CZ305881B6

CZ305881B6 - Sekundární tepelná bariéra pro hlavní cirkulační čerpadlo primárního okruhu jaderné elektrárny a způsob úpravy a opravy tohoto čerpadla pomocí této bariéry

Info

Publication number: CZ305881B6
Application number: CZ2014-438A
Authority: CZ
Inventors: František Novotný; Zdeněk Kratochvíl
Original assignee: Ĺ KODA JS a.s.
Priority date: 2014-06-26
Filing date: 2014-06-26
Publication date: 2016-04-20
Also published as: HUP1500286A1; SK500062015A3; UA113787C2; SK288642B6; HU231321B1; RU2600123C1; CZ2014438A3; CZ27588U1; SK7526Y1; SK500152015U1

Abstract

Sekundární tepelná bariéra pro hlavní cirkulační čerpadlo primárního okruhu jaderné elektrárny je uspořádána mezi chlazenou horní stranou rozváděcího kola a ulitou a obsahuje alespoň spodní základnu (1) ve tvaru mezikruží, ke které je po jejím vnitřním i vnějším obvodě připojena vnitřní výškově kompenzační stěna (3) a vnější výškově kompenzační stěna (2), přičemž spodní základna (1) je vytvořena pro ustavení na primární tepelnou bariéru (5) a vnitřní výškově kompenzační stěna (3) i vnější výškově kompenzační stěna (2) jsou vytvořeny pro utěsněné spojení s ulitou. Při provádění způsobu úpravy hlavního cirkulačního čerpadla primárního okruhu jaderné elektrárny pro zamezení vzniku trhlin v přírubě rozváděcího kola a/nebo v přírubě ulity v hlavní dělicí rovině čerpadla, ke které přiléhá příruba rozváděcího kola, se nejprve provedou tvarové změny na přítlačné přírubě hlavní dělicí roviny hlavního cirkulačního čerpadla a to v místě možného vzniku napěťových poškození, zejména pak v místech sousedících s připevněnou přírubou rozváděcího kola, načež se rozdělí prostor mezi primární tepelnou bariérou a přítlačnou přírubou hlavní dělicí roviny na alespoň tři teplotně oddělené prostory instalací sekundární tepelné bariéry. Při provádění způsobu opravy se před provedením tvarových úprav nejprve odstraní materiál obsahující indikace.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká ochrany příruby rozváděcího kola oběhového čerpadla, zejména hlavního cirkulačního čerpadla primárního okruhu jaderné elektrárny, před možností vzniku vad tepelným namáháním materiálu v důsledku nerovnoměrného rozložení teplot u příruby instalací sekundární tepelné bariéry a způsobu úpravy příruby rozváděcího kola oběhového čerpadla při opravě zařízení s výskytem iniciačního stadia vad.

Dosavadní stav techniky

Hlavní cirkulační čerpadlo je u jaderných elektráren součástí primárního okruhu, například u vodovodního energetického reaktoru o výkonu 440 MW (VVER440), a zajišťuje cirkulaci chladivá primárního okruhu v hlavním cirkulačním potrubí a potřebné průtočné množství chladivá primárního okruhu přes aktivní zónu reaktoru. Jde tedy o velmi důležité zařízení, které přímo ovlivňuje bezpečnost chodu jaderné elektrárny. Používaná hlavní cirkulační čerpadla pro čerpání kapaliny v potrubí primárního okruhu jsou vertikálně uspořádaná s ulitou hydraulické části vespod a pohonem nahoře a skládají se v podstatě ze dvou základních systémových částí:

- hydraulická část s ulitou čerpadla, sacím nástavcem a výstupem, kde v ulitě je uspořádáno oběžné kolo a rozváděči kolo, přičemž ulita je opatřena přítlačnou přírubou ležící v hlavní dělicí rovině čerpadla;

- mechanická část s hřídelí čerpadla, spojující oběžné kolo hydraulické části s pohonem, blokem těsnění (ucpávek) zajišťující utěsnění hřídele v čerpadle a nosným radiálně-axiálním ložiskem hřídele s oběžným kolem.

Čerpadlo je rovněž opatřeno dalšími částmi, jako je například elektromagnetické odlehčovací zařízení a blokovací zařízení proti zpětnému chodu čerpadla, avšak ty zde nebudou pro zjednodušení popisu podstaty vynálezu popisovány.

Rozváděči kolo je nepohyblivé a je uspořádáno kolem oběžného kola. Rozváděči kolo slouží k přeměně rychlosti kapaliny vyšlé z oběžného kola v tlak. Na výstupu z rozváděcího kola má cirkulovaná kapalina sníženou rychlost a současně se mění její směr proudění. Příruba rozváděcího kola je upevněna šrouby na spodní část přítlačné příruby ulity hydraulické části čerpadla, která leží v tzv. hlavní dělicí rovině čerpadla. V hlavní dělicí rovině, která odděluje hydraulickou část čerpadla od mechanické, dochází k uzavření a utěsnění vyjímatelné hydraulické části čerpadla v ulitě. Hlavní cirkulační čerpadla v primárních okruzích jaderných elektráren, zejména u typů WER, jsou teplotně velmi namáhána, protože teplota čerpané kapaliny je cca. 270 °C. Z tohoto důvodu jsou stávající hlavní cirkulační čerpadla primárních okruhů jaderných elektráren opatřena tepelnou bariérou, která má zamezit vysokému teplotnímu rozdílu mezi oběhovým kolem a částí čerpadla nad hlavní dělicí rovinou, kde se vyskytuje kapalina vlastního chladicího okruhu čerpadla o teplotě jen cca. 40 °C.

