HU202330B - Method for passive transfer of thermal energy from nuclear reactor to consumer nework by automatic control of reactor power, with automatic emergency stopping and with change over to emergency cooling regime of operation - Google Patents

Description

A reaktorteljesítmény szabályozását a hűtővízben oldott neutront elnyelő anyag mennyiségének változtatásával biztosítjuk. A gőztúltermelést követő vészhűtés alatt a reaktormag (1) alatti térbe a kádból (19) közvetlenül vezetünk vizet. A neutronelnyelő anyagot tártál- 5 mazó víz hozzávezetése révén a reaktor hőtermelése ugyanis automatikusan leáll.

A primer kör kondenzátorának (4) hasznos hőjét a fogyasztóhálózat hőcserélőjének (16) adjuk át, majd a hőleadás után a kondenzátumot visszavezetjük.

A reaktormagot (1) fűtőelem cserére a kádból (19) kiemeljük és egy szállítóedénybe helyezzük a biztonsági előírásoknak megfelelően. (1. ábra)

A találmány tárgya eljárás hőenergia passzív átadására magreaktorból fogysztóhálózatnak a reaktorteljesítmény önműködő szabályozásával, önműködő vészleállítással és vészhűtési üzemmódra történő áttéréssel, ahol a magreaktor oldott neutront elnyelő vízzel telt kádba 15 van süllyesztve, a kád vizétől különválasztott hűtővizet egy primer körben a magreaktoron át reaktormag alatti térből felfelé gyűrűs csatornában vezetjük, a gyűrűs csatorna felső végén a növekvő hidrosztatikai nyomás következtében kivált gőzt a víztől egy kondenzátorban 20 elválasztjuk, és a gőz hőtartalmát fűtési célra hasznosítjuk.

Ismeretesek magreaktorok, melyek vízzel telt kádban üzemelnek. Ezen reaktorokban megtermelt hőt a hűtőfolyadék természetes cirkulációja vezeti el, melyet az- 25 után felhasználónak, vagy a környezetnek lead. Ezen reaktorok némelyike nagy negatív neutronelnyelő hőmérsékleti tényezővel rendelkezik. Ez azt jelenti, hogy a neutronelnyelő szabályozórudak kivétele csak korlátozott teljesítményváltozást eredményez, ugyanis a hő- 30 mérséklctnövekedés a láncreakciót önműködően korlátozza.

Ismeretesek olyan magreaktorok is, amelyek teljesítményét a hűtővízben oldott neutront elnyelő anyag mennyiségével szabályozzák. 35

A magreaktorok egy fajtánál az elégett fűtőelemeket egymás után egyenként szállítóedénybe helyezik, melyben azok a szállítás szempontjából veszélytelen állapotban vannak.

Ismeretesek továbbá olyan magreaktorok, melyeknél 40 a fokozott hűtésű reaktormag nyomásesése egy gázzal töltött harang hidrosztatikai nyomásával olyképpen áll egyensúlyban, hogy a hűtés bármely zavara a gáz eltávozását, és a reaktormag neutront elnyelő kádvízzel való elárasztását eredményezi. 45

A találmány célja hordozható magreaktorok hőtermelésének és fogyasztóhálózatnak történő passzív átadásának biztosítása oly módon, hogy a hibás kezelésből vagy alkatrész meghibásodásból származó hőtúltermelés kizárt legyen. 50

A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti eljárás hőenergia passzív átadására magreaktorból fogyasztóhálózatnak a rcaktorteljesítmény önműködő szabályozásával, Önműködő vészlcállítással és vészhűtési üzemmódra történő áttéréssel - ahol a magreaktor oldott 55 neutront elnyelő vízzel telt kádba van süllyesztve, a kád vizétől különválasztott hűtővizet egy primer körben a magreaktoron át reaktormag alatti térből felfelé gyűrűs csatornában vezetjük, a gyűrűs csatorna felső végén a növekvő hidrosztatikai nyomás következtében kivált 60 gőzt a víztől egy kondenzátorban elválasztjuk, és a gőz hőtartalmát fűtési célra hasznosítjuk - azon alapul, hogy a reaktorteljesítmény szabályozását, vészleállítás és/vagy a magreaktor vészhűtésére való áttérést csupán a vízzel töltött kád vízszintjenek és a vízszint felett mért 65 kondenzációs nyomás passzív komponensének felhasználásával hajtjuk végre, miközben a kád vízszintjét a kondenzátor gőzterével egyensúlyt tartó állapot felvételére önműködően változni hagyjuk.

