EA038937B1 - Активный фильтр бака-приямка атомной электростанции - Google Patents

Активный фильтр бака-приямка атомной электростанции Download PDF

Info

Publication number
EA038937B1
EA038937B1 EA201992606A EA201992606A EA038937B1 EA 038937 B1 EA038937 B1 EA 038937B1 EA 201992606 A EA201992606 A EA 201992606A EA 201992606 A EA201992606 A EA 201992606A EA 038937 B1 EA038937 B1 EA 038937B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
filter
turbine
active filter
pipes
liquid
Prior art date
Application number
EA201992606A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201992606A1 (ru
Inventor
Владимир Викторович БЕЗЛЕПКИН
Алексей Иванович КУРЧЕВСКИЙ
Владимир Олегович КУХТЕВИЧ
Леонид Александрович МАТЮШЕВ
Андрей Геннадьевич Митрюхин
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт энергетических технологий "АТОМПРОЕКТ" (АО "АТОМПРОЕКТ")
Акционерное Общество "Наука И Инновации" (Ао "Наука И Инновации")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт энергетических технологий "АТОМПРОЕКТ" (АО "АТОМПРОЕКТ"), Акционерное Общество "Наука И Инновации" (Ао "Наука И Инновации") filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт энергетических технологий "АТОМПРОЕКТ" (АО "АТОМПРОЕКТ")
Publication of EA201992606A1 publication Critical patent/EA201992606A1/ru
Publication of EA038937B1 publication Critical patent/EA038937B1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/28—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
    • G21C19/30—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
    • G21C19/307—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps specially adapted for liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/11—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements
    • B01D29/31—Self-supporting filtering elements
    • B01D29/33—Self-supporting filtering elements arranged for inward flow filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/11—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/44—Edge filtering elements, i.e. using contiguous impervious surfaces
    • B01D29/48—Edge filtering elements, i.e. using contiguous impervious surfaces of spirally or helically wound bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/50—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
    • B01D29/52—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition in parallel connection
    • B01D29/54—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition in parallel connection arranged concentrically or coaxially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/62—Regenerating the filter material in the filter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/62—Regenerating the filter material in the filter
    • B01D29/66—Regenerating the filter material in the filter by flushing, e.g. counter-current air-bumps
    • B01D29/68—Regenerating the filter material in the filter by flushing, e.g. counter-current air-bumps with backwash arms, shoes or nozzles
    • B01D29/682—Regenerating the filter material in the filter by flushing, e.g. counter-current air-bumps with backwash arms, shoes or nozzles with a rotary movement with respect to the filtering element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
    • B01D2201/04—Supports for the filtering elements
    • B01D2201/043—Filter tubes connected to plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
    • B01D2201/08—Regeneration of the filter
    • B01D2201/081—Regeneration of the filter using nozzles or suction devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
    • B01D2201/58—Power supply means for regenerating the filter
    • B01D2201/583—Power supply means for regenerating the filter using the kinetic energy of the fluid circulating in the filtering device
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Filtration Of Liquid (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Активный фильтр бака-приямка атомной электростанции (АЭС) относится к области атомной энергетики, а именно к обеспечению безопасности работы АЭС при аварии за счёт бесперебойной подачи охлаждающей жидкости в активную зону ядерного реактора. Активный фильтр содержит корпус с крышкой, основанием и боковыми поверхностями, выполненными в виде фильтрующих элементов, трубы с каналами, закреплённые одним концом у центральной вертикальной оси фильтра и выполненные с возможностью подачи очищенной жидкости из центральной части фильтра на фильтрующие элементы из другого конца трубы через каналы, при этом корпус фильтра выполнен из двух частей, верхней и нижней, каждая часть снабжена по меньшей мере одним фильтрующим элементом, между верхней и нижней частью установлена турбина, выполненная с возможностью вращения при прохождении через неё потока жидкости, турбина соединена валом с трубами, которые выполнены с возможностью забора очищенной жидкости из корпуса фильтра при вращении турбины. При аварии, вызывающей появление в охлаждающей жидкости посторонних примесей и дебриса, забивающих нижний фильтрующий элемент активного фильтра, поток жидкости начинает поступать через верхний фильтрующий элемент, что вызывает вращение турбины потоком жидкости, в результате чего трубы забирают очищенную жидкость из корпуса фильтра и подают её за счёт центробежной силы через форсунки на фильтрующие элементы, отбрасывая посторонние примеси и дебрис от фильтрующих элементов и производя таким образом самоочистку фильтра.