V průběhu kontrol prováděných na hlavních cirkulačních čerpadlech primárních okruhů jaderných elektráren byly zjištěny indikace ukazující na možné počínající defekty na vnitřní části příruby rozváděcího kola. Takové indikace defektů se dále mohou po letech provozu objevit i na spodní části přítlačné příruby ulity hydraulické části hlavního cirkulačního čerpadla. Vzhledem k tomu, že se jedná o primární okruh jaderné elektrárny, kde je zvláště kladen zvýšený důraz na bezpečnost provozu, je nutné zajistit opravu částí s těmito defekty ajejich ochranu před vznikem dalších poškození, a tím tak prodloužit životnost hlavních cirkulačních čerpadel a zvýšit bezpeč-1 CZ 305881 B6 nost provozu jaderné elektrárny. Takovéto opravy se v současné době řeší výměnou celého poškozeného dílu za nový.

Podstata vynálezu

Jak bylo původci tohoto vynálezu zjištěno, indikace, nalezené při nedestruktivních kontrolách hlavních cirkulačních čerpadel primárních okruhů jaderných elektráren na vnitřní části přírub rozváděčích kol i na spodní části přítlačných přírub ulit, vznikly v důsledku nerovnoměrného rozložení teplot v prostoru mezi přírubou rozváděcího kola a spodní částí příruby ulity, které vyvolává nadměrné tahové napětí v místě indikací. Stávající hlavní cirkulační čerpadla sice mají nad rozváděcím kolem, v části směřující k hlavní dělicí rovině čerpadla, použitu tepelnou bariéru. Ale i přesto, jak bylo zjištěno původci tohoto vynálezu, vzniká zde nadměrné tepelné namáhání, takže stávající tepelná bariéra je pro dlouhodobou životnost hlavního cirkulačního čerpadla jako ochrana před tepelným namáháním nedostatečná. Teplotní diference mezi vnitřní a vnější částí rozváděcího kola směřující k hlavní dělicí rovině v místě příruby rozváděcího kola je přibližně 230 °C. Takto velký teplotní gradient tak snižuje životnost hydraulické části hlavního cirkulačního čerpadla a může způsobit shora uvedené komplikace.

Tyto nevýhody odstraňuje dále popsaný vynález, podle jehož jednoho aspektu je představena sekundární tepelná bariéra pro hlavní cirkulační čerpadlo, zejména hlavní cirkulační čerpadlo primárního okruhu jaderné elektrárny, kde toto čerpadlo obsahuje hydraulickou část s rozváděcím kolem, přičemž sekundární tepelná bariéra rozdělí tepelně namáhanou oblast hlavního cirkulačního čerpadla do alespoň dvou, výhodněji alespoň do tri zón s odstupňovanou teplotou, čímž se sníží teplotní rozdíl mezi sousedícími částmi, přičemž sekundární tepelná bariéra je vytvořena pro své přizpůsobení se různým výškám mezi rozváděcím kolem a horní přírubou. Sekundární tepelná bariéra podle prvního aspektu tohoto vynálezu obsahuje alespoň spodní základnu ve tvaru mezikruží, ke které je po vnitřním i vnějším obvodě připojena vnitřní a vnější výškově kompenzační stěna, přičemž tyto stěny rozdělují celý prostor na tři teplotně rozdělené prostory.

Podle výhodného provedení sekundární tepelná bariéra obsahuje dále horní mezikruží, přičemž tepelná bariéra je tvořena dvěma soustředně těsně u sebe uspořádanými stěnami o výšce přesahující polovinu předpokládané maximální výšky výškově kompenzační stěny, kde jedna sténaje připevněna ke spodní základně a druhá je připevněna k horní základně, přičemž mezi spodní a horní přírubou jsou uspořádány pružné prostředky pro odtlačování obou přírub směrem od sebe. Je ale samozřejmě možné uspořádat mezi přírubami i více tepelných bariér, než dvě, podle potřeby.

Pro zaplnění nově vzniklých prostorů oddělenými výškově kompenzačními stěnami je sekundární tepelná bariéra výhodně opatřena výškově kompenzačními stěnami, které mají ve své spodní a horní části uspořádány otvory, sloužící pouze k zaplnění vzniklých prostorů kapalinou a k vyrovnání tlaků, bez významného vlivu na proudění média.

