CS246535B1

CS246535B1 - Reverse steam generator of a nuclear reactor with a fast reactor

Info

Publication number: CS246535B1
Application number: CS846578A
Authority: CS
Inventors: Oldrich Manek; Vaclav Masek; Vaclav Malasek; Jaroslav Riman; Josef Srutek
Original assignee: Oldrich Manek; Vaclav Masek; Vaclav Malasek; Jaroslav Riman; Josef Srutek
Priority date: 1984-08-31
Filing date: 1984-08-31
Publication date: 1986-10-16

Abstract

U navrhovaného obráceného parního generátoru jaderné elektrárny s rychlým reaktorem je do tlakového pláště v části dohřívákové vestavby uspořádáno pomocné hrdlo napájecí vody. Řešení je možno použít u všech parních generátorů, v nichž sekundární médium proudí v mezitrubkovém prostoru.In the proposed inverted steam generator of a nuclear power plant with a fast reactor, an auxiliary feedwater nozzle is arranged in the pressure jacket in the part of the afterheater installation. The solution can be used in all steam generators in which the secondary medium flows in the intertube space.

Description

Vynález se týká obráceného parního generátoru jaderné elektrárny s rychlým reaktorem využívajícím jako tepelné médium tekutý kov.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an inverted steam generator of a nuclear power plant with a fast reactor utilizing liquid metal as the thermal medium.

Jaderné elektrárny byly původně začleňovány do elektrifikační sítě jako základní zdroje, z čehož vyplývaly poměrně malé nároky na regulační rozsah výkonu, neboť jaderné elektrárny v tomto začlenění pracovaly v blízkém okolí svého jmenovitého výkonu. S rozvojem jaderné energetiky začínají však narůstat nároky na regulovaný rozsah výkonů elektráren. Již dnes není výjimečný požadavek, aby elektrárna s rychlým reaktorem pracovala v rozsahu 25—100 % svého nominálního výkonu· S tím ovšem vyvstávají nové problémy, zejména problémy týkající se regulace výkonů parních generátorů. Právě u těchto zařízení je problém velmi specifický, neboť parní generátor musí produkovat páru v širokém rozsahu hmotnostních průtoků při téměř konstantních parametrech páry. K tomu se řadí požadavek na udržení konstantních parametrů primárního teplonositele, to jest sodíku. Tento požadavek vyplývá z fyzikálních zákonitostí reaktoru. Běžné způsoby regulace, jejichž princip tkví v prostém regulování hmotnostního průtoku sekundárního média, jsou pak z hlediska životnosti parního generátoru velmi nepříznivé, neboť zejména na trubkovnici blíže výstupu primárního média se objevují vysoké teplotní rozdíly, vyvolané poklesem teploty napájecí vody při nižších výkonech turbiny a regulační soustavy, tím při dimensování lemů trubkovnice narůstá spotřeba vysoce kvalitního materiálu, klesá životnost a bezpečnost parního generátoru. To vše klade zvýšené požadavky na zabezpečovací systém parního generátoru, což zvyšuje podstatnou měrou investiční náklady na elektrárnu a ve svém důsledku i cenu vyrobené elektrické energie.Nuclear power plants were originally integrated into the electricity grid as basic sources, resulting in relatively small demands on the power regulation range, since nuclear power plants in this integration operated in the vicinity of their rated power. However, with the development of nuclear power, the demands on the regulated power output range are starting to grow. It is no longer an exceptional requirement for a fast reactor power plant to operate in the range of 25-100% of its nominal power. However, this raises new problems, especially those relating to the regulation of steam generator power. It is with these devices that the problem is very specific, since the steam generator has to produce steam over a wide range of mass flow rates at almost constant steam parameters. This includes the requirement to maintain constant parameters of the primary heat carrier, i.e., sodium. This requirement results from the physical laws of the reactor. Conventional control methods, whose principle consists in simple regulation of mass flow rate of secondary medium, are then very unfavorable from the viewpoint of steam generator service life, because especially on the tube sheet closer to the primary medium outlet there are high temperature differences caused by As a result of the dimensioning of the tubesheet rim, the consumption of high-quality material increases and the service life and safety of the steam generator decreases. All this places increased demands on the security system of the steam generator, which significantly increases the investment costs of the power plant and, consequently, the price of the electricity generated.