Description

Область техники
Изобретение относится к области атомной энергетики, а именно к обеспечению безопасности работы атомной электростанции (АЭС) в аварийном режиме за счёт бесперебойной подачи охлаждающей жидкости в активную зону реакторной установки.
Предшествующий уровень техники
Одной из наиболее опасных аварий при эксплуатации АЭС является разрыв трубопровода первого контура.
В результате этой аварии происходит двустороннее истечение теплоносителя в защитную оболочку. Этот процесс сопровождается значительным выбросом массы и энергии в защитную оболочку в виде перегретой паровоздушной смеси. Это приводит к обезвоживанию реактора, из-за чего активная зона разогревается за счет тепла остаточных тепловыделений. Одновременно происходит рост давления и температуры под защитной оболочкой.
В результате выброса массы и энергии происходит разрушение оборудования, антикоррозионных покрытий в защитной оболочке и насыщение теплоносителя мусором (дебрисом).
Для защиты реактора от перегрева и расплавления активной зоны предназначена система аварийного охлаждения зоны, включающая в себя пассивную и активную части. Снижение давления и отвод тепла из защитной оболочки осуществляется спринклерной системой.
Для функционирования активных систем безопасности используются запасы борного раствора из баков, расположенных в защитной оболочке. Раствор из баков поступает в систему аварийного охлаждения зоны, далее в реактор и затем из разрыва трубопровода возвращается в баки защитной оболочки.
При этом раствор содержит значительное количество дебриса, который может привести к выходу элементов контура систем безопасности и прекращения охлаждения активной зоны.
Для предотвращения этого события заборные отверстия для подачи раствора из баков в системы безопасности должны быть снабжены фильтрами.
При протекании через фильтрующий элемент растворов с большим количеством посторонних примесей и дебриса возможно засорение фильтрующих элементов, что приводит к недостаточной подаче жидкости в активную зону. Для борьбы с этим явлением использовались различные технические решения.
Известны самоочищающиеся фильтры (US 2006/0219645 А1, опубл. 05 октября 2006, Self-cleaning strainer и US 5688402, выдан 18.11.1997, Self-cleaning strainer), в которых фильтр расположен в баке с жидкостью, на входном отверстии самоочищающегося фильтра установлена сетка, задерживающая посторонние примеси, корпус фильтра имеет переменное сечение: сужающееся от входа к выходу, в узкой части корпуса фильтра установлена турбина с лопатками, вращаемая потоком жидкости, создаваемым насосом, установленным на выходе фильтра, фильтр снабжён валом, проходящим по оси фильтра от турбины к сетке и соединяющим турбину со щётками (в источнике US 2006/0219645 - дополнительно с импеллером, создающим центробежный поток жидкости, очищающий поверхность сетки), установленной с внешней стороны сетки с возможностью вращения вокруг оси вала.
При работе таких фильтров турбина вращает щетки которые обеспечивают очистку поверхности сетки с внешней её стороны, что препятствует снижению потока охлаждающей жидкости и тем самым повышает безопасность АЭС в аварийном режиме. Недостатком таких решений, однако является недостаточная эффективность очистки фильтрующей сетки, связанная с тем, что внешняя щётка при очистке в значительной степени вдавливает частицы посторонних примесей в отверстия сетки, что приводит к их застреванию в отверстиях и забиванию их этими частицами. Применение импеллера вместо одной из щёток позволяет в некоторой степени исправить этот недостаток, однако не в достаточной мере. Кроме того, применение турбины, через который постоянно идёт поток жидкости, столь же постоянно замедляет поток жидкости, отнимая часть его энергии даже в том случае, если посторонних примесей на сетку не поступает или они поступают в незначительном количестве. Это замедляет поток жидкости через фильтр, что негативным образом сказывается на безопасности АЭС.