Podle dalšího aspektu tohoto vynálezu je poskytnut způsob úpravy hlavního cirkulačního čerpadla, spočívající v podstatě v krocích, při kterých se vytvoří tvarové změny oblasti přítlačné příruby, sousedící s přírubou rozváděcího kola pro sníženi napěťových špiček na povrchu materiálu, a vnitřní prostor mezi rozváděcím kolem, respektive primární tepelnou bariérou, a přítlačnou přírubou hlavní dělicí roviny čerpadla se rozdělí v radiálním směru vložením soustředně uspořádaných bariérových stěn na alespoň tři tepelně oddělené prostory pro dosažení rovnoměrnějšího rozložení tepla mezi vnější stěnou tohoto prostoru nad rozváděcím kolem a jeho středem, kterým prochází hřídel čerpadla.

Podle třetího aspektu tohoto vynálezu je poskytnut způsob opravy rozváděcího kola hlavního cirkulačního čerpadla pro primární okruh jaderné elektrárny, při kterém se nejprve odstraní defektní místa rozváděcího kola i přítlačné příruby hlavní dělicí roviny obrobením porušeného materiálu, načež se vytvoří tvarové změny oblasti přítlačné příruby, sousedící s přírubou rozváděcího kola pro snížení napěťových špiček na povrchu materiálu, a vnitřní prostor mezi rozváděcím kolem, respektive primární tepelnou bariérou a přítlačnou přírubou hlavní dělicí roviny čerpadla v radiálním směru se rozdělí vložením soustředně uspořádaných bariérových stěn na alespoň tři teplotně odlišné prostory pro dosažení rovnoměrnějšího rozložení tepla mezi vnější stěnou tohoto prostoru nad rozváděcím kolem a jeho středem, kterým prochází hřídel čerpadla.

Tvarové změny v místě vzniku indikací oblasti přítlačné příruby se podle obou shora uvedených aspektů zvláště výhodně vytvoří ubráním materiálu teplotně namáhané hrany a vkořením zaobleni o poloměru alespoň 5 mm, výhodněji 10 mm až 50 mm a ještě výhodně 15 až 25 mm. Rozdělení vnitřního prostoru se zvláště výhodně provede vložením sekundární tepelné bariéry podle prvního aspektu tohoto vynálezu do prostoru mezi horní stranou rozváděcího kola, resp. na něm umístěné primární tepelné bariéry, a k této bariéře směřující vnitřní povrch přítlačné příruby hlavní dělicí roviny, umístěné nad rozváděcím kolem. Tím se tento prostor rozdělí alespoň na tři teplotně odlišné zóny, čímž se dosáhne rovnoměrnějšího rozložení tepla, takže dojde k nižšímu tepelnému pnutí na přírubě rozváděcího kola i na přítlačné přírubě hlavní dělicí roviny. K vlastnímu spojení sekundární tepelné bariéry s rozváděcím kolem se výhodně použijí stávající šrouby, kterými je primární tepelná bariéra připevněna k horní straně rozváděcího kola, takže nejsou nutné žádné úpravy.

Pro zaplnění nově vzniklých prostorů je sekundární tepelná bariéra výhodně opatřena výškově kompenzačními stěnami, které mají ve své spodní a horní části uspořádány otvory, sloužícími pouze k zaplnění vzniklých oddělení kapalinou a k vyrovnání tlaků, bez významného vlivu na proudění média.

Výhody tohoto vynálezu jsou zejména následující:

• možnost zachování stávajících rozváděčích kol po odstranění defektů • snížení únavového poškození rozváděčích kol a to i v případě jeho výměny • snížení únavového poškození příruby hlavní dělicí roviny hlavního cirkulačního čerpadla • podstatně (řádově) nižší cena oproti výměně rozváděcího kola (výměnou rozváděcího kola ovšem pouze odstraníme defektní díl, ale neodstraníme příčinu)

Objasnění výkresů

Příkladné provedení hlavních komponent technického řešení je popsáno s odkazem na výkresy, na kterých je znázorněno:

obr. la - řez sekundární tepelnou bariérou podle prvního provedení nainstalovanou mezi přítlačnou přírubou hlavní dělicí roviny čerpadla a primární tepelnou bariéru, uchycenou k horní straně rozváděcího kola, obr. lb - řez samotnou sekundární tepelnou bariérou z obr. la, obr. 1 c - řez detailem A z obr. 1 b, obr. 2a - řez sekundární tepelnou bariérou podle druhého provedení nainstalovanou mezi přítlačnou přírubou hlavní dělicí roviny čerpadla a primární tepelnou bariéru, uchycenou k horní straně rozváděcího kola, obr. 2b - řez samotnou sekundární tepelnou bariérou z obr. 2a, obr. 2c - řez detailem A z obr. 2b, obr. 3a - řez sekundární tepelnou bariérou podle třetího provedení nainstalovanou mezi přítlačnou přírubou hlavní dělicí roviny čerpadla a primární tepelnou bariéru, uchycenou k homí straně rozváděcího kola, obr. 3b - řez samotnou sekundární tepelnou bariérou z obr 3a, obr. 3c - řez detailem A z obr. 3b, obr. 4a - řez sekundární tepelnou bariérou podle čtvrtého výhodného provedení nainstalovanou mezi přítlačnou přírubou hlavní dělicí roviny čerpadla a primární tepelnou bariéru, uchycenou k homí straně rozváděcího kola, obr. 4b - řez samotnou sekundární tepelnou bariérou z obr 4a, obr. 4c - řez detailem B z obr. 4b, obr. 5a- řez sekundární tepelnou bariérou podle pátého výhodného provedení, obr. 5b - řez detailem B z obr. 5a, obr. 5c - pohled na celou sekundární tepelnou bariéru z obr. 5a v půdorysu, obr. 6a - pohled na upravenou přítlačnou přírubu hlavní dělicí roviny hlavního cirkulačního čerpadla v řezu, obr. 6b - pohled na upravenou přírubu rozváděcího kola v řezu.

