CS217675B1 - Integrovaný jádrový reaktor - Google Patents

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.

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.

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.

Další známy spósob zaistenia cirkulácie je použitím osových čerpadiel vložených do reaktora s elektrickým pohonom mimo reaktora.

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.

Známe je tiež zaistenie cirkulácie čerpadlami dopravuj úcimi celé množstvo cirkuluj úceho média, pričom sú však čerpadlá umiestnené mimo reaktor.

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.

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.

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.

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 rúrok

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.

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.

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.

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.

Claims (2)

1. PREDMET VYNÁLEZU

   Integrovaný jádrový reaktor s výměnníkmi vloženými do jeho nádoby v priestore vymedzenom jej stěnami a stúpacou šachtou umiestnenou nad aktívnou zónou vyznačuj láci sa tým, že na výstupe prevádzacej rúry (6) vedenej stredom výmenníka (15) je umiestnený hydraulický lopatkový stroj (11), ktorého hriadel’ prechádza dnom výmenníka (15) a nesie na svojom druhom konci cirkulačně čerpadlo (12).