Известен также самоочищающийся фильтр (US 5815544, выдан 29.09.1998, Self-cleaning strainer), в котором фильтрующими элементами являются также и боковые поверхности цилиндрического корпуса фильтра, а в дополнение к щёткам внешние фильтрующие поверхности очищаются потоком жидкости из специально установленных с внешней стороны корпуса трубок с соплами, трубки присоединены к насосу, нагнетающему в них давления жидкости, уже прошедшей очистку в фильтре. Такой фильтр позволяет проводить более качественную очистку, однако его недостатком по-прежнему остаётся недостаточная эффективность очистки фильтрующих поверхностей, связанная с применением щёток, вдавливающих частицы примесей в отверстия фильтрующих элементов и размазывающих их по поверхности, поток жидкости, очищающий фильтрующие поверхности, направлен снаружи фильтра и в основном по касательной, что также снижает эффективность очистки, а также зависимость процесса очистки от внешнего насоса, что снижает надёжность работы фильтра.
Известно также устройство для забора воды из бассейнов и водоемов (RU 2473736, опубл. 27.01.2013), включающее перфорированную цилиндрическую трубу, обтекаемый оголовок, очистное устройство в виде двух щёток, соединенных с турбиной, причем одна из щеток установлена снаружи
- 1 038937 перфорированной трубы, а другая - внутри с возможностью перекатывания по ней, снабженное мусорозащитным устройством в виде куполообразного корпуса с отбойными вертикальными пластинами, радиально установленными по образующей его поверхности от вершины с уменьшающей высотой, при этом турбина выполнена винтолопастной, установлена в дополнительном цилиндрическом патрубке с возможностью вращения относительно своей оси и прикреплена к куполообразному корпусу с возможностью вращения вертикально оси отводящего трубопровода.
Недостатком такого устройства также является недостаточная эффективность очистки фильтрующей поверхности, связанная с тем, что очистное устройство, выполненное в виде щёток, недостаточно очищает дебрис с внешней стороны перфорированной трубы, вдавливает его в отверстия сетчатого цилиндра, что приводит к их забиванию. Кроме того, применение турбины, через который постоянно идёт поток жидкости, столь же постоянно замедляет поток жидкости, отнимая часть его энергии даже в том случае, если посторонних примесей на сетку не поступает или они поступают в незначительном количестве.
Ближайшим аналогом настоящего изобретения является вращающийся самоочищающийся фильтр, одновременно вращаемый и очищаемый сопловой структурой (US 5108592, опубл. 28.04.1992), содержащий основную цилиндрическую трубу, имеющую впускное и выпускное отверстия в расположенных на расстоянии друг от друга участках вдоль её длины, причем указанное выпускное отверстие служит для сообщения трубы с насосом, а указанное впускное отверстие служит для сообщения трубы с жидкостью, цилиндрический экран для фильтрации жидкости от мусора, средство для крепления экрана, выполненное с возможностью коаксиального вращения экрана вокруг указанной основной трубы таким образом, чтобы поддерживать экран в наружном положении по отношению к основной трубе и по отношению к указанному впускному отверстию для того, чтобы жидкость, поступающая во впускное отверстие, была отфильтрована экраном, подводящую трубу, проходящую коаксиально внутри основной трубы и выступающую за ее конец, при этом в боковой стенке основной трубы выполнены одно или более отверстий, через которые проходят одна или более труб, снабжённых на внешних концах соплами, служащими как для очистки, так и для вращения экрана жидкостью, которая подается через подводящую трубу.
Недостатком вращающегося самоочищающегося фильтра является недостаточная эффективность очистки фильтрующей поверхности, связанная с потерей энергии потока, расходуемой на вращение экрана фильтра, а также необходимость использования внешнего насоса для создания постоянного потока жидкости для очистки экрана и вращения фильтра, что снижает безопасность использования фильтра при применении в атомной энергетике.
Задачей настоящего изобретения является создание активного фильтра бака-приямка АЭС, позволяющего повысить её безопасность в аварийных режимах.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение безопасности АЭС в аварийных режимах за счёт повышения эффективности очистки фильтра бака-приямка, а также за счёт использования энергии потока жидкости, протекающей через фильтр для включения механизма очистки, используемого только при загрязнении фильтрующих поверхностей.