A találmány szerinti eljárást olyan tárgyi kialakítással érjük el, hogy egy vízzel telt kádban elhelyezett magreaktor hűtővizét a kád vizétől elválasztva egy primer hűtőrendszerben a reaktormag alatti térből a reaktoron át egy felszálló vezetékbe vezetjük, a felszálló vezetékben a csökkenő hidrosztatikai nyomás következtében kivált gőzt a felszálló vezetek felső végén a víztől elválasztjuk és egy kondenzátorba vezetve hőtartalmát ott hasznosítjuk, a kondenzvizet az előzőleg a gőztől elválasztott vízmennyiséggel összekeverve egy edényben összegyűjtjük és a reaktor alatti térbe vezetjük, eközben a reaktor hűtő körfolyamatát a felszálló és ejtő vezetékben levő anyag fajsúlykülönbsége által létrehozott természetes cirkulációval biztosítjuk, továbbá a primér hűtőrendszer és a vizet tartalmazó kád közü nyomást a kondenzgyűjtő edény szintjére úgy egyenlítjük ki, hogy a primér körfolyamatban ezen szint alatt, egész a reaktor alatti térig a hidrosztatikai nyomás állandóan nő, míg ezen szint fölött állandó kondenzációs nyomást mérünk, miközben a kád vizének szintjét a kondenzátor gőzterével egyensúlyban szabadon változni hagyjuk.

Célszerűnek bizonyultak a találmány szerinti eljárás olyan kiviteli alakjai, amelynél egy erősen negatív neutronclnyelő hőmérsékleti tényezőjű magreaktort egy vízzel telt kádban a telítési hőmérsékletnek megfelelő mélységben elhelyezünk és egy a kád vizétől hőtechnikailag elzárt vízmennyiség természetes cirkulációjával hűtünk. A reaktormagtól felhevített forróvíz a felszálló ágban a csökkenő hidrosztatikai nyomás következtében részben elpárolog, az elpárologtatott gőz a maradék víztől egy kondenzátorban különválik, s a kondenzátor a hasznos hőt egy további körfolyamatnak továbbadja. A kondenzvizet a maradék vízzel egy kádban összekeverik, hogy innen a reaktormaghoz visszavezethessék. A kondenzátor gőztere egy lefelé nyitott harangban a kád vizével összeköttetésben áll, és a primér kör vize, valamint a kád vize közti nyomáskiegyenlítés úgy történik, hogy a termelt gőz egy részét a szintingadozásnak megfelelően a harang alá vezetik, mely úszó által önműködően vezérelt szelepek által a neutronelnyelő anyagot tartalmazó kád vizének primérkörhöz való adagolását változtatja. Ezáltal a primér kör vizének állandóan csökkenő abszorbertartalma kompenzálódik, mely a részben a reaktorhő, részben a villamos fűtésből adódó gőz kondenzátorba vezetéséből származik. így a primér kör abszorbertartalmának állandó, hőigénynek megfelelő változása változtatja a reakciót, mely ismét a negatív neutronelnyelő hőmérsékleti tényezőnek megfelelő hőmérséklet és teljesítményváltozáshoz vezet. A szabályozási folyamat alatt a vízszintnek egy meghatározott alsó cs felső helyzete van. Amennyiben a vízszint az alsó

