CS217675B1

CS217675B1 - Integrated core reactor

Info

Publication number: CS217675B1
Application number: CS802113A
Authority: CS
Inventors: Imrich Pales; Vladimir Hasko
Original assignee: Imrich Pales; Vladimir Hasko
Priority date: 1980-03-27
Filing date: 1980-03-27
Publication date: 1983-01-28

Abstract

Vynález rieši spolahlivosť a prierezovú rovnoměrnost cirkulácie primárného média v jadrovom reaktore pomocou cirkulačného čerpadla poháňaného hydraulickým lopatkovým strojom. Čerpadlo aj s pohonom je umiestnené do nádoby reaktora. V hydraulickom pohone sa mění časť energie sekundárného média vstupujúceho do parogenerátora alebo výmenníka umiestneného v reaktore na krútiaci moment prenášaný na čerpadlo. Použitie riešenia umožňuje koncipovat reaktor s integrovaným primárným okruhom bez toho, aby sa elektrický pohon cirkulačných čerpadiel umiestňoval mimo nádobu reaktora. Zjednodušuje sa tým konštrukcia nádoby, nakolko odpadajú přechody hriadelov čerpadiel cez jej steny a naviac hydraulický pohon čerpadla je výhodnější z hladiska investičných nákladov reaktora a vo váčšine prípadov aj z hladiska vlastnej spotřeby centrály. Zjednodušenie konštrukcie nádoby reaktora súvisí tiež so zvýšením jej bezpečnosti.The invention solves the reliability and cross-sectional uniformity of the circulation of the primary medium in a nuclear reactor using a circulation pump driven by a hydraulic vane machine. The pump and the drive are placed in the reactor vessel. In the hydraulic drive, part of the energy of the secondary medium entering the steam generator or exchanger located in the reactor is changed into torque transmitted to the pump. The use of the solution makes it possible to design a reactor with an integrated primary circuit without placing the electric drive of the circulation pumps outside the reactor vessel. This simplifies the construction of the vessel, since the transitions of the pump shafts through its walls are eliminated, and in addition, the hydraulic drive of the pump is more advantageous from the point of view of the investment costs of the reactor and, in most cases, also from the point of view of the central power plant's own consumption. Simplifying the construction of the reactor vessel is also related to increasing its safety.

Description

Vynález rieši spolehlivost cirkulácie primárného média v jadrovom reaktore čo do jej intenzity a prierezovej rovnoměrnosti. Vynález tým rieši spolahlivé chladenie aktivněj zóny pre celé spektrum možných prevádzkových stavov a umožňuje intenzifikovať odvod tepla z reaktora ako vo vyváženej, rovnomernej prevádzke, tak i v stavoch přechodových, resp. v štádiách náběhu a odstávky zariadenia.The invention solves the reliability of the circulation of the primary medium in the nuclear reactor in terms of its intensity and cross-sectional uniformity. The invention thus solves a reliable core cooling for the whole spectrum of possible operating states and makes it possible to intensify the heat dissipation from the reactor both in balanced, uniform operation and in transient and transient states. at the start-up and shutdown stages of the equipment.

Známe technické riešenia tohto problému sú poznačené použitím koncepcie integrovaného reaktora, keď je celý primárný okruh uzavretý v tlakovej nádobě reaktora, alebo reaktora v slučkovom zapojení, keď primárné médium opúšťa potrubím nádobu a odovzdáva teplo vo výmenníkoch mimo tlakovej nádoby. Cirkulácia média v reaktore móže byť potom prirodzená u integrovaného typu keď sa využívá rozdiel hmotností primárného média v stúpacom a spádovom prúde.Known technical solutions to this problem are characterized by the use of an integrated reactor concept when the entire primary circuit is enclosed in a reactor pressure vessel or a loop reactor when the primary medium leaves the vessel through a conduit and transfers heat in the heat exchangers outside the pressure vessel. The circulation of the medium in the reactor can then be natural for the integrated type when the difference in mass of the primary medium in the upstream and downstream streams is utilized.

Další známy spósob zaistenia cirkulácie je použitím osových čerpadiel vložených do reaktora s elektrickým pohonom mimo reaktora.Another known method of ensuring circulation is by using axial pumps inserted into an electrically driven reactor outside the reactor.

