CS211734B1 - Zapojení superhavarijních napájecích čerpadel, zejména u jaderných elektráren s tlakovodními, respektive vodovodními reaktory - Google Patents

Abstract

Vynález podle PV 4264 - 80, nazvaný "Zapojení superhavarijních napájecích čerpadel, zejméma u jaderných elektráren s tlakovodními reaktory", řeží aktuální provozně bezpečnostní problematiku dvouokruhových lehkovodních jaderných■elektráren. Ve velmi málo častém,avšak kritickém tzv. superhavarijním režimu chrání parogenerátory před poškozením vlivem velkého tepelného rázu, který dosud vznikal při nouzovém napájení parogenerátorů studenou vodou. Podstatou vynálezu je instalace injektorového směšovače mezi superhavarijní napájecí čerpadlo a parogenerátor, čímž se silně redukuje velikost tepelného rázu při přechodu na superhavarijní napájenýma to bez snížení spolehlivosti celého superhavarijního napájecího systému, nebot injektorový směšovač je vysoce spolehlivé zařízení se zcela pasivná funkcí. Totéž platí i při eventuální instalaci.předřazeného malého přídavného tepelného výměníku snižujícího teplotní diferenci mezi médií vstupujícími do injektorového směšovače. Využití vynálezu je možné a účelné i u již provozovaných jaderných energetických bloků tlakovodního typu.

Description

Vynález se týká zapojení superhavarijních napájecích čerpadel, zejména u jaderných elek tráren' s tlakovodními, respektive vodovodními reaktory,-která při napojení svých výtlaků na sekundární strany parogenerátorů zabezpečují vysoce nouzovou dodávku vody ze zásobních nádrží do parogenerátorů během superhavarijního stavu jaderného zdroje páry.

Dosavadní zapojení superhavarijních napájecích čerpadel vychází při své: maximální jednoduchosti jednak z enormního významu udržení havarijního napájení parogenerátorů, jednak z nutnosti zajištění vysoké funkční spolehlivosti u tohoto záložního havarijního napájecího systému. Stávající zapojení jsou proto realizována přímo, což znamená, že je prováděno přímé zavádění vody z výtlaku superhavarijních napájecích čerpadel, sajících studenou vodu ze zásobních nádrží, do sekundárního prostoru parogenerátoru, který v předhavarijním stavu mé provozní teplotu v rozmezí přibližně 250 až 300 °C. Za normálního provozu se do parogenerátoru dopravuje napájecí voda o teplotě okolo 220 °C.

Je zřejmé, že při vzniku superhavarijního režimu, kdy se přejde na vysloveně nouzovou dodávku studené vody do parogenerátoru, dochází k velké a náhlé teplotní změně, tj. k tepelnému rázu v parogenerátoru, což je velkou nevýhodou dnešních zapojení superhavarijních napájecích čerpadel. Možno dodat a zahraniční zkušeností potvrdit, že tento sice zřídka nastávající teplotní šok je ale velmi nebezpečný z hlediska rozvoje nebo průběhu vážné havárie celého jaderně energetického zařízení. Uvedený problém se také řeší, a to s větším nebo menším úspěchem, pomocí různých koncepcí a variantních konstrukcí při volbě typu a provedení vlastního parogenerátoru, avšak příčina provozního rizika spočívající v nevýhodním přímém zapojení superhavarijních napájecích čerpadel zůstává zachována.

Výše uvedenou nevýhodu podstatně zmenšuje zapojení superhavarijních napájecích čerpadel podle tohoto vynálezu, které spočívá v tom, že mezi superhavarijním napájecím čerpadlem a parogenerátorem je ve spojovacím potrubí instalován injektorový směšovač, popřípadě doplně ný předřezeným tepelným výměníkem pro zmenšení teplotních rozdílů na vstupech do injektorového směšovače, jehož výstup je spojen se sekundární stranou parogenerátoru a vstup hnaného, respektive přisávaného média je spojen buď s parním prostorem,nebo s vodním prostorem sekundární strany parogenerátoru.

Charakteristikou technického pokroku vůči dnešnímu stavu techniky v tomto oboru je především podstatné zmenšení výše uvedené nevýhody, tj. podstatné zmenšení tepelného rázu ohrožujícího při přechodu na superhavarijní napájení celistvost konstrukčního materiálu parogenerátoru. Navazujícími dalšími výhodami jsou vyšší pravděpodobnost zachování těsnosti teplosměnné plochy parogenerátoru v průběhu a po ukončeni superhavarijního provozního režimu, a tím i zachování čistoty teplonosného média i technologického zařízení sekundárního okruhu z hlediska jejich možného radioaktivního zamoření. Omezuje se zároveň čerpání celkové životnosti parogenerátoru. Přídavná zařízení, tj. injektorový směšovač, popřípadě i tepelný výměník, jsou zařízení se zcela pasivní funkcí, takže jejich instalace nesníží provozní spolehlivost superhavarijního napájecího podsystému.

Na přiloženém výkresu je velmi zjednodušeně znázorněno nové zapojeni superhavarijních napájecích čerpadel, kde na obr. 1 je řešení s přívodem páry do studené vody a na obr. 2 je řešení s přívodem horké vody do studené vody před jejím vstupem do parogenerátoru. Na obr. 1 je principiální schéma nového zapojení superhavarijního napájecího čerpadla 1, které je instalováno prostřednictvím spojovacího potrubí £ mezi zásobní nádrž 8 a parogenerátor 2, který má na své sekundární straně parní prostor 3 ^a vodní prostor £, Před parogenerátorem 2 je ve spojovacím potrubí 3 dále instalován injektorový směšovač 6, jehož blíže neoznačená směšovací komora je spojena parním potrubím J_1_,popřípadě i pomocí parovodu 10 s parním prostorem J, nacházejícím se nahoře uvnitř parogenerátoru 2. Na primární straně je parogenerátor 2 připojen prostřednictvím potrubí primárního okruhu na již neznázorněný jaderný reaktor.