Технический результат достигается тем, что в известном активном фильтре, содержащем корпус с крышкой, основанием и боковыми поверхностями, выполненными в виде фильтрующих элементов, трубы с каналами, закреплённые одним концом у центральной вертикальной оси фильтра и выполненные с возможностью подачи очищенной жидкости из центральной части фильтра на фильтрующие элементы из другого конца трубы через каналы, корпус фильтра выполнен из двух частей, верхней и нижней, каждая часть снабжена по меньшей мере одним фильтрующим элементом, между верхней и нижней частью установлена турбина, выполненная с возможностью вращения при прохождении через неё потока жидкости, турбина соединена валом с трубами, которые выполнены с возможностью забора очищенной жидкости из корпуса фильтра при вращении турбины.
Предпочтительно выполнить боковые поверхности в форме цилиндра.
Рационально снабдить концы труб, подающие очищенную жидкость на фильтрующие элементы, форсунками, выполненными с возможностью подачи очищенной жидкости в широком диапазоне углов.
Рекомендуется выполнить фильтрующие элементы в виде обрамления и размещённой в нём секторной щелевой решётки, составленной из горизонтальных и вертикальных проволок треугольного сечения.
Предпочтительно снабдить трубы отверстиями для забора жидкости при вращении турбины.
Рационально выполнить основание в виде фланца с возможностью крепления к основанию бакаприямка.
Краткое описание фигур чертежей
На фиг. 1 показан общий вид активного фильтра бака-приямка АЭС сбоку и в разрезах А-А, В-В, DD и в выносном фрагменте С.
На фиг. 2 показан общий вид фильтрующего элемента и его деталей.
На фиг. 3 показано устройство трубы очистителя активного фильтра.
На фиг. 4 схематично изображено взаимодействие струй из форсунки очистителя и поверхности
- 2 038937 фильтрующего элемента.
На фиг. 5 показан активный фильтр бака-приямка АЭС в нормальном режиме работы, т.е. при отсутствии в жидкости посторонних примесей.
На фиг. 6 показан активный фильтр бака-приямка АЭС при образовании слоя дебриса на нижних фильтрующих элементах в аварийном режиме, вызывающем протекание жидкости через верхний фильтрующий элемент.
На фиг. 7 показан активный фильтр бака-приямка АЭС в режиме очистки от посторонних примесей и дебриса.
Активный фильтр бака-приямка АЭС в предпочтительном варианте содержит корпус с крышкой 15, нижним фланцем 1 и вертикальными стойками 2, к которым прикреплены нижний фильтрующий элемент 3 и верхний фильтрующий элемент 14, расположенные соответственно в нижней и верхней частях корпуса. Фланец 1 предназначен для установки и соединения активного фильтра с основанием бакаприямка. С фланцем 1 соединены вертикальные стойки 2. Между стойками 2 установлены нижние фильтрующие элементы 3 и верхние фильтрующие элементы 14, изготовленные в виде секторной щелевой решетки, соединённой с обрамлением 16 фильтрующего элемента и составленной из горизонтальных проволок 17 и вертикальных проволок 18, выполненных из проволочных элементов треугольного сечения. Цилиндрическая поверхность активного фильтра образована из четырех секторов фильтрующих элементов 3, 14.
Камера 4 турбины установлена между верхней и нижней частью активного фильтра таким образом, чтобы весь поток жидкости, попадающей в верхнюю часть активного фильтра, проходил через неё. Камера турбины 4 состоит из корпуса камеры, стоек вала 5, вала 6, подшипника 7, втулки турбины 8 и лопастей турбины 9. В камере 4 турбины осуществляется преобразование поступательного потока жидкости во вращательное движение втулки 8 и лопастей 9 турбины.
С втулкой турбины 8 связан вал нижнего очистителя 10 и вал верхнего очистителя 11. К валам очистителей крепятся трубы 12 очистителей. Трубы 12 очистителя выполнены в виде профильной трубы. На конце трубы, удаленном от центральной оси активного фильтра, установлена форсунка 13, которая обеспечивает распределение выходных струй в пределах зоны обслуживания очистителя. С противоположной стороны трубы очистителя предусмотрено отверстие 19 для забора жидкости, выполненное в виде сквозного выреза, при вращении очистителя в направлении 21 (фиг. 3) обеспечивающего поступление потока жидкости 20 внутрь трубы очистителя 12 и далее к отверстиям 22 форсунки 13, которые могут быть выполнены с возможностью распыления очищенной жидкости в широком диапазоне углов в направлении фильтрующих элементов 3, 14 и в общем направлении, противоположном потоку 23 фильтруемой жидкости (фиг. 4).