Příklady uskutečnění vynálezu

Vynález bude jasnější z následujícího popisu a připojených obrázků, na kterých jsou představeny některé příklady provedení. Níže popsaná provedení by však neměla být chápána tak, jako by popisovala výhradně možná provedení, avšak raději jako ilustrace možných provedení vynálezecké myšlenky. Odborník totiž zajisté navrhne řešení, které sice vychází z popsaného, avšak je provedeno odlišně, ať již kombinací některých představených možností nebo náhradou některé z částí izolační bariéry nebo případně i vypuštěním některé z částí, pokud to je z podstaty vynálezu možné, nebo naopak doplněním dalších částí nebo jejich přemístěním, přičemž rozsah ochrany je dán výhradně obsahem patentových nároků a nikoliv striktním výkladem popisu zde uvedených příkladů provedení.

Na obr. la až obr. lc je představen řez prvním možným provedením sekundární tepelné bariéry podle tohoto vynálezu, kde řez vlastní sekundární tepelnou bariérou je znázorněn na obr. lb. Obr. la představuje sekundární tepelnou bariéru 10 instalovanou do místa mezi homí stranou 4 rozváděcího kola, respektive nad primární tepelnou bariérou 5, a mezi přítlačnou přírubou 6 ulity v hlavní dělicí rovině hlavního cirkulačního čerpadla, opět v řezu, a obr. lc představuje detail zakončení sekundární tepelné bariéry z obr. lb.

Jak je z obr. lb zřejmé, sekundární tepelná bariéra JO se v tomto provedení skládá ze spodní základny i, homí základny Id, mezi kterými jsou uspořádány prvky vnější výškově kompenzační stěny 2 a vnitřní výškově kompenzační stěny 3. Spodní základna 1 a homí základna 11 jsou vytvořeny v tomto případě jako přítlačné desky tvaru mezikruží. Spodní základna 1 je v provedení na obr. la přitisknuta k homí straně primární tepelné bariéry 5, zatímco homí základna lije přitisknuta ke spodní straně přítlačné příruby 6 hlavní dělicí roviny čerpadla. Otvor definovaný uprostřed sekundární tepelné bariéry je určen pro hřídel čerpadla, která zde prochází z hydraulické části do mechanické, není zde znázorněno. Vnější výškově kompenzační stěna 2 a vnitřní výškově kompenzační stěna 3 jsou zde tvořeny několika součástmi a je do ní zakomponována i funkce pružného členu, který zajišťuje těsnost vložené sekundární tepelné bariéry 10 v místě vložení, tedy aby nebyl umožněn nekontrolovaný průtok kapaliny mezi vnějškem sekundární tepelné bariéry, kde se nachází kapalina o teplotě blízké nebo rovné teplotě čerpané kapaliny, tj. cca 270 °C, a jejím vnitřkem, kde se nachází kapalina o teplotě odpovídající teplotě kapaliny používané pro zahlcení ucpávek, tedy kapaliny o teplotě cca 40 °C. Jak vnější, tak i vnitřní kompenzační stěna 2, 3 jsou vytvořeny v tomto příkladu provedení podstatě ze dvou částí, v tomto případě navíc nestejné délky. Tím je zajištěna možnost výškového přizpůsobení sekundární tepelné bariéry podle skutečné stavební výšky mezi homí stranou rozváděcího kola 4, resp. primární tepelnou bariérou 5, a přítlačnou přírubou 6 hlavní dělicí roviny čerpadla. Spodní část tepelně kompenzačních stěn 2, 3 je tvořena vnější spodní stěnou 101 a vnitřní spodní stěnou 102, uspořádanými v odstupu od sebe, a k nim kluzně přiléhají vnější homí stěna 103 a vnitřní homí stěna 104. Vnější homí stěna 103 a vnitřní homí stěna 104 jsou navíc v tomto příkladu provedení vytvořeny jako dutý blok tvaru mezikruží, protože jsou spojeny propojovací stěnou 106. Aby se usnadnilo vyrovnání tlaků v jednotlivých odděleních, vzniklých rozdělením celého prostoru kompenzačními stěnami 2, 3, jsou v tomto příkladu provedení vnější homí stěna 103 i vnitřní homí stěna 104 opatřeny otvory 105 pro kompenzování tlaku. Navíc je mezi propojovací stěnou 106 a spodní základnou I uspořádán pružný člen 107, který zajišťuje, že i při různých stavebních výškách budou spodní základna i i homí základna _H sekundární tepelné bariéry 10 přitlačovány k příslušným plochám primární tepelné bariéry 5 a přítlačné příruby 6.