HU 202 330 Β határ alá süllyed, akkor az azt jelenti, hogy vagy a szabályozó rendszer mondta fel a szolgálatot, vagy a korrigálandó hiba túl nagy. Ilyen esetben az eljárás vészhdtést biztosít A találmány szerint ez passzív eszközökkel, beavatkozás nélkül történik. A kondenzátor gőzterének felső részéből egy cső vezet lefelé egy könyökig, mely a szabályozási szint alsó határa alatt van, majd innen a cső felfelé folytatódik és egy elosztón át a kád vizébe torkollik. Az elosztó után egy további, lefelé nyitott harangban egy csőkígyót (vészhűtőt) helyeznek el. Ez a csőkígyó termoszifonként van kiképezve, és a hőt passzívan a környezet felé vezeti el. Ennek következtében normál üzemben ez a vészhűtő mindig kád vizével van tele, ugyanúgy, mint a csőkönyök és a vészhűtő tartálya közti csőszakasz. Amennyiben a vízszint valamilyen zavar miatt a csőkönyök alá süllyed, úgy a gőz útja szabaddá válik a vészhűtő felé. Ez azt eredményezi, hogy a kondenzátorból elszökik a gőz, a kádvíz szintje viszont a kondenzátorban megemelkedik. Iu a primer kör vizével összekeveredik és az ejtőcsövön a reaktorba folyik. Mivel normál üzemmódban a primer kör vize megközelítőleg tiszta, a kádvíz ezzel szemben magas koncentrációban tartalmaz neutronelnyelő anyagot, a kádvíz adagolás a hűtőhatás mellett a láncreakció és a hőtermelés leállítását eredményezi.

Előnyösnek bizonyult továbbá a találmány szerinti eljárás olyan kiviteli alakja, ahol a kádviznek a reaktormaghoz egy további utat biztosítanak. Ez normál üzemben zárva van, így ellenőrzés nélkül nem keveredhet kádvíz a primer körhöz. Ez úgy valósul meg, hogy a kád és a reaktor alatti tér között egy további összekötőcsövet vezetnek, mely a reaktor alól felfelé, a kondenzátor alatti gőztérbe indul. A gőztérben levő csőkönyök külső felülete bordázott. A kondenzálódó gőzből a bordázott felületen át a csőben nyugvó kádvizhez annyi hő áramlik, hogy ott a gőzképződés következtében a hidrosztatikai nyomás kiegyenlítődik. Normál üzemben ez a csőkönyökben levő gázpáma elválasztja egymástól a kád vizét és a primer kör vizét. Ha a vészhűtés beindul, úgy a csőkönyök bordázott felületét az emelkedő vízszint elönti, és a gőz lekondenzál. Másrészt az erősödő szívóhatás a gőzpárna záróhatását legyőzi, s így a kád vizének útja a reaktormaghoz szabaddá válik.

Vészhűtés esetén a reaktor hőtermelése a neutronelnyelő anyagot tartalmazó víz hozzávezetése révén önműködően leáll. A vészhűtő hőelvezető teljesítménye nagyobb, mint a reaktor utófűtése. Ennek következtében vészhűtési üzemmódban a kondenzátor vízszintje megemelkedik, míg a vészhűtőhöz vezető összekötőcsövet elönti és a még képződő gőz útját elzárja. A gőz a kondenzátorban gyűlik össze, így a vízszint ott ismét süllyed, míg egy egyensúlyi állapot be nem áll. Egyensúly esetén az utófűtés hőjét egyrészt a kondenzátor hővesztesége, másrészt a kádban lévő víz reaktormagon át történő természetes cirkulációja vezeti el.

Az egyensúlyi állapotból az utófűtés hőjének elvezetésével ismét beáll a normál üzemmód, miközben a primer kik az abszorbertartalmú víztől megtisztul. Ez a kádvízből termelt gőz primer körbe vezetése által történik.

Az indítási folyamat közben a primér kör természetes cirkulációját villamos fűtés, és az utófűtés hője tartja fenn. Az eközben termelt gőz a kondenzátor vízszintjét lesüllyeszti, míg az utófűtés természetes cirkulációja megszűnik és a kádvíz befolyó csövében elválasztó gázpáma képződik. Egyidejűleg kádvízből képződött gőz kerül a kondenzátorba.

Nehogy a gőztúltermelés ismét vészhűtést eredményezzen, a villamos fűtés hőjét a kondenzátorban el kell vezetni. Ez a hűtés akkor indul be, amikor a süllyedő vízszint a vízszintszabályozás felső határához közelít. A hűtésen kívül ebben a pillanatban a vizszint finomszabályozása is beindul, mely a villamos fűtőtest teljesítményére hat. Ily módon a vízszint a normál szabályozási tartomány fölött stabilizálódik. Ez az állapot addig áll fenn, míg a primér kör a bórtartalomtól kellőképp megtisztul, és a reaktor hőt kezd el termelni. A reaktorhő által termelt gőz a vízszintet a szabályozási tartományba süllyeszti, s a reaktor ezután a normál teljesítményszabályozás szerint üzemel. A finomszabályozás a villamos teljesítményt egy tartalék értékre veszi vissza, mely a normál üzemmódban is megmarad.

