- ve druhém hermetickém prostoru vzniká možnost realizace z ní napojeného samočinného, doplňování- vody jak - v - nádobách - uzávěru, tak- i - - ve - žlabech barbotážního kondenzátpru. Dalším' a - současně velice účelným využitím jejího vodního obsahu při - - projektové havárii - ve sprchách prvního - hermetického prostoru je - vytvořena vysoce - spolehlivá, pohotová a - - pasivně fungující záloha k - aktivnímu sprchovému zařízení. Přitom - je - využito i tlakové energie - vzduchu, ' ' který je - -po - natlačení do - lapačů během - první etapy- havárie-' lokalizován v- druhém hermetickém prostoru. - - - . ;

Na - přiloženém výkresu jsou schematicky nakreslena nejdůležitější- zařízení-· koncové části - inovovaného barbotážně vakuového, systému - -lokalizace havárií, kterým - lze' v rámci - zvyšování radiační bezpečnosti - vybavovat nové dvouokruhové jaderné elektrárny s vodovodními reaktory. Na výkresu je -zároveň principiálně - naznačeno i dispoziční uspořádání koncové části systému, který -jako ....celek je uzavřen v hermeticky -těsném obalu 1, v němž - se tedy nalézá jak první -prostor 2, jehož koncovou částí ' je šachta -8, - tak druhý prostor 9, který - bývá vertikálně rozdělen. V šachtě 8 je -'rozmístěn baťbotážní kondenzátor, sestávající ' v podstatě ze žlabů 11 naplněných vodou a ze skříní 13, přičemž jimi vymezený- meziprostor má za sebou místo -dříve používaných zpětných klapek asymetrický ' vodní uzávěr, vytvořený ' z potrubí 34 uzávěru a nádoby 35 uzávěru, která je rovněž naplněna vodou. Všechny vodní uzávěry jsou ' sice umístěny už ve - druhém prostoru - 9, tj. ' v lapačíchvzduchu, neboli v lokalizačních - plynojemech, ale přitom samy vytvářejí skutečnou hranici mezi prvním prostorem' 2 respektive šachtou 8 a druhým prostorem 9. Nádoby 35· -uzávěrů jsou plněny a doplňovány vodou z gravitační nádrže 37, umístěné v nejvyšším podlaží - druhého prostorou -9, a to - prostřednictvím - doplňovacího potrubí 38, v němž jsou nainstalovány samočinné -plovákové ventily - 36. Gravitační nádrž - 37 je mimo to napojena jednak na sprchový systém umístěný ve - zde již - nenakreslené ' části prvního prostoru 2, a to pomocí spojovacího potrubí 28, v němž je samočinná ' - uzavírací armatura 29, - která je ovládána servomotorem- 33, jednak - - na žlaby 11 - což - rovněž už - není -nakresleno - obdobným způsobem, jako - na nádoby 35 uzávěru. Funkce inovovaného systému je stejná s funkcí - systému původ ního, která je známa z odborné literatury, takže ji není účelné popisovat. Zato je ' nutné krátce vysvětlit funkci - hlavního inovačního prvku nového systému, jímž je zmíněný vodní uzávěr. V horní a spodní části výkresu je nakreslen vodní uzávěr při normálním či bezporuchovém - provozu bloku. Ve střední části výkresu je znázorněn stav vodního uzávěru po první etapě - havárie na - primárním okruhu. Během normálního provozu bloku prakticky - neexistují rozdíly tlaků mezi prvním prostorem 2 a druhým prostorem 9. Přitom 'je jak ve žlabech 11- tak v nádobách 35 uzávěrů normální ' stav vody, při kterém jsou potrubí 34 uzávěru vyplněna vzduchem. Krátce po vzniku havárie začne proudit směs vzduchu a uvolněné - vodní páry - do šachty 8, ve které rychle roste tlak. Vzápětí dojde k vlastní barbotáži parovzdušné směsi ve vodě, nacházející se ve žlabech 11. Pára ve vodě- kondenzuje a vzduch s nepatrnou časovou prodlevou začne proudit do potrubí 34 uzávěru a dále, po proražení nízké- vodní ' vrstvy v nádobě 35 uzávěru, do druhého ' prostoru 9, ve ' kterém tím vzrůstá tlak. Po vyrovnání tlaků se začne - - vlivem kondenzace páry - - uvnitř prvního prostoru 2 rychle snižovat tlak, což vede k vylití či vysání vody ze žlabů 11 do - prvního -' prostoru 2 a samozřejmě i k nasátí vody z- nádob 35 uzávěrů do svislých úseků potrubí 34 uzávěrů. Je evidentní, že nesmí - dojít k zpětnému průrazu vodního uzávěru. Triviální podmínku vyjadřují - naznačené relace - výškového rozdílu hladin v potrubí 34 uzávěru a v nádobě 35 - uzávěru vůči délce vertikálního úseku potrubí- 34 uzávěru. Tento úsek musí být vždy o něco větší než výška H odpovídající maximálnímu rozdílu tlaků ΔΡ mezi druhým prostorem 9 a prvním prostorem 2 v průběhu celé havárie. ' Pokud jde o gravitační výtok vody z gravitační nádrže 37 spojovacím - potrubím 28 do již neznázorněných sprch, dochází k němu při otevření samočinné uzavírací armatury ' 29 servomotorem 33, pro který spouštěcím impulzem pro otevření je + P, tj. - zadaná hodnota tlaku ve druhém prostoru 9 a spouštěcím impulzem pro uzavření —-H, tj. zadaná- hodnota spodní hladiny vody uvnitř gravitační nádrže 37. Je zřejmé, že uzavírání výtoku lze řešit, respektive zálohovat, i dosednutím již neznázorněného plováku na výtokové hrdlo v gravitační nádrži 37.