Na obr. 2a až obr. 2c je znázorněn řez provedením sekundární tepelné bariéry 10, jde o řešení které je podobné, jako je provedení na obr. 1, avšak má jinak řešené jednotlivé části. Řez samotnou sekundární tepelnou bariérou je znázorněn na obr. 2b. Na obr. 2a je pohled na tuto sekundární tepelnou bariem 10, která je instalována v prostoru mezi spodní stranou přítlačné příruby 6 ulity v hlavní dělicí rovině čerpadla a homí stranou rozváděcího kola 4, respektive primární tepelnou bariérou 5, která je na homí straně rozváděcího kola 4 v tomto příkladu provedení uspořádaná. Vnější výškově kompenzační stěna 2 a vnitřní výškově kompenzační stěna 3 jsou i v tomto příkladu provedení tvořeny několika součástmi a je do ní i v tomto případě zakomponována funkce pružného členu, který zajišťuje těsnost vložené sekundární tepelné bariéry 10 v místě vložení, tedy aby nebyl umožněn nekontrolovaný průtok kapaliny mezi vnějškem sekundární tepelné bariéry, jako tomu bylo v provedení na obr. la až c. Jak je z obr. 2b nebo ještě lépe z detailu zákončení znázorněného na obr. 2c zřejmé, jak vnější, tak i vnitřní kompenzační stěna 2, 3 jsou vytvořeny i v tomto příkladu provedení v podstatě ze dvou částí, v tomto případě v podstatě stejné délky. Tím je i v tomto příkladu zajištěna možnost výškového přizpůsobení sekundární tepelné bariéry podle skutečné stavební výšky mezi homí stranou rozváděcího kola 4, resp. primární tepelnou bariérou 5, a přítlačnou přírubou 6 hlavní dělicí roviny čerpadla. Spodní část tepelně výškově kompenzačních stěn 2, 3 je tvořena vnější spodní stěnou 101 a vnitřní spodní stěnou 102, uspořádanými v odstupu od sebe, a k nim kluzně přiléhají vnější homí stěna 103 a vnitřní homí stěna 104. Uvnitř prostoru mezi vnější výškově kompenzační stěnou 2 a vnitřní výškově kompenzační stěnou 3 je uspořádán pružný člen 107, v tomto příkladu provedení je vytvořen z několika symetricky po obvodu rozmístěných a příslušně na místě uchycených vinutých pružin. Stejně tak ale může být pružný člen 107 vytvořen například jednou vinutou pružinou o příslušném průměru, uspořádanou soustředně s výškově kompenzačními stěnami 2, 3, nebo jiným vhodným pružným dílem. Jak spodní stěny 101, 102, tak i homí stěny 103, 104 jsou v tomto příkladu výhodně opatřeny otvory 105 pro kompenzaci tlaku. Je důležité zdůraznit, že prostředky pro kompenzaci tlaku mohou být provedeny i jinak než otvory 105, například definovanou mezerou mezi příslušnými horními a spodními stěnami, průhyby v obou základnách atd. Otvory 105 pro kompenzaci tlaku tedy představují pouze výhodné, nikoliv jediné možné řešení, jak zajistit kompenzaci tlaku. Navíc i samotná kompenzace tlaku je pouze výhodným řešením a je možněji v určitých provedeních, např. s vhodně vytvořenými výškově kompenzačními stěnami, zcela vypustit.

CZ 305881 Β6

Obr. 3a až obr. 3c představují řez dalším možným provedením sekundární tepelné bariéry podle tohoto vynálezu, ve kterém je použita pouze spodní základna i a vnější kompenzační stěna 2 i vnitřní kompenzační stěna 3 jsou vytvořeny tak, že zastávají jednak pružící a jednak i těsnicí funkci. Jak vnější výškově kompenzační stěna 2, tak i vnitřní výškově kompenzační stěna 3 jsou v tomto příkladu provedení vytvořeny ze svislé stěny 201. 202, v podstatě kolmé na spodní základnu i, ke které je v úhlu připojena šikmá stěna 203, 204. Tak je vytvořeno, zejména volbou vhodného úhlu mezi stěnami, pružné spojení umožňující výškovou kompenzaci při různých stavebních výškách a při zmáčknutí šikmé stěny 203, 204 i určitá síla, kterou se tyto stěny opírají o spodní stranu přítlačné příruby 6 hlavní dělicí roviny čerpadla. Výhodně mohou být na volných koncích šikmých stěn 203. 204 nasazena nebo k nim jinak připevněna těsnění 205, která zajistí utěsněné spojení dělicí vnější výškově kompenzační stěny 2 i dělicí vnitřní výškově kompenzační stěny 3 s přítlačnou přírubou 6 přitisknutím tohoto těsnění 205 ke spodní straně přítlačné příruby 6.