Uvedené nevýhody odstraňuje obrácený parní generátor jaderné elektrárny s rychlým reaktorem využívající jako teplonosné médium tekutý kov, kterýžto parní generátor nebo jeho článek je tvořen tlakovým pláštěm, teplosměnnými trubkami zakotvenými na obou koncích trubkovnic, vstupním a výstupním zařízením tekutého kovu, výstupním zařízením páry a vstupním zařízením vody, vestavbou umístěnou v mezitrubkovém prostoru dohřívákové a přehřívákové části parního generátoru, kterážto vestavba je tvořena soustavou přepážek uzavřenou beztlakovým pláštěm, který je na straně trubkovnice těsně spojen s tlakovým pláštěm, přičemž výkonový rozsah parního generátoru je pro účely regulace výkonu rozdělen na oblast velkých, středních a malých výkonů, podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že do tlakového pláště je v části dohřívákové vestavby uspořádáno pomocné hrdlo napájecí vody.These disadvantages are overcome by an inverted fast-reactive steam generator using liquid metal as heat transfer medium, which steam generator or cell consists of a pressure jacket, heat exchange tubes anchored at both ends of the tube sheets, a liquid metal inlet and outlet device, a steam outlet device and an inlet device. water, by an installation located in the inter-pipe space of the superheater and superheater part of the steam generator, which consists of a system of bulkheads enclosed by a non-pressurized casing which is tightly connected to the pressure casing on the side of the tube sheet; of medium and low power according to the present invention, which is based on the fact that the auxiliary throat of the power supply water.

Výhoda tohoto uspořádání tkví v tom, že při malých výkonech je veškerý hmotnostní tok vody přiváděn do mezitrubkového prostoru ve větší vzdálenosti od trubkovnice, takže teplotní spád na trubkovnici zůstává minimální, nebo se i zmenšuje, čímž je zamezeno přídavnému namáhání trubkovnice a lemů trubkovnice. Zároveň se dosahuje toho, že je lépe využívána teplosměnná plocha, protože k dohřívání dochází na konci přepážek intenzifikační vestavby, takže výparních zůstává v normálních mezích a v přepážkách intenzifikační vestavby nedochází k rozdělování složek parovodní směsi.The advantage of this arrangement is that, at low power, all the mass flow of water is fed into the inter-tube space at a greater distance from the tubesheet, so that the temperature gradient on the tubesheet remains minimal or even reduced, thereby avoiding additional stress on the tubesheet and tubesheet edgings. At the same time, the heat exchange surface is better utilized, since the reheating occurs at the end of the intensifier wall, so that the evaporation remains within normal limits and the components of the steam mix do not separate at the intensifier wall.

Použití obráceného parního generátoru podle tohoto vynálezu přináší tedy úsporu materiálu, zvýšení životnosti celého zařízení, snižuje náklady na zabezpečovací systém parního generátoru. To vše snižuje investiční náklady na výstavbu elektrárny a snižuje tedy cenu elektrické energie.The use of an inverted steam generator according to the present invention thus results in material savings, increased service life of the entire apparatus, and reduced costs for the steam generator security system. All this reduces the investment costs for the construction of the power plant and thus reduces the price of electricity.

Příklad uspořádání obráceného parního generátoru podle tohoto vynálezu je na přiloženém obrázku. Na obrázku je zobrazen řez parním generátorem ve vertikálním směru.An example of an inverted steam generator arrangement according to the present invention is shown in the attached figure. The figure shows a vertical section of the steam generator.

Teplosměnné trubky 3 jsou svými konci zakotveny do trubkovnic 4, nad kterými je vytvořeno vstupní a výstupní zařízení tekutého kovu 5. Teplosměnné trubky obklopuje tlakový plášť 2 tak, že na něm je vytvořeno výstupní zařízení páry 6, vstupní zařízení vody 7 a pomocné zařízení vstupu vody 1. V mezitrubkovém prostoru 1 parního generátoru se nachází beztlakový plášť 12, v němž jsou uspořádány přepážky 11. Systém přepážek 11 je teplosměnná plocha rozdělena na přehřívací část 8, výparníkovou část 9 a dohřívákovou část 10.The heat exchanger tubes 3 are anchored at their ends to the tubesheets 4 above which the liquid metal inlet and outlet device 5 is formed. The heat exchanger tubes surround the pressure jacket 2 such that the steam outlet device 6, the water inlet device 7 and the water inlet auxiliary device are formed. In the inter-tubular space 1 of the steam generator there is a non-pressurized jacket 12 in which the baffles 11 are arranged. The baffle system 11 is divided into a superheat portion 8, an evaporator portion 9 and a reheater portion 10.