Таким образом, конструкция активного фильтра предусматривает самоочистку фильтрующих поверхностей обратным потоком очищенной жидкости, выходящим из форсунок 13. При этом в качестве источника энергии для создания обратного потока используется поток жидкости через активный фильтр, что повышает безопасность работы АЭС в аварийных режимах, так как не требует применения внешних источников энергии, например насосов, работа которых в аварийных режимах не гарантирована. Кроме того, расход энергии потока жидкости на работу турбины и очистку фильтрующих элементов 3, 14 происходит только при засорении нижних фильтрующих элементов 3, что снижает общие потери энергии потока жидкости через активный фильтр и повышает тем самым безопасность АЭС в аварийных режимах.
В предпочтительном варианте активный фильтр может быть установлен на дне бака-приямка и герметично прикреплён с помощью фланца 1 к основанию, установленному над вертикальным водозаборным каналом, отводящим жидкость из бака-приямка в активную зону реактора, таким образом, чтобы дебрис и примеси, отброшенные от активного фильтра в процессе его очистки, оседали на дне бакаприямка и в дальнейшем не попадали ни на фильтрующие элементы 3, 14, ни в систему охлаждения активной зоны реактора.
Осуществление изобретения
В режиме нормальной эксплуатации АЭС в ней не происходит утечек теплоносителя, поэтому поток жидкости через активный фильтр не проходит.
При аварии, вызвавшей потерю жидкого теплоносителя в активной зоне АЭС, этот теплоноситель начинает накапливаться в баке-приямке и при достижении уровня нижних фильтрующих элементов 3 активного фильтра поступает через них в систему водозабора и в дальнейшем с помощью насосов обратно в активную зону. При этом первоначально засорения нижних фильтрующих элементов 3 посторонними примесями и дебрисом не происходит, поэтому практически весь поток жидкости проходит через нижние фильтрующие элементы 3, минуя лопасти 9 турбины, вследствие чего расход через турбину отсутствует (фиг. 5). При этом очистители не вращаются и очистка поверхности фильтрующих элементов (3, 14) не производится, что позволяет исключить расход энергии потока жидкости на вращение турбины 9.
В дальнейшем при поступлении жидкости с посторонними примесями и дебриса происходит засорение нижних фильтрующих элементов 3 слоем дебриса, как показано на фиг. 6, в направлении снизу вверх. Этот процесс определяется распределением расхода жидкости по поверхности фильтрующих эле- 3 038937 ментов 3, в котором примерно 80% общего объема жидкости поступает через нижние 20% площади нижних фильтрующих элементов 3. Этот процесс продолжается до полного покрытия поверхности нижних фильтрующих элементов 3 слоем дебриса.
В течение этого процесса потери давления на нижних фильтрующих элементах 3 остаются практически постоянными и определяются потерями на фильтрующих поверхностях нижних фильтрующих элементов 3. Образующийся слой дебриса имеет малую толщину и рыхлую структуру.
При полном покрытии нижних фильтрующих элементов 3 слоем дебриса 3 основной поток жидкости начинает поступать через верхние фильтрующие элементы 14 и соответственно через камеру 4 турбины. Турбина начинает вращаться и приводит во вращение трубы 12 очистителей, что приводит к поступлению жидкости в отверстие для забора жидкости 19 (фиг. 3). Далее поступившая жидкость разгоняется под действием центробежной силы и с избыточным давлением выбрасывается в отверстия форсунки 13. Расстояние от форсунки 13 до поверхности фильтрующего элемента 3, 14 может быть выбрано таким, чтобы струи из форсунки 13 очищали все пространство между соседними очистителями (фиг. 4).
Таким образом, создается локальный поток, направленный наружу активного фильтра через его фильтрующие элементы 3, 14. Слой дебриса разрушается, а его частицы отбрасываются на дно бакаприямка. Очистка фильтрующих элементов 3, 14 при поступлении жидкости через верхние фильтрующие элементы 14 показана на фиг. 7.