Obr. 4a až 4c znázorňuje řez ještě jiným výhodným provedením sekundární tepelné bariéry podle prvního aspektu tohoto vynálezu v řezu. V provedení na obr. 4b je zřejmé, že se sekundární tepelná bariéra JO skládá ze spodní základny I, homí základny 11, z vnější výškově kompenzační stěny 2 a z vnitřní výškově kompenzační stěny 3, přičemž vnější výškově kompenzační stěna 2 a vnitřní výškově kompenzační stěna 3 jsou v tomto zvláště výhodném provedení opatřeny jedním celoobvodově uspořádaným vlnovcovým záhybem 9, který je vytvořen pro umožnění výškové kompenzace odlišných výšek zástavbových míst u různých hlavních cirkulačních čerpadel. Jak již bylo výše uvedeno, každé čerpadlo může mít tuto výšku odlišnou od jiného v důsledku výrobních tolerancí apod., čemuž vlnovcový záhyb umožní se do určité míry přizpůsobit. Vzhledem k tomu, že míra přizpůsobení je v takovémto případě menší, než u předešlých případů, lze to řešit předem danými vhodně odstupňovanými výškami sekundární tepelné bariéry JO. V provedení na obr. 4a je tato sekundární tepelná bariéra JO uspořádána na předpokládaném místě instalace, tedy mezi přítlačnou přírubou 6 a tepelnou bariérou 5, v podstatě stejně jako tomu bylo u výše popsaných případů, takže to již zde nebude detailněji rozepisováno. Na obr. 4c je znázorněn detail zakončení z obr. 4b. Jak je zřejmé, vnější výškově kompenzační stěna 2 i vnitřní výškově kompenzační stěna 3 jsou v tomto provedení vloženy mezi spodní základnu I a homí základnu 11, ke kterým jsou připojeny například svarem.

Na obr. 5a až obr. 5c je znázorněno ještě jiné výhodné provedení podle tohoto vynálezu, podobné jako na obr. 4a a 4b, avšak s tím rozdílem, že homí základna 11 má šířku prstence, odpovídající v podstatě vzdálenosti obou výškově kompenzačních stěn 2, 3 od sebe, a vnější výškově kompenzační stěna 2 je připevněna homí základně 11 po jejím vnějším obvodu, zatímco vnitřní výškově kompenzační stěna 3 je připevněna k homí základně JJ po jejím vnitřním obvodu. Obr. 5c představuje celkový pohled na sekundární tepelnou bariéru podle tohoto provedení. Jak je z obr. 5c zřejmé, na homí základně JJ. jsou shora uspořádány dva kruhové soustředné zářezy pro dvě kruhová těsnění, která se při instalaci opřou o spodní stranu příruby ulity v hlavní dělicí rovině a zamezí tak nežádoucímu průniky kapaliny mezi oběma součástmi.

Při provádění úpravy hlavního cirkulačního čerpadla podle druhého aspektu tohoto vynálezu se nejprve provedou tvarové změny na přítlačné přírubě hlavní dělicí roviny hlavního cirkulačního čerpadla a to v místě možného vzniku poškození, zejména pak v místech sousedících s připevněnou přírubou rozváděcího kola. Tyto tvarové změny se výhodně provedou odebráním materiálu s příslušným poloměrem zaoblení, zde např. 15 mm. Obdobné úpravy se zaoblením přechodových hran se rovněž výhodně provedou i na přírubě rozváděcího kola, viz. např. obr. 6a a 6b.

Při provádění opravy hlavního cirkulačního čerpadla, u kterého již došlo ke vzniku iniciačních trhlin v oblasti přítlačné příruby a/nebo rozváděcího kola, resp. jeho příruby, se nejprve odstraní tyto trhliny odebráním vrstvy materiálu do úrovně hloubky trhlin. Následně nebo současně s tím se vytvoří přechody s minimálním poloměrem alespoň 5 mm, výhodněji 10 mm až 50 mm, a ještě výhodněji 15 až 25 mm.

-6CZ 305881 B6

Pro zaplnění nově vzniklých prostorů mezi jednotlivými výškově kompenzačními stěnami jsou zvláště výhodně tyto stěny ve své spodní a horní části opatřeny otvory, například vyvrtáním. Propojení těchto prostorů otvory slouží pouze k jejich zaplnění kapalinou a k vyrovnání tlaků, bez významného vlivu na proudění média což bylo prokázáno i provedenými výpočty. Těsnicí prvky, které budou vloženy do drážek horního opěrného mezikruží, jsou navrženy jako tlumicí prvek, pro zamezení vzniku tzv. vibrační koroze mezi vlnovcovou tepelnou bariérou a opěrnou plochou spodní části přítlačné příruby hlavní dělicí roviny hlavního cirkulačního čerpadla a jsou zvláště výhodně vyrobeny z elastomeru. Opatření výškově kompenzačních stěn otvory však není bezpodmínečně nutné, je totiž rovněž možné zaplnit prostor mezi oběma stěnami již při montáži a vhodným výběrem materiálu nebo jinými známými technickými prostředky zajistit, že při zahřátí sekundární tepelné bariéry při běhu hlavního cirkulačního čerpadla nedojde k jejímu poškození.