Předběžné aplikace ' - vynálezu se týkají konkrétního projektu barbotážně vakuového systému lokalizace havárií u bloků - s -vodovodními reaktory o jednotkovém tepelném výkonu -1375 MW, V průběhu projektové havárie činí maximální rozdíl- tlaků mezi oběma hermetickými prostory - přibližně 0,11 MPa, čemuž- odpovídá konstrukční výška potrubí uzávěru cca 12 m. -Dosavadní - dispozice dvanáctipatrového uspořádání barbotážního kondenzátoru s výškou roztečí žlabů 3,15 m zůstává zachována. Druhý - prostor je účelné ' rozdělit . - výškově na 3 - oddělené lo210463 kalizační plynojemy, takže každý z nich je pro 4 patra žlabů barbotážního kondenzátoru, což už vyhovuje výškovým nárokům vodních uzávěrů. Je zřejmé, že pro dispoziční výškové uvolnění je možné například instalovat každou nádobu uzávěru v druhém prostoru o jedno podlaží níže, přičemž je nutné buď uzavřené provedení nádob uzávýrů a jejich odvzdušnění do nejbližšího vyššího lokalizačního plynojemu, nebo pro-

Claims (1)

1. předmět

   Barbotážně vakuový systém lokalizace havárií v jaderné elektrárně s vodovodním reaktorem podle autorského osvědčení číslo 177368, vyznačený tím, že uvnitř, respektive před druhým prostorem (9), systému jsou instalovány asymetrické jednosměrné, tj. zpětné vysokotlaké neprůchozí vodní uzávěry, sestávající z potrubí (34) uzávěrů a nádob (35) uzávěrů, které jsou přes samočinné plovákové ventily (36) propojeny doplňovacím potrubím (38) s gravitační napojení podlaží druhého prostoru, což je naznačeno v horní a spodní části výkresu.

   Lze předpokládat, že po jednoduché korekci stávajících projektů bude mít předmětná inovace barbotážně vakuového systému lokalizace havárií naděje na rychlé realizování nejen v CSSR, ale i v dalších zemích, ve kterých probíhá nebo se připravuje výstavba příslušných jaderných elektráren.

   VYNALEZU drží (37), která je dále spojena jednak přes samočinnou uzavírací armaturu (29) spojovacího potrubí (28) se sprchami, instalovanými v prvním prostoru (2), jednak se žlaby (11), a to jako s nádobami (35) uzávěrů, přičemž příslušenství vyžadující kontrolu a údržbu, zejména samočinná uzavírací armatura (29) a samočinné plovákové ventily (36), je umístěno v druhém prostoru (9).