За время нахождения дебриса на фильтрующих элементах 3, 14 происходит коагуляция его составляющих, поэтому разрушенные струями частицы дебриса имеют значительный размер и большую плотность. Это приводит к их осаждению с большей скоростью и фрагменты разрушения либо снова достигают фильтрующих поверхностей 3, 14, но гораздо ниже, либо оседают на дно бака-приямка.
После очистки нижних фильтрующих элементов 3 жидкость снова поступает в нижнюю часть активного фильтра, вследствие чего обороты турбины падают.
В дальнейшем цикл фильтрование-очистка периодически повторяется. Расположение турбины между верхней и нижней частями активного фильтра позволяет обеспечивать очистку периодически после засорения нижнего фильтрующего устройства 3. В результате снижаются потери на вращение турбины в ситуации, когда очистка фильтрующих устройств 3, 14 не требуется, кроме того, снижается нагрузка на подшипники вала 6, что позволяет продлить ресурс его работы. Как было сказано выше, оба этих фактора непосредственно влияют на безопасность АЭС в аварийном режиме.
В предпочтительном варианте в качестве опоры вала 6 может быть использован графитовый подшипник скольжения. Графитовые подшипники имеют следующие преимущества: работают в жидкой среде; имеют низкий коэффициент трения; устойчивы воздействию агрессивных сред; применяются при температурах до 500°C. При этом, поскольку конструкция активного фильтра предусматривает вращение вала 6 только при наличии дебриса в растворе, т.е. только в момент аварии. Таким образом, ресурс работы подшипника ограничен периодом максимум 30 суток.
Полное сканирование фильтрующих поверхностей форсунками 13 осуществляется за один оборот вала очистителя 10, 11. При этом единовременно одновременно очищается менее 0.5% общей площади фильтрующих элементов 3, 14.
Промышленная применимость
Активный фильтр бака-приямка атомной электростанции позволяет повысить её безопасность в аварийных режимах и может быть применён на атомных электростанциях различных типов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Claims (6)

1. Активный фильтр бака-приямка атомной электростанции, содержащий корпус с крышкой, основанием и боковыми поверхностями, выполненными в виде фильтрующих элементов, трубы с каналами, закреплённые одним концом у центральной вертикальной оси фильтра и выполненные с возможностью подачи очищенной жидкости из центральной части фильтра на фильтрующие элементы из другого конца трубы через каналы, отличающийся тем, что корпус фильтра выполнен из двух частей, верхней и нижней, каждая часть снабжена по меньшей мере одним фильтрующим элементом, между верхней и нижней частью установлена турбина, выполненная с возможностью вращения при прохождении через неё потока жидкости, турбина соединена валом с трубами, которые выполнены с возможностью забора очищенной жидкости из корпуса фильтра при вращении турбины.
2. Активный фильтр по п.1, отличающийся тем, что боковые поверхности имеют цилиндрическую форму.
3. Активный фильтр по п.1, отличающийся тем, что концы труб, подающие очищенную жидкость на фильтрующие элементы, снабжены форсунками, выполненными с возможностью подачи очищенной жидкости в широком диапазоне углов.
4. Активный фильтр по п.1, отличающийся тем, что фильтрующие элементы выполнены в виде обрамления и размещённой в нём секторной щелевой решётки, составленной из горизонтальных и вертикальных проволок треугольного сечения.
5. Активный фильтр по п.1, отличающийся тем, что трубы снабжены отверстиями для забора жид-
- 4 038937 кости при вращении турбины.
6. Активный фильтр по п.1, отличающийся тем, что основание выполнено в виде фланца с возможностью крепления к основанию бака-приямка.