Při montáži sekundární tepelné bariéry do prostoru nad primární tepelnou bariérou, která je uchycena shora k rozváděcímu kolu, se výhodně použijí stávající šrouby, kterými je primární tepelná bariéra uchycena k rozváděcímu kolu bez nutnosti dalších úprav. Je však možné navrhnout i jiné řešení uchycení sekundární tepelné bariéry, například nově vytvořenými otvory nebo speciálně navrženými přípravky, případně lze uchycení sekundární tepelné bariéry navrhnout podle skutečného provedení prostor. Vlastní provedení uchycení sekundární tepelné bariéry však není součástí podstaty vynálezu.

Výška sekundární tepelné bariéry je dána vzniklou velikostí zástavbového prostoru po montáži rozváděcího kola, výhodně opatřeného primární tepelnou bariérou, na přítlačnou přírubu HDR a to tak, aby došlo ke stlačení výškově kompenzačních stěn cca o lmm. Některá výše popsaná provedení sekundární tepelné bariéry umožňují maximální povolené stlačení cca o 3 až 4 mm. Pokud by tedy bylo nutné sekundární tepelné bariéry instalovat do prostorů, které by měly větší odchylku stavební výšky, jev takovém případě výhodné vytvořit sekundární tepelné bariéry v několika odstupňovaných výškách tak, aby se pokryl celý požadovaný rozsah výškových odchylek zástavbového prostoru, případně lze použít distanční podložku patřičné tloušťky a to mezi původní primární tepelnou bariéru a novou sekundární tepelnou bariéru.

Rozváděči kolo s vloženou sekundární tepelnou bariérou podle tohoto vynálezu zabrání přímému vstupu ucpávkové vody o teplotě cca 40 °C do oblasti vnitřního prostoru mezi horní stranou rozváděcího kola a přítlačnou přírubou hlavního cirkulačního čerpadla. Navíc v místech, kde proběhlo odebrání materiálu (tj. v místě iniciace trhlin) se vytvoří přechody, které zamezí vzniku lokálního napětí, které by mohlo opětovně přítlačnou přírubu hlavní dělicí roviny čerpadla poškodit. Zamezením přímého vstupu ucpávkové vody do tohoto prostoru se sníží teplotní gradient a tím dojde k výraznému snížení napětí v materiálu v dané oblasti.

Při použití sekundární tepelné bariéry dochází k výraznému poklesu redukovaného napětí, cca o 30 %, a obvodového napětí, cca o 27 %. Analýzy prokázaly výrazný pozitivní vliv sekundární tepelné bariéry na napjatost v oblasti možného výskytu indikací. V důsledku její instalace dojde k výraznému poklesu napětí v oblasti o 30 % (cca ÍOOMPa) a ke snížení únavového poškození o jeden řád.

