CZ33250U1

CZ33250U1 - Systém dlouhodobého odvodu tepla z hermetické zóny

Info

Publication number: CZ33250U1
Application number: CZ2019-36029U
Authority: CZ
Inventors: Jiří Šoukal; Zdeněk Tůma; Josef Večeřa; Tomáš Krátký
Original assignee: CENTRUM HYDRAULICKÉHO VÝZKUMU spol. s r.o.; ČEZ, a. s.
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2019-09-30

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká systému dlouhodobého odvodu tepla z hermetické zóny při těžké havárii na jaderné elektrárně.

Dosavadní stav techniky

Snahy o neustálé zvyšování bezpečnosti atomových elektráren a zkušenosti již překonaných havárií vedou k propracované typologii poruch a havárií, které jsou označovány za předvídatelné a jsou určitým způsobem standardizovány. Pro tyto události, obvykle menšího rozsahu, jsou vyřešeny systémy, které jsou implementovány do technologického zařízení elektrárny již v samotném projektu jaderné elektrárny.

Pro případy těžké havárie na jaderném bloku, které jsou nad rámec zvládnutí standardními havarijními prostředky, současná legislativa požaduje po provozovateli jaderného zařízení přijmout taková opatření, která budou předcházet, případně zmírňovat následky těžkých havárií. Pro řešení těžkých havárií byl definován soubor opatření a jedním z těchto opatření je vytvoření nového funkčně a energeticky autonomního systému dlouhodobého efektivního odvodu tepla z hermetické zóny, tzv. kontejnmentu. Požadavek na vytvoření takového systému je ten, že tlaková nádoba reaktoru postiženého těžkou havárií je z vnějšku chlazena vodou, natékající do šachty reaktoru z bazénu vytvořeného na podlaze hermetické zóny. Ohřátá voda se odpařuje a pára uniká do prostoru hermetické zóny, čímž dochází kjeho postupnému tlakování a k prohrivání stavební konstrukce. Neřešením uvedeného stavu hrozí riziko narušení integrity hermetické zóny tlakem překračujícím bezpečnostní limit stavební konstrukce. Je tedy třeba, aby bylo zabráněno natlakování daného prostoru na hodnotu bezpečnostního limitu a aby byl udržován tlak v hermetické zóně na nízké úrovni.

Existují různá technická řešení a návrhy způsobů odvodu tepla z uvedených prostorů. Z dosud známých řešení jsou podobné systémy pro případ těžké havárie v jadrném reaktoru popsány například ve spisech CN 204229849, CN 103383865 a US 4064002. Je ovšem rozdíl v provedení a zapojení komponent, kdy jako zdroj energie je často využívána parní turbína, případně není oddělena cirkulace chladicí kapaliny v primárním okruhu.

Podstata technického řešení

Cílem tohoto technického řešení je vytvořit takový systém odvodu tepla z hermetické zóny, který by výše uvedené nevýhody stavu techniky odstranil.

Výše zmíněné nedostatky odstraňuje do značné míry systém dlouhodobého odvodu tepla z hermetické zóny, jehož podstata spočívá vtom, že obsahuje studený okruh a horký okruh, kde studený okruh obsahuje podávači čerpací stanici pro přivádění chladivá do studeného okruhu na jedné straně propojenou se zdrojem chladivá a na druhé straně s filtrem chladivá, který je propojen s hlavní čerpací stanicí pro vytváření pohybu chladivá, která je propojena přes uzavírací ventil s turbínou a následně přes chladič a uzavírací ventil se zdrojem chladivá studeného okruhu, a horký okruh obsahuje čerpadlo chladivá horkého okruhu propojené na výstupu přes chladič se sprchou umístěnou v hermetické zóně a na vstupu přes mechanické síto se zdrojem chladivá horkého okruhu.

Ve výhodném provedení je zdrojem chladivá studeného okruhu bazén chladicí věže.

- 1 CZ 33250 U1

V jiném výhodném provedení je chladivém studeného okruhu voda.

V jiném výhodném provedení je zdrojem chladivá horkého okruhu dnová část hermetické zóny.

V jiném výhodném provedení je chladivém horkého okruhu voda s příměsí kyseliny borité.

V jiném výhodném provedení tvoří turbína a čerpadlo horkého okruhu jeden kompaktní agregát se společnou rotorovou soustavou.

V jiném výhodném provedení je propojení jednotlivých komponentů systému provedeno pomocí hadic nebo potrubí.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude dále přiblíženo pomocí obr. 1, představujícího schéma zapojení systému dlouhodobého odvodu tepla podle tohoto technického řešení.

Příklady uskutečnění technického řešení

Systém dlouhodobého odvodu tepla z hermetické zóny podle tohoto technického řešení, zobrazený na obr. 1, obsahuje studený okruh a horký okruh.

Studený okruh obsahuje podávači čerpací stanici 1, na jedné straně propojenou se zdrojem chladivá studeného okruhu a na druhé straně s filtrem 2, zajišťujícím požadovanou kvalitu chladivá, který je propojen s hlavní čerpací stanicí 3, která je propojena přes uzavírací ventil 4 s turbínou 5 a následně přes chladič 6 a uzavírací ventil 7 opět se zdrojem chladivá studeného okruhu.

Horký okruh obsahuje čerpadlo 8 horkého okruhu propojené jak přes chladič 6 se sprchou 9 umístěnou v hermetické zóně 10, tak se zdrojem chladivá horkého okruhu.