A találmány szerinti eljárás szempontjából előnyösnek bizonyult az olyan megoldás, melynél a kondenzátor a hasznos hőt nem közvetlenül a fogyasztóhálózatnak adja le, hanem egy zárt körfolyamat elpárologtatójának, mely körfolyamat kondenzátorát a fogyasztóhálózat vize hűti, tehát a primer kör és a fogyasztóhálózat közé egy tömítetlen zárt közbülső körfolyamat van bekapcsolva.

Az eljárás egy további előnyös kiviteli alakja szerint a reaktormagot úgy alakítják ki, hogy az kiemeléskor széttolódik, miközben minden második fűtőelemet neutronelnyelő távtartóelem helyettesít. Ezáltal egy megfelelően veszélytelen állapot áll elő, melyben a szerkezet szállítható. A reaktormag fűtőelemei a fedélrács függesztett tartócsöveivel és fenéklemez támasztócsöveivel váltakozva össze vannak kötve, miközben mind a tartócsövek, mind a támasztócsövek legalább olyan hosszúak, mint a fűtőelemek, és neutronelnyelő anyaggal vannak ellátva, így a fedélrács fenéklemezhez történő közelítésével a reaktormag széttolódik és neutronelnyelő anyag kerül a fűtőelemek közé. Ha a tartórácsot és a fedélrácsot ily módon egymáshoz közelítjük, akkor a reaktor térszerkezetében a fűtőelemek egyik fele a felső, a másik fele pedig az alsó síkban helyezkedik el. Ezáltal neutronelnyelő anyag kerül a fűtőelemek közé, ami megfelelően veszélytelen térszerkezetet eredményez.

A fedélráccsal összekötött fűtőelemeket alulról egy támasztórács tartja. Ezt a támasztórácsot távtartóelemek kötik össze a fedélráccsal. Hasonló módon a fenéklemezzel összekötött fűtőelemeket felülről a tartórács tartja. Ez a tartórács egyrészt a távtartóelemek által a fenéklemezzel, másrészt tartóelemek által egy, a fedélrács felett elhelyezett emelőharanggal össze van kötve.

Ha az egész térszerkezetet az emelőharang segítségével felemelik, vagy a fenéklemezre leállítják, úgy a fedélrács és a fenéklemez egymáshoz közeli helyzetében marad. Ha azonban a fedélrácsot felemelik és az emelőharangot alátámasztják, úgy a fedélrács a fenéklemeztől olyan távolságra eltávolodik, ami az üzemi térszerkezetnek megfelel. Ez a térszerkezet megváltozik, ha az emelőharangot megemelik, vagy a fedélrácsot lesüllyesztik. A találmány szerint a fedélrácsot a kilincsmű tartja felemelt állapotban, mely rázkódásra pl. földrengésre kikapcsolódik. Hasonló módon gőztúltermelésnél a gőz az emelőharang alatt összegyűlik, és azt felemeli. Mind rázkódásnál, mind gőztúltermelésnél a reaktormag a találmány szerint önműködően veszélymentes szállítási térszerkezetbe kerül.

HU 202 330 Β

A találmány szerinti eljárás egy további kiviteli alakja szerint a reaktorkádat felülről egy megfelelő védőhatást kifejtő, vastag, oldalra eltolható fedél védi. Ebben a fedélben egy alulról nyitott, felülről zárt bemélyedés található. A reaktort az emelőművel ebbe a bemélyedésbe emelik és a fedéllel együtt egy nyitott szállítóedény fölé tolják, majd ebbe beleengedik. A tartóelemek és az emelőharang közti tartórácsot oldják, és az emelőharangot eltávolítják. A védőfedél ismételt eltolásával a szállítóedény fedelét, mely a védőfedél egy második bemélyedésében van a szállítóedény fölé tolják, arra ráhelyezik és rögzítik.

Ezután a reaktormagot egységes egészként egy központi helyre szállítják, ahol a fűtőelemcseréhez, illetve az egyes fűtőelemek kezeléséhez szükséges berendezések rendelkezésre állnak.