EA201992606A 2017-12-29 2017-12-29 Активный фильтр бака-приямка атомной электростанции EA038937B1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2017/001007 WO2019132702A1 (ru) 2017-12-29 2017-12-29 Активный фильтр бака-приямка атомной электростанции

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201992606A1 EA201992606A1 (ru) 2020-12-01
EA038937B1 true EA038937B1 (ru) 2021-11-11

Family

ID=66578948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201992606A EA038937B1 (ru) 2017-12-29 2017-12-29 Активный фильтр бака-приямка атомной электростанции

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20210151211A1 (ru)
EP (1) EP3733257A4 (ru)
JP (1) JP6996037B2 (ru)
KR (1) KR102419868B1 (ru)
CN (1) CN111032181B (ru)
CA (1) CA3068570C (ru)
EA (1) EA038937B1 (ru)
RU (1) RU2687434C1 (ru)
UA (1) UA124560C2 (ru)
WO (1) WO2019132702A1 (ru)
ZA (1) ZA202000718B (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112023001317A2 (pt) * 2020-08-03 2023-02-14 Netafim Ltd Arranjo de filtro
RU2761441C1 (ru) * 2020-12-30 2021-12-08 Акционерное Общество "Атомэнергопроект" Система фильтрации потока теплоносителя бака-приямка системы аварийного охлаждения активной зоны
CN112892034B (zh) * 2021-01-18 2022-11-01 陕西平野形益智能科技有限公司 一种自带清洁系统的多级过滤器
WO2023128811A1 (ru) * 2021-12-29 2023-07-06 Акционерное Общество "Атомэнергопроект" Бак фильтрации и сбора мусора
CN117563320B (zh) * 2024-01-17 2024-03-26 山西兴新安全生产技术服务有限公司 一种油水杂质分离处理设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5108592A (en) * 1990-04-09 1992-04-28 Perfection Sprinkler Co. Rotary self-cleaning strainer simultaneously cleaned and rotated by nozzle structure
RU59999U1 (ru) * 2006-08-25 2007-01-10 Андрей Владимирович Перков Самоочищающийся фильтр
US9211489B2 (en) * 2010-03-08 2015-12-15 Gea Westfalia Separator Group Gmbh Self-cleaning filter module
EA025156B1 (ru) * 2011-06-01 2016-11-30 Транско Продактс Инк. Всасывающий фильтр большой емкости для системы аварийного охлаждения реактора в ядерной энергоустановке

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7111032A (en) * 1971-08-11 1973-02-13 Filter - for removal of foreign matter from river or seawater - before industrial use
FR2521446B1 (fr) * 1982-02-15 1987-06-05 Beaudrey & Cie Filtre a crepine fixe en particulier pour eaux industrielles
SU1424178A1 (ru) * 1985-07-10 1990-09-15 Всесоюзный Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского Фильтр
DE3808343A1 (de) * 1988-03-12 1989-09-21 Kernforschungsz Karlsruhe Filtereinsatz fuer kesselfiltergehaeuse
CN2068858U (zh) * 1989-12-06 1991-01-09 杭州塑料厂 自清式旋流过滤器
CN2080562U (zh) * 1990-01-15 1991-07-10 吴伯南 透平油净化装置
JPH04297898A (ja) * 1991-03-27 1992-10-21 Toshiba Corp 高温ガス炉用制御素子回収装置
US5688402A (en) 1995-12-15 1997-11-18 General Electric Company Self-cleaning strainer
US5815544A (en) 1997-02-20 1998-09-29 Lefter; Jan D. Self-cleaning strainer
US5835549A (en) * 1997-03-06 1998-11-10 Combustion Engineering, Inc. BWR emergency core cooling system strainer
GB0306022D0 (en) * 2003-03-17 2003-04-23 Hosford James P Filter assembly
EP1624947A2 (en) * 2003-05-15 2006-02-15 Continuum Dynamics, Inc. Improved self-cleaning strainer
KR100519680B1 (ko) * 2003-07-04 2005-10-11 지철권 역세척형 여과조를 갖는 수처리설비