Povzbudenie cirkulácie pomocou ejektorov je další známy spósob riešenia. Ich sací účinok je vyvodzovaný prúdom časti primárného média vháňaného do ejektoru buď čerpadlom riešeným ako v predchádzajúcom případe, alebo čerpadlom umiestneným mimo reaktora a spojeným s ním potrubím.The stimulation of ejector circulation is another known method of solution. Their suction effect is due to the flow of a portion of the primary medium injected into the ejector either by a pump designed as in the previous case or by a pump located outside the reactor and connected to it via a pipeline.

Známe je tiež zaistenie cirkulácie čerpadlami dopravuj úcimi celé množstvo cirkuluj úceho média, pričom sú však čerpadlá umiestnené mimo reaktor.It is also known to provide circulation by pumps conveying the entire amount of circulating medium, but the pumps are located outside the reactor.

Z hladiska jednoduchosti konštrukcie reaktora, vlastnej' spotřeby centrály, investičných nákladov je najvýhodnejšia prirodzená cirkulácia média v primárnom okruhu. Spósob je ovšem realizovatelný len u malých jednotiek a u nízkopotenciálnych reaktorov. Používá sa výnimočne. Jej spolehlivost je daná dokonalosťou experimentálneho overenia a ověřovacích výpočtov.From the point of view of simplicity of reactor design, central consumption, capital costs, natural circulation of the medium in the primary circuit is the most advantageous. However, the process is only feasible for small units and low potential reactors. It is used exceptionally. Its reliability is given by the excellence of experimental verification and verification calculations.

Všetky uvedené spósoby vyvodenia cirkulácie pomocou čerpadla alebo čerpadla a ejektora umiestňeného v reaktore alebo mimo něho sú spojené s komplikáciami v konštrukcii reaktora, so zvýšením vlastnej spotřeby centrály a zvyšováním investičných nákladov. Komplikovanie systémov okolo reaktora vedie tiež k zníženiu jeho bezpečnosti.All of the above mentioned ways of circulating by means of a pump or pump and an ejector located in or outside the reactor are associated with complications in the design of the reactor, an increase in the headquarters' own consumption and an increase in investment costs. Complicated systems around the reactor also reduce its safety.

Uvedené nevýhody odstraňuje integrovaný okruh cirkulácie primárného média s hydraulickým pohonom čerpadla, ktorého podstata spočívá v tom, že hydraulický lopatkový stroj ako pohon čerpadla je spolu s čerpadlom umiestnený do nádoby reaktora. Konstrukčně riešenie nádoby je jednoduché a celý primárný okruh je v nej uzavretý. Znižujú sa investičně náklady reaktora a zvyšuje sa jeho bezpečnost. Investičně náklady reaktora a vlastná spotřeba sa znižujú tiež preto, že sa zmenšuje počet elektrických pohonov, na úkor zvýšenia příkonu čerpadiel sekundárného okruhu.The above-mentioned disadvantages are overcome by the integrated circulation circuit of the primary medium with the hydraulic pump drive, which is based on the fact that the hydraulic turbomachine as a pump drive is placed in the reactor vessel together with the pump. The design of the vessel is simple and the entire primary circuit is enclosed therein. The investment costs of the reactor are reduced and its safety is increased. The investment costs of the reactor and its own consumption are also reduced because the number of electric drives is reduced, at the expense of increasing the power consumption of the secondary circuit pumps.

Příklad konkrétného prevedenia integrovaného okruhu cirkulácie primárného média s hydraulickým pohonom čerpadla podlá vynálezu je znázorněný na přiložených výkresoch, kde představuje obr. 1 celkovú schému usporiadania reaktora s výmenníkmi a obr. 2 usporiadanie čerpadla a jeho pohonu v jednom z výmenníkov. V nádobě 5 je aktívna zóna 1 a výmenníky 15 sekundárného okruhu 17. Primárné médium prúdi v smere šípok 16 aktívnou zónou 1. Vstupuje do priestoru medzi rúrkami 4 výmenníka sekundárného okruhu. Medzirúrkový prierez je obmedzený po obvode beztlakovým plášťom 3, usmerňujúcim prúd vody pozdlž teplosmenných rúrokAn example of a specific embodiment of an integrated circuit of a primary pump with hydraulic drive of a pump according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which FIG. 1 shows an overall schematic of an exchanger-reactor configuration; and FIG. 2 shows the arrangement of the pump and its drive in one of the heat exchangers. In the vessel 5 there is the active zone 1 and the exchangers 15 of the secondary circuit 17. The primary medium flows in the direction of the arrows 16 through the active zone 1. It enters the space between the tubes 4 of the secondary circuit exchanger. The inter-tube cross-section is limited around the circumference by a non-pressurized jacket 3 directing the water flow along the heat transfer tubes