A találmány szerinti eljárás foganatosítására szolgáló berendezés főbb részei a következők:

- a primer kör, melynek üzemi nyomását a fölötte lévő kádvíz magassága határozza meg, s mely önműködően biztosítja a keringetést és a reaktor hűtését,

- a primér kör öntisztulása az oldott neutronelnyelő anyaggal szennyezett kádvíz veszteséghővel történő desztillációja folytán,

- a reaktorleljesítmény nyomáskiegyenlítő vízszintszabályozása neutronelnyelő kádvíz adagolás révén,

- a kondenzátor és a vészhűtő közti összekötő cső, melyet normál üzemmódban gőzszifonként működve a víztükör lezár, gőztúltermeléskor azonban a neutronelnyelő kádvíz primér körhöz való hozzáfolyását lehetővé teszi,

- a kádvizet a reaktormaghoz vezető cső, mely szifonként van kiképezve, és normál üzemmódban önműködően képződő gőzpáma által zárva marad,

- villamos fűtés gőzleválasztással és szintszabályozással, mely induláskor a primér kör tisztulását biztosítja,

- a széttolható reaktormag, mely szállítás szempontjából veszélytelen térszerkezetet képez,

- a széttolható reaktormag felfüggesztése, mely mind gőztúl termeléskor, mind erős rázkódáskor a magot önműködően veszélytelen, szállításra alkalmas térszerkezetbe hozza,

- a reaktor felvételére alkalmas lefelé nyitott bemélyedéssel ellátott reaktorkád fölötti eltolható védőfedél, mely a reaktor szállítóedény fölé való elmozdítására alkalmas.

A találmányt az alábbiakban célszerű példaképpeni kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra való hivatkozással ismertetjük részletesebben, ahol az

1. ábra egy vízzel telt kádban elhelyezett reaktor, a primér kör elemei, valamint a vészhűtőrendszer összekötőcsöveinek normál üzemmód melletti hosszmetszete, a

2. ábra a primér kör kondenzátorának, öntisztító köpenyáramának, valamint kádvíz hozzáfolyásos nyomáskiegyenlítő-vízszint teljesítményszabályozásának hosszmetszete, a

3. ábra a primér kör és köpenyáram közti indítási villamos fűtéssel ellátott hőcserélő hosszmetszete, a

4. ábra a reaktormag vázlatos hosszmetszete munkahelyzetben felfüggesztve, gőztúltermclés (vagy szállítás) miatti felemelt helyzetben, és rázkódás miatti kioldott lesüllyesztett helyzetben, az

5. ábra a munkahelyzetbeli reaktormag keresztmetszete, a

6. ábra a neutronelnyelő burkolattal körülvett támasztócsövek és köztük mozgó támasztórács keresztmetszete, a

7. ábra az üzemi helyzetben lévő reaktormag szerkezeti részletekkel feltüntetett hosszmetszete, a

8. ábra pedig az emelőművel, védőfedéllel és szállítóedénnyel ellátott reaktor hosszmetszete.

Az 1. ábrán vázolt reaktorrendszer egy mély, bórtartalmú vízzel töltött 19 kádból áll, melynek fenekére le van eresztve az 1 reaktormag. A hűtővíz a 20 térből indul, átfolyik az 1 reaktormagon, és felemelkedik a 2 gyűrűs csatornában. Az emelkedő vízoszlop csökkenő nyomása miatt abból gőz válik ki. A 2 gyűrűs csatorna felső végén a vizet és gőzt szétválasztják. A gőz a 3 kondenzátorba kerül, ahol hasznos hőjét leadja. A vízhányad és a lefolyó kondenzátum a 4 kondenzedényben összegyűlik, ahonnan az 5 visszafolyócsövön keresztül az 1 reaktormag alatti 20 térbe folyik. A hűtővíz körfolyamatot a 2 gyűrűs csatornában lévő víz-gőzkeverék és az 5 visszafolyócsőben lévő víz fajsúlykülönbsége tartja fenn. A hűtő primerkörés a vizes 19 kád közti nyomást a 21 összekötő egyenlíti ki.