Při velkých a středních výkonech je celý hmotnostní tok vody přiváděn do parního generátoru vstupním zařízením vody 7 ve smě,.ru šipky D. Voda pak prochází přepážkami dohřívací části 10, dále výparníkovou částí 9, kde je odpařována a takto vzniklá pára prochází přepážkami 11 přehřívákové části 8 a vystupuje z parního generátoru výstupním zařízením páry 6 ve směru šipky B.At large and medium power outputs, the entire mass flow of water is fed to the steam generator through the water inlet device 7 in the direction of arrow D. The water then passes through the baffles of the reheating section 10, then through the evaporator section 9 where it is vaporized. part 8 and exits the steam generator by the steam outlet device 6 in the direction of arrow B.

Při malých a částečně i při středních výkonech je voda přiváděna pomocným zařízením vstupu vody 1 ve směru šipky C při uzavřeném, nebo částečně uzavřeném vstupním zařízení vody 7. Jelikož beztlakový plášť je těsně spojen s tlakovým pláštěm 2 je voda nucena proudit prostorem mezi beztlakovým pláštěm 12 a tlakovým pláštěm 2 a na konci beztlakového pláště 2 vstupuje do mezitrubkového prostoru 13 a je dohřívána. Ostatní děj je shodný s výše popsaným. Tak se relativně chladná voda nedostane až k trubkovnici 4, čímž je trubkovnice 4 chráněna před teplotním namáháním. Jelikož voda je zaváděna až nad beztlakový plášť 12, dochází k jejímu dohřevu a zejména odparu až nad přepážkami 11 dohřívací části 10, takže nemůže v přepážkách 11 docházet k oddělování vody od páry při varu a tím jsou rovnoměrně zatěžovány všechny teplosměnné trubky 3.At low and partially moderate powers, water is supplied by the water inlet device 1 in the direction of arrow C when the water inlet device 7 is closed or partially closed. Since the non-pressurized casing is tightly connected to the pressurized casing 2, the water is forced to flow through the space between the unpressurized casing. and with the pressure jacket 2 and at the end of the pressureless jacket 2 it enters the inter-tube space 13 and is reheated. The other action is the same as described above. Thus, the relatively cold water does not reach the tube sheet 4, thereby protecting the tube sheet 4 from thermal stress. Since the water is introduced above the non-pressurized jacket 12, it is heated up and in particular evaporates above the partitions 11 of the heating part 10, so that the partitions 11 cannot separate the water from the steam during boiling and thus all the heat exchange tubes 3 are uniformly loaded.

Primární teplonositel, tekutý sodík, vstupuje do parního generátoru ve směru šipky A, prochází teplosměnnými trubkami 3 a vystupuje z parního generátoru ve směru šipky B.The primary heat carrier, liquid sodium, enters the steam generator in the direction of arrow A, passes through the heat exchange tubes 3 and exits the steam generator in the direction of arrow B.

Obrácený parní generátor jaderné elekrárny podle tohoto vynálezu je vhodný pro všechny parní generátory, v nich sekundární médium proudí v mezitrubkovém prostoru a u nichž je požadavek na práci v široké škále výkonů.The inverted steam generator of the nuclear power plant of the present invention is suitable for all steam generators in which the secondary medium flows in the inter-tube space and for which a wide range of power is required.

Claims

An inverted nuclear power plant with a fast reactor using liquid metal as heat transfer medium, the inverted steam generator consisting of a pressure jacket, heat exchange tubes anchored at both ends to the tubesheet, liquid metal inlet and outlet, steam outlet and nazyn inlet, a superheater and superheater superstructure, the latter being constituted by a system of bulkheads surrounded by a non-pressurized casing, which is connected to a pressure casing on the side adjacent to the tube sheet, characterized in that an auxiliary branch (1) is arranged in the pressure casing (12) ) supply water.