US9672947B2 (en) * 2004-11-15 2017-06-06 Atomic Energy Of Canada Limited Finned strainer
US20070084782A1 (en) * 2005-10-05 2007-04-19 Enercon Services, Inc. Filter medium for strainers used in nuclear reactor emergency core cooling systems
CN101979121B (zh) * 2010-09-16 2012-10-10 清华大学 一种自旋转清洁收集装置
AU2011336131B2 (en) * 2010-12-02 2017-02-16 Amiad Water Systems Ltd. Self cleaning filter system
KR101517985B1 (ko) * 2012-11-06 2015-05-06 주식회사 시그너스파워 이물질 제거가 용이한 수처리 여과장치
US9527091B2 (en) * 2013-12-05 2016-12-27 Dow Global Technologies Llc Hydroclone with improved cleaning assembly
JP5597314B1 (ja) * 2014-03-12 2014-10-01 ヤマテック株式会社 処理装置
KR101580978B1 (ko) * 2014-03-21 2015-12-31 삼성중공업 주식회사 머드 재생용 고형물 제거장치
CN105056612A (zh) * 2015-09-01 2015-11-18 江苏神通阀门股份有限公司 一种地坑过滤器
CN205886373U (zh) * 2016-07-29 2017-01-18 南昌绿捷日化有限公司 自清洁管道过滤器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5108592A (en) * 1990-04-09 1992-04-28 Perfection Sprinkler Co. Rotary self-cleaning strainer simultaneously cleaned and rotated by nozzle structure
RU59999U1 (ru) * 2006-08-25 2007-01-10 Андрей Владимирович Перков Самоочищающийся фильтр
US9211489B2 (en) * 2010-03-08 2015-12-15 Gea Westfalia Separator Group Gmbh Self-cleaning filter module
EA025156B1 (ru) * 2011-06-01 2016-11-30 Транско Продактс Инк. Всасывающий фильтр большой емкости для системы аварийного охлаждения реактора в ядерной энергоустановке

Also Published As

Publication number Publication date
EP3733257A4 (en) 2021-08-18
BR112019028195A2 (pt) 2020-07-07
KR20200102916A (ko) 2020-09-01
CN111032181B (zh) 2021-12-03
EA201992606A1 (ru) 2020-12-01
EP3733257A1 (en) 2020-11-04
KR102419868B1 (ko) 2022-07-12
CN111032181A (zh) 2020-04-17
CA3068570C (en) 2022-05-31
UA124560C2 (ru) 2021-10-05
CA3068570A1 (en) 2019-07-04
JP2020531798A (ja) 2020-11-05
US20210151211A1 (en) 2021-05-20
JP6996037B2 (ja) 2022-01-17
RU2687434C1 (ru) 2019-05-13
WO2019132702A1 (ru) 2019-07-04
ZA202000718B (en) 2021-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2687434C1 (ru) Активный фильтр бака-приямка атомной электростанции
US20070084782A1 (en) Filter medium for strainers used in nuclear reactor emergency core cooling systems
CN102407045A (zh) 一种过滤器
BG99686A (bg) Филтър за филтриране на вода за аварийна охладителна система в ядрена електроцентрала
UA121845C2 (uk) Фільтр для системи вентиляції захисної оболонки атомного реактора
CN204411880U (zh) 一种用于农业灌溉系统的过滤装置
RU2763538C2 (ru) Фильтровальный блок и фильтрационное устройство
KR20220056157A (ko) 자가세정 가능한 액체 세정시스템
BR112019028195B1 (pt) Filtro ativo de um tanque de uma central nuclear
CN212974364U (zh) 全自动反冲洗滤水器
CN207253862U (zh) 一种新型过滤装置
JP2015036687A (ja) 原子炉安全システムにおけるデブリ低減システム
CN219209206U (zh) 一种防堵塞液压阀
JP2010175567A (ja) 流体吸込み装置および非常用炉心冷却装置
CN220899726U (zh) 一种生产桶装水用精密过滤器
CN203620384U (zh) 导流分流除污装置
CN207622563U (zh) 有过滤功能的冷却塔
CN219841845U (zh) 一种用于冷却塔的除沙装置以及冷却塔结构
RU2761441C1 (ru) Система фильтрации потока теплоносителя бака-приямка системы аварийного охлаждения активной зоны
CN211712769U (zh) 一种自清洁滴灌净水器
JP2010230681A (ja) 流体吸込み装置および非常用炉心冷却装置
CN213192806U (zh) 一种防垢除垢水处理器
CN215782338U (zh) 一种泡沫除尘装置
CN211752924U (zh) 肥料过滤装置和肥料生产线
TWI443680B (zh) 用於核能電廠主回路之冷卻水的過濾器及過濾冷卻水之方法