A 2. ábrán látható módon a 2 gyűrűs csatorna és az 1 reaktormag külső burkolata kettősfalú, és kívülről szigetelt. A kettős fal közti 9 tér lefelé, a 19 kád felé nyitott. A 2 gyűrűs csatornából a közbülső 9 téren át a 22 hőcserélőben leadott hő fejleszti a gőzt. Az itt képződött gőz a 21 összekötőn át a 3 kondenzátorba kerül. Amennyiben a primer körben túl sok víz van, úgy ez a 4 kondenzedény túlfolyóján kifolyik. A túlfolyó víz a primer kört a 21 összekötőn át elhagyja. A túlfolyó víz bórtartalma megfelel a primer kör közepes koncentrációjának. Mivel a bórmentes gőz részben a 19 kádban lévő vízből képződik, a túlfolyás ezzel szemben bórtartalmú, a primer kör állandóan tisztul, azaz bórtartalma csökken. Ez a reakció, és a reaktorteljesítmény fokozását eredményezi, míg magas hőmérsékletnél az 1 reaktormag a negatív neutronelnyelő hőmérsékleti tényező által a teljesítményt stabilizálja. Mivel a gőzképződés állandó, a reaktorteljesítmény állandóan nő, míg a képződött gőzmenynyiség a kondenzátorból már nem vezethető el. A többletgőz a 21 összekötőn át az alatta lévő 23 harang vízszintjét visszanyomja, míg a 6 úszó süllyedni kezd és a 7 szelepen és a 8 összekötőcsövön át a bórtartalmú víz útját a reaktor alatti 20 térben szabaddá teszi. A bértartalom növekedése csökkenti a reakciót, és ezáltal a reaktorteljesítményt. Állandósult esetben a 19 kádból a primer körbe bekerülő gőz és víz egyensúlyt tart. Teljesítményigény változáskor változik a 3 kondenzátorban lecsapódó gőz mennyisége. Ilyen esetben az egyensúly vagy a gőzmennyiség, vagy a vízmennyiség javára tolódik el, míg a kívánt teljesítmény beáll.

A primer kör 2 gyűrűs csatornájában felszálló forróvíz és a 2 gyűrűs csatorna dupla 9 terében lévő köpenyáramlás közti 22 hőcserélő részleteit a 3. ábra szemlélteti. A reaktormagban felhevített víz a 22 hőcserélő 11 csöveibe jut, onnan a villamos 10 fűtőtestbe kerül, annak rúdjai között felszáll, majd ismét a 22 hőcserélő 11 csövein át a 2 gyűrűs csatornába kerül. A villamos 10 fűtőtest feladata a primerkör indításakor azt melegítve a

-4Ί

HU 202 330 Β keringést megindítani. A bórtartalmú víz a 19 káddal szemközti nyitott 12a csőcsonkokból a 22 hőcserélőbe, innen a 10 fűtőtestbe folyik, ennek rúdjai között felszáll, ismét a 10 fűtőtestbe kerül és a 22 hőcserélő 11 csövei között eléri a 9 teret, ahol felszáll és elgőzölög. A köpenyáram gőzhányada a 23 harangban a víztől szétválik. A bórtartalmú vizet a 13 összekötőcsövön át belépő 12a csőcsonkba visszavezetik.

A villamos 10 és 12 fűtőtest feladata a reaktor indításakor a köpenyáramlást szabályozni, és addig gőzt fejleszteni, míg a primer áramkör kellően megtisztul és a reaktor által történő gőzfejlesztés beindul. Mindkét 10 és 12 fűtőtest felülről kiemelhető, és a 22 hőcserélő megfelelő nyílásába besüllyeszthető. A vízzel telt 19 káddal szemben való tömítés saját súlyuk révén történik.

A 3 kondenzátor a 2. ábrán látható módon egy 14 vízgyűjtő és egy 15 gőzgyűjtő közti függőleges csőkötegből áll. A függőleges csőkötegben egy víz-gőzkeverék képződik, ami a 15 gőzgyűjtő felé emelkedik. A vízhányadot innen a 14 vízgyűjtő felé visszavezetik. A gőzhányadot a 24 vezetéken keresztül az 1. ábra szerint a vízzel telt 19 kád betonfalán át a 16 hőcserélőhöz vezetik. A hagyományos 16 hőcserélő U csöveiben kering a távfűtés fűtővize. A fűtővizet ezen csövek külső felületén kondenzálódó gőz hevíti. A kondenzvizet a 15 gőzgyűjtőhöz visszavezetik, ahol az a vízhányaddal keveredik.