4. Médium sekundárného okruhu 17 prechádza prevádzacou rúrou 6 výmenníka pod spodnú rúrkovnicu 7, vstupuje do rúrok 4 a cez ich steny preberá teplo z primárného média. Systém prúdenia médií v spodnej časti sekcie výmenníka 15, kde je v danom případe umiestnené aj turbočerpadlo 9, je na obr. 2.4. The medium of the secondary circuit 17 passes through the heat exchanger tube 6 below the lower tube tube 7, enters the tubes 4 and receives heat from the primary medium through their walls. The media flow system at the bottom of the exchanger section 15, where the turbine pump 9 is located in the present case, is shown in FIG. Second

Na výstupe prevádzacej rúry 6 sú lopatky 10 rozvádzacieho lopatkového venca, ktoré usměrňuj ú prúd sekundárného média 17 na lopatky hydraulického stroj a 11 napr. turbíny. Turbína poháňa čerpadlo 12, ktoré dopravuje primárné médium cez usmerňovacie lopatky 13 na vstup aktívnej zóny 1. Primárné médium 16 vstupuje z plášťa 3 otvormi 8 a na saciu stranu čerpadla 12 je zvěděná hrdlom 14.At the outlet of the transfer tube 6 are vanes 10 of the guide vanes which direct the flow of the secondary medium 17 onto the vanes of the hydraulic machine and 11 e.g. turbines. The turbine drives the pump 12, which delivers the primary medium through the baffles 13 to the core 1 inlet.

Na obr. 1 je znázorněná hladina vody v reaktore. Tá je nutná v případe využívania prirodzenej cirkulácie, pretože aktívna zóna musí generovat aspoň minimálně množstvo páry, ktorá sa zhromažďuje a kondenzuje nad hladinou. Pri použití čerpadla móže byť reaktor zaplněný vodou a móže pracovat ako tlakovodný s nútenou cirkuláciou.In FIG. 1 shows the water level in the reactor. This is necessary in the case of the use of natural circulation, since the core must generate at least the amount of steam that collects and condenses above the surface. When using a pump, the reactor can be filled with water and can be operated as pressurized water with forced circulation.

Vyvodenie alebo povzbudenie cirkulácie účinkom turbočerpadla podl’a tohto riešenia je možné vo váčšine zariadení, v ktorých sa deje výměna tepla medzi médiom cirkuluj úcim vo vnútornom okruhu a médiom, ktoré je dodávané do zariadenia čerpadlami poháňanými elektricky alebo iným sposobom. Sú to například varné alebo tlakovodné reaktory v integrovanom převedení pre JE, integrované reaktory jádrových výhřevní a jádrové reaktory s integrovaným primárným okruhom všeobecne ak má sekundárné médium fyzikálně předpoklady poháňať turbínu čerpadla. Riešenie je vhodné pre použitie u velkokapacitných výmenníkov a zásobníkov tepla.The induction or stimulation of circulation by the action of a turbo pump according to this solution is possible in most plants in which heat exchange takes place between the circulating medium in the inner circuit and the medium supplied to the plant by pumps powered electrically or otherwise. These are, for example, boilers or pressurized water reactors in integrated design for NPPs, integrated core heating reactors, and core reactors with integrated primary circuit in general if the secondary medium is physically capable of driving the pump turbine. The solution is suitable for use in large capacity heat exchangers and heat storage tanks.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

An integrated nuclear reactor with exchangers inserted into its vessel in the space defined by its walls and a riser shaft located above the core, characterized in that a hydraulic turbomachine (11) is located at the outlet of the transfer tube (6) through the center of the exchanger (15). The shaft extends through the bottom of the exchanger (15) and carries a circulating pump (12) at its other end.