Zpětné ai'matura 13 umístěná za výtlačným hrdlem superhavarijního napájecího čerpadla i je v podstatě přísluěenstvím tohoto čerpadla. Funkce uvedeného zařízení při neznázorněném novém zapojení je následující. Po vzniku superhavarijního stavu v systému napájení parogenerátoru 2 se spouští superhavarijní napájecí čerpadlo £, jehož již neznázorněný pohon je napojen na zajištěný zdroj energie, čímž po vyvození náležité dopravní výšky dojde k otevření zpětné armatury 13. k nasávání studené vody ze zásobní nádrže 8 a k její dopravě spojo vacím potrubím £ do injektorového směšovače 6 a dále až do parogenerátoru 2. Jakožto hnací médium vyvodí proudící studená voda ve směšovacím prostoru injektorového směšovače £ lokální pokles tlaku, což vyvolá proudění páry z parního prostoru £ do injektorového směšovače £. Voda s přimíšenou a unášenou párou tvoří nejprve dvoufázovou tepelně velmi nerovnovážnou směs. Proto už v injektorovém směšovači £ dochází k intenzivní kontaktní kondenzaci péry a zároveň k odpovídajícímu ohřevu vody.

Podle hydraulickoteplotechnického vyložení injektorového směšovače 6 vstupuje do parogenerátoru 2 buň teplá,nebo horká voda, popřípadně velmi vlhká směs horké vody a zbytku nezkondenzované syté páry. Na obr. 2 je také principiální schéma nového zapojení superhavarijního napájecího čerpadla £, které ale má ve svém výtlaku instalován jednak injektorový směšovač £,a to typu voda - voda, jednak tepelný výměník £, který je z hlediska proudění hnacího i hnaného prostředí umístěn před injektorovým směšovačem 6. Horkovodní potrubí £2 spojuje vodní prostor £ parogenerátoru 2 přes tepelný výměník £ se směšovací komorou injektorového směšovače 6. Funkce tohoto zapojení je stejně jednoduchá jako-ve výše popsaném případě. V obr. 2 při chodu superhavarijního napájecího čerpadla £ dochází i k naznačenému průtoku horké vody v horkovodním potrubí 12.

V tepelném výměníku.£ se tato horká voda poněkud ochladí studenou vodou ze zásobní nádrže 8, čímž se tato studená voda o odpovídající rozdíl teplot ohřeje. Před vstupy do injektorového směšovače 6 mají už obě vody mezi sebou menší rozdíl teplot, což je příznivé z hlediska konstrukce injektorového směšovače 6. Další vztahové značky, respektive poziční čísla uvedená v obr. 2 souhlasí s označením stejného zařízení uvedeného výše v obr. 1.

Zbývá poznamenat, že za normálního provozu jaderného zdroje páry je vobou popsaných případech zpětná armatura 13 uzavřená a zatížená plným rozdílem tlaků existujícím mezi sekundární stranou parogenerátoru 2 a zásobní nádrží 8. Dále je zřejmé, že energetické nároky pro vozu injektorového směšovače b. i tepelného výměníku £ se musí hradit odpovídajícím zvýšením výkonu superhavarijního napájecího čerpadla £. Vzhledem k velmi málo častému provozu tohoto čerpadla je energetické hledisko u nového zapojení superhavarijního napájecího čerpadla £ zanedbatelné.

Pro příklad konkrétní aplikace nového zapojení superhavarijního napájecího čerpadla byl vybrán podsystém superhavarijního napájení u jaderného energetického bloku s vodovodním reaktorem o jmenovitém elektrickém výkonu 440 MW, Byl zvolen injektorový směšovač typu voda- voda bez předřazeného tepelného výměníku. V sekundárním prostoru parogenerátoru je vroucí voda pod tlakem přibližně 4,6 MPa. Teplota studené vody byla vzata 20 ^cC a poměr hmotnostních průtoků ve vstupech do injektorového směšovače byl vzat roven 1. Teplota vody na výstupu z injektorového směšovače, tj. na vstupu do parogenerátoru, vychází pro tento pří klad okolo 140 °C, takže směšovací ohřev studené vody činí asi 120 °C.

Lze předpokládat, že v rámci zvyšování bezpečnosti provozu .jaderných elektráren s vodovodními reaktory najde předmětné nové zapojení superhavarijnich napájecích čerpadel využiti nejen v CSSR, ale i dalších zemích, kde se tyto energetické zdroje staví nebo již provozují.

Claims (1)

1. Zapojení supe ohřívá::'! jních napáječ jích Čerpadel. vodními, respektive vodovohnimi reaktory, pro novzo' ) j <. i \ < u /íol ti uui i par ogenerá toru. během suoer-ha var i jní ho s tavu jaderné;

   soperhavarijním napájecím čerpadlem (1) a parogenerat > e ° poirv o ¹ instalován injektorovy smšiovoe (6), popřípadě doplň a - e r t >cir/i' < n i pro zmenšen?' teplotních rozdílu na vstupech do -injektorového směsovaee (6), jehož výstup je spojen se sekundární stranou parogenerátoru (2) a vstup hnaného, respektive přisávaného média je spojen bud s nnrnín?. orosteném (3hnebo s vodním pros torem. ; í) sekundární strany parogore7-á ι.ο, ιη