A primer kör összes alkotóeleme a 19 kádban levő vízzel szemben hőtechnikailag szigetelt. Annak megelőzésére, hogy a hőveszteségek ellenére a 19 kádban levő víz túlzott felmelegedését elkerüljék, a felhevült vizet a 18 vízhűtőbe vezetik. A 18 vízhűtő egy lefelé nyitott harang alatt helyezkedik el. Ez a 19 kád hideg vizével együtt vészhűtőként működik. Ebből a célból a 17 összekötőcső a 3 kondenzátor felső részét összeköti a 18 vízhűtővel. A17 összekötőcső a szabad 27 vízszint alatt a 23 harang alá merül.

A 27 vizszint a 23 harang alatti nyitott térben a reaktor teljesítményszabályozás szerinti normál üzemében a 28 szabályozási tartományon belül marad. A 17 összekötőcső a 28 szabályozási tartomány alsó határa alá merül úgy, hogy a 29 csőkönyök normál üzemben mindig víz alatt van.

Másrészt az 1 reaktormag alatti 20 tér egy 25 összekötőcső által a 19 káddal össze van kötve. Ez a 25 összekötőcső a gőztélben a 23 harang alatt olyan magasra emelkedik, hogy a 26 csőkönyök normál üzemben a 27 vízszint 28 szabályozási tartományának felső határa fölé kerül.

A gőz túltermelése következtében süllyed a 27 vízszint, és a 17 összekötőcsőben a gőz útja szabaddá válik. A gőz a 3 kondenzátorból a 18 vízhűtőbe áramlik. Ennek következtében a 3 kondenzátorban lévő nyomás a statikus, 27 vízszintnek megfelelő nyomásról a sokkal alacsonyabb, vészhűtőben levő nyomás értékére süllyed. Ezáltal egy szívóhatás következtében a 27 vízszint emelkedik, és a 19 kádban levő víz a 13 összekötőcsövön és a 21 összekötőn át a primer rendszerbe áramlik.

Az emelkedő 27 vízszint elárasztja a 26 csőkönyököt, így a 26 csőkönyökben a gőzpárna egyrészt a kondenzáció miatt eltűnik, másrészt a szívóhatás az ellenállását legyőzi, így a 19 kád vizének útja a 25 összekötőcsőn át a reaktor alatti 20 térhez szabaddá válik. A beáramló bórtartalmú víz leállítja a reaktorban a fűtést, ugyanakkor segíti a hűtést. A megmaradó, a reaktor utófűlése miatt képződő gőz a 18 vízhűtőben kondenzálódik, míg a 3 kondenzátorban az emelkedő vízszint a 17 összekötőcső beömlő nyílását elárasztja. Ezt követőleg beáll az egyensúly. Az 1 reaktormag hője a kondenzálódó gőzzel a 3 kondenzátor falára kerül, majd innen a tökéletlen hőszigetelés miatt hőveszteségként a 19 kád vizébe kerül. Egyidejűleg a hőmennyiség egy részét a kád vizének természetes cirkulációja a primer körből elszállítja. Egyúttal a 19 kád vize a 25 összekötőcsövön keresztül az 1 reaktormag alatti 20 térbe ömlik, hűti és átfolyik az 1 reaktormagon, a 2 gyűrűs csatornába felszáll a 3 kondenzátorba és a primer kört a 21 összekötőn, 13 összekötőcsövön és 12a csőcsonkon keresztül elhagyja.

A 4. ábra az 1 reaktormag kialakítását ábrázolja. A primer kör hűtővíz az 1 reaktormag alatti 20 térből kiindulva átáramlik az 1 reaktormagon, a 22 hőcserélőn, és a 2 gyűrűs csatornában tovább áramlik. Az 1 reaktormag minden második fűtőeleme a 31 fenéklemezzel 30 támasztócsövek által össze van kötve. Ezeket a fűtőelemeket felülről a 32 tartórács tartja. A 32 tartórácáot a 34 emelőharang alsó szélével a 33 összekötőcső köti össze. Az 1 reaktormag közötte lévő fűtőelemeit alulról a 35 támasztórács tartja, továbbá felfelé a 37 fedélráccsal a tartócsövek által össze vannak kötve.