Průmyslová využitelnost

Praktické použití vynálezu je zejména v primárních okruzích jaderných elektráren, zvláště výhodně u jaderných elektráren typu WER 440.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Sekundární tepelná bariéra pro hlavní cirkulační čerpadlo primárního okruhu jaderné elektrárny, kde toto čerpadlo obsahuje hydraulickou část zahrnující alespoň ulitu čerpadla s přítlačnou přírubou hlavní dělicí roviny čerpadla vytvořenou pro spojení s mechanickou částí, oběžné kolo, rozváděči kolo se spodní aktivní stranou, která je upravená pro změnu směru kapaliny, a primární tepelnou bariéru, která je uspořádána mezi chlazenou horní stranou rozváděcího kola a přítlačnou přírubou hlavní dělicí roviny čerpadla, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň spodní základnu (1) ve tvaru mezikruží, ke které je po jejím vnitřním obvodě připojena svým spodním koncem vnitřní výškově kompenzační stěna (3) a po jejím vnějším obvodě je k ní svým spodním koncem připojena vnější výškově kompenzační stěna (2), kde tato spodní základna (l) je vytvořena pro utěsněné ustavení na primární tepelnou bariéru (5) a vnitřní výškově kompenzační stěna (3) i vnější výškově kompenzační stěna (1) jsou vytvořeny pro rozdělení prostoru mezi primární tepelnou bariérou (5) a přítlačnou přírubou (6) hlavní dělicí roviny čerpadla na tri teplotně oddělené prostory, přičemž jak vnitřní výškově kompenzační stěna (3), tak i vnější výškově kompenzační stěna (2) jsou na svém horním konci vytvořeny pro přitisknutí k přítlačné přírubě (6) hlavní dělicí roviny čerpadla.
2. Sekundární tepelná bariéra podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje dále horní základnu (11) ve tvaru mezikruží uspořádanou v odstupu od spodní základny (1) a spojenou příslušně s horním koncem vnitřní výškově kompenzační stěny (3) i s horním koncem vnější výškově kompenzační stěny (2), přičemž horní základna (11) je vytvořena pro těsné spojení s přítlačnou přírubou (6) hlavní dělicí roviny čerpadla, kde vnější výškově kompenzační stěna (2) a/nebo vnitřní výškově kompenzační stěna (3) je tvořena dvěma soustředně u sebe uspořádanými polostěnami o výšce přesahující polovinu předpokládané maximální výšky vnější respektive vnitřní výškově kompenzační stěny, přičemž jedna polostěna je připevněna ke spodní základně (1) a druhá polostěna je připevněna k horní základně (11) a mezi spodní základnou (1) a horní základnou (11) jsou rovněž uspořádány pružné členy (107) pro odtlačování obou základen (1, 11) směrem od sebe a pro dosažení maximální výšky sekundární tepelné bariéry (10).
3. Sekundární tepelná bariéra podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnější výškově kompenzační stěna (2) a/nebo vnitřní kompenzační stěna (3) je opatřena alespoň jednou pružnou částí pro umožnění kompenzace různých výšek vestavby tepelné bariéry.
4. Sekundární tepelná bariéra podle nároku 3, vyznačující se tím, že obsahuje dále horní základnu (11) ve tvaru mezikruží uspořádanou v odstupu od spodní základny, se kterou jsou příslušně spojeny vnější výškově kompenzační stěna (2) i vnitřní výškově kompenzační stěna (3), přičemž vnější výškově kompenzační stěna (2) a/nebo vnitřní výškově kompenzační stěna (3) je vytvořena jako vlnovec s alespoň jedním vlnovcovým záhybem (9) pro výškovou kompenzaci a pro odtlačování obou základen (1, 11) směrem od sebe a pro dosažení maximální výšky sekundární tepelné bariéry (10).
5. Sekundární tepelná bariéra podle nároku 4, vyznačující se tím, že vlnovcový záhyb (9) vnitřní výškově kompenzační stěny (3) bariéry je uspořádán ve stejném směru a v podstatě ve stejné výšce, jako vlnovcový záhyb (9) vnější výškově kompenzační stěny (2).
6. Sekundární tepelná bariéra podle alespoň jednoho z nároků laž5, vyznačující se tím, že vnější výškově kompenzační stěna (2) a/nebo vnitřní výškově kompenzační stěna (3) je opatřena alespoň jedním otvorem (105) pro kompenzaci tlaku.
7. Sekundární tepelná bariéra podle alespoň jednoho z nároků 2, 4, 5, 6, vyznačující se tím, že horní základna (11) je opatřena dvěma v odstupu od sebe uspořádanými soustředCZ 305881 B6 nými kruhovými drážkami, ve kterých jsou uspořádány dva pružné prvky, vložené do těchto drážek.
8. Způsob úpravy hlavního cirkulačního čerpadla primárního okruhu jaderné elektrárny pro zamezení vzniku trhlin v přírubě rozváděcího kola a/nebo v přírubě ulity v hlavní dělicí rovině čerpadla, ke které přiléhá příruba rozváděcího kola, vyznačující se tím, že se provedou tvarové změny na přítlačné přírubě hlavní dělicí roviny hlavního cirkulačního čerpadla a to v místě možného vzniku napěťových poškození, zejména pak v místech sousedících s připevněnou přírubou rozváděcího kola, a rozdělí se prostor mezi primární tepelnou bariérou a přítlačnou přírubou hlavní dělicí roviny na alespoň tři teplotně oddělené prostory instalací sekundární tepelné bariéry.
9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že tvarové změny se provedou odebráním materiálu s poloměrem zaoblení alespoň 5 mm nebo výhodněji 10 mm až 50 mm nebo nejvýhodněji s poloměrem zaoblení 15 až 25 mm.
10. Způsob opravy hlavního cirkulačního čerpadla primárního okruhu jaderné elektrárny pro odstranění vzniklých trhlin v přírubě rozváděcího kola a/nebo v přírubě ulity v hlavní dělicí rovině čerpadla, ke které přiléhá příruba rozváděcího kola, vyznačující se tím, že se nejprve odstraní materiál přítlačné příruby hlavní dělicí roviny čerpadla, ve kterém jsou vzniklé trhliny, načež se v místě možného vzniku dalších napěťových poškození, zejména pak v místech sousedících s připevněnou přírubou rozváděcího kola provedou tvarové změny pro odstranění napěťových špiček v materiálu a dále že se rozdělí prostor mezi primární tepelnou bariérou a přítlačnou přírubou hlavní dělicí roviny na alespoň tři teplotně oddělené prostory instalací sekundární tepelné bariéry.
11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že tvarové změny se provedou odebráním materiálu s poloměrem zaoblení alespoň 5 mm nebo výhodněji s poloměrem zaoblení 10 až 50 mm nebo ještě výhodněji 15 mm až 25 mm.