Propojení jednotlivých výše uvedených komponentů je provedeno pomocí hadic nebo potrubí.

Zdrojem chladivá studeného okruhu je například bazén 12 chladicí věže 13.

Chladivém studeného okruhu je výhodně voda.

Studený okruh je výhodně opatřen odkalovací větví 14 vedoucí z filtru 2 do odkalovací nádrže 15. V případě, že čidla umístěná ve filtru 2 zaznamenají jeho zanešení, dojde k automatickému výplachu a odvodu nečistot do odkalovací nádrže 15.

Hlavní čerpací stanice 3 dotuje cirkulační okruh studené vody hydraulickým výkonem až 0,7 MW.

Odkalovací větev 14 může být opatřen odkalovacím ventilem 16.

Studený okruh je výhodně opatřen dochlazovací větví 17, propojující přívod filtru 2 se zdrojem chladivá studené větve, čímž je chladivo dochlazováno. Tato větev je uvedena do provozu v momentě, kdy je teplota chladivá nad předem stanovenou hodnotou.

Dochlazovací větev 17 může být opatřena regulačním ventilem 18.

Zdrojem chladivá horkého okruhu je dnová část hermetické zóny 10, do které stéká chladivo ze

-2CZ 33250 U1 sprchy 9.

Chladivém horkého okruhu je výhodně voda s příměsí kyseliny borité.

Na vstupu do čerpadla 8 horkého okruhu je výhodně umístěno mechanické síto 11.

Turbína 5 a čerpadlo 8 tvoří výhodně jeden kompaktní agregát se společnou rotorovou soustavou, tj. turbočerpadlo.

S odkazem na konkrétní provedení systému dlouhodobého odvodu tepla podle tohoto technického řešení, představeného na obr. 1, je jeho princip následující.

Studená voda je odebírána z bazénu 12 pod chladicí věží 13 elektrárny, respektive z jímek ventilátorových chladicích věží 13, za pomoci podávači čerpací stanice 1 a je dopravována přes vodní filtr 2 do hlavní čerpací stanice 3. Obě stanice obsahují čerpací agregáty s termickým dieselovým pohonem. Tlaková voda je z hlavní čerpací stanice 3 vedena na vstup do hermetické zóny 10 reaktorového bloku a následně přiváděna do turbíny 5 hydrodynamického čerpacího agregátu. Odpadní voda z turbíny 5 hydrodynamického agregátu je pak vedena do tepelného výměníku, tedy chladiče 6, kde odebírá tepelnou energii z čerpané kapaliny horkého okruhu a ohřátá vystupuje z hermetické zóny 10 reaktorového bloku a vrací se zpět do bazénu 12 pod chladicí věží 13 nebo do jímek ventilátorových chladicích věží 13. Čerpadlo 8 horkého okruhu nasává horkou směs vody a kyseliny borité z podlahy hermetické zóny 10, přefiltrovává ji přes mechanické síto 11 a odvádí do chladiče 6 a dále do systému zkrápění, tj. sprch 9, umístěného uvnitř hermetické zóny 10, kde zajišťuje požadovaný chladicí účinek důležitých komponentů hermetické zóny 10 reaktoru.

Systém podle tohoto technického řešení je plně autonomní, nezávislý na technologickém zařízení jaderného reaktoru a na vnějším energetickém zdroji, zejména elektrickém napájení. Výjimku tvoří komponenty systému, které jsou umístěny mimo hermetickou zónu a jsou volně dostupné i v podmínkách probíhající těžké havárie, byť jen třeba na omezenou dobu, např. pro doplnění paliva pro termické motory atd.

Systém dlouhodobého odvodu tepla z hermetické zóny dle tohoto technického řešení je určen především pro jaderné elektrárny s lehko vodními reaktory typu VVER.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims

1. Systém dlouhodobého odvodu tepla z hermetické zóny, vyznačující se tím, že obsahuje studený okruh a horký okruh, kde studený okruh obsahuje podávači čerpací stanici (1) pro přivádění chladivá do studeného okruhu, na jedné straně propojenou se zdrojem chladivá a na druhé straně s filtrem (2) chladivá, který je propojen s hlavní čerpací stanicí (3) pro vytváření pohybu chladivá, která je propojena přes uzavírací ventil (4) s turbínou (5) a ta následně přes chladič (6) a uzavírací ventil (7) se zdrojem chladivá studeného okruhu, a horký okruh obsahuje čerpadlo (8) chladivá horkého okruhu propojené na výstupu přes chladič (6) se sprchou (9) umístěnou v hermetické zóně (10) a na vstupu přes mechanické síto (11) se zdrojem chladivá horkého okruhu.

2. Systém podle nároku 2, vyznačující se tím, že zdrojem chladivá studeného okruhu je bazén (12) chladicí věže (13).

-3 CZ 33250 U1

3. Systém podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že chladivém studeného okruhu je voda.

4. Systém podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že zdrojem chladivá

5 horkého okruhu je dnová část hermetické zóny (10).

5. Systém podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že chladivém horkého okruhu je voda s příměsí kyseliny borité.

ío

6. Systém podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že turbína (5) a čerpadlo (8) horkého okruhu tvoří jeden kompaktní agregát se společnou rotorovou soustavou.

7. Systém podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že propojení jednotlivých komponentů systému je provedeno pomocí hadic nebo potrubí.