A 4. ábra bal oldala az 1 reaktormagot üzemi helyzetben ábrázolja. Itt a 34 emelőharang alsó széle központos vezetőcső 38 támasztógyúrűjére ül fel. Ezen a helyen a primer kör vizének a 19 kád vizével való keveredését egy gumitömítés akadályozza meg. A 35 támasztórács a gyűrűharang támasztógyűrűjén nyugszik. A 40 gyűrűharang az 1 reaktormag felé súlyát gáztöltete révén tartja.

Normál üzemben az 1 reaktormagban nem képződik gőz. A gőzképződés a 2 gyűrűs csatornában kezdődik. Ha valamilyen oknál fogva az 1 reaktormagban mégis gőz keletkezik, úgy az a 36 tartócsövek között a 37 fedélrácson át a 34 emelőharangba jut. Amennyiben annyi gőz képződik, hogy a 34 emelőharang feltelik, úgy a 34 emelőharanggal összekötött fűtőelemek a 36 tartócsövek közölt felemelkednek, mint az a 4. ábra középső részén látható. Egyidejűleg a 30 támasztócsövek a helyzetüket megtartó többi fűtőelem közé nyúlnak be. A 30 támasztó- és 36 tartócsöveket 41 bóracél burkolat fedi.

A 34 emelőharang kiemelésekor a 32 tartórácsot a 41 bóracél burkolattal fedett 36 tartócsövek között át kell csúsztatni. Ez a 6. ábrán látható. Hasonló módon tolódnak át a 30 támasztócsövek a 35 támasztórácson.

A 40 gyűrűharang lefelé nyitott. A gáztöltetet hajlékony csővezetéken vezetik alája. A 40 gyűrűharang felső végén lévő 42 szelepnyílást egy erős, acélból készült 43 golyó zárja le. Erős rázkódáskor ez a 43 golyó legördül a 42 szeiepnyílásiól, a gáztöltet kiszökik a 40 gyűrűharangból, és ez a rátámaszkodó fűtőelemekkel együtt lesüllyed. Mielőtt a süllyedés közben a 4. ábra jobb oldalán vázolt helyzetet elérné, a 43 golyót a 45 burkolóhenger szélén fennakadó 44 visszaállító elem eredeti helyzetébe visszavezeti és a 42 szelepnyílást újra lezárja.

A 31 fenéklemezt a 32 tartóráccsal az alsó 46 távtartócső köti össze. Hasonlóképpen a 35 támasztórácsot a fedélráccsal a felső 47 távtartócső köti össze. Az alsó és felső 46 és 47 távtartócsövek, valamint a 33 összekötőcsövek az 1 reaktormag körüli elrendezését az 5. ábra mutatja. Ennek részletei a 7. ábrán láthatók.

A 8. ábra az 1 reaktor magüzemi helyzetét ábrázolja

HU 202 330 Β az emelést megkönnyítő 48 láncfeszítéssel és 49 ellensúlyokkal. Ha az 1 reaktormagot felemelik, akkor a 34 emelőharang az 50 emelőművel összekapcsolódik és az 1 reaktormag felfelé az 52 védőfedél 51 bemélyedésébe kerül. Az 1 reaktormagot ebben a helyzetében az 53 tolóajtó biztosítja. Az 52 védőfedelet oldalra, az 55 bemélyedésbe beállított 54 szállítóedény fölé tolják. Az 1 reaktormag 54 szállítóedénybe helyezése után a 34 emelőharangot a 33 összekötőcsövekkel a reaktorról leoldják, és az 52 védőfedelet visszatolják, míg az 56 bemélyedés az 57 fedéllel a szállítóedény fölé kerül. Az 58 emelőmű által az 57 fedelet az 54 szállítóedényre helyezik, és ott rögzítik.

Az 1 reaktormag átrakása közben a hűtőfolyadék szintje az 59 normál szintről a 60 rakodási szintre emelkedik. Ez megkönnyíti a reaktor hűtését a védőfedélen lévő 61 nyílásokon keresztül történő természetes cirkuláció által.

A találmány fontos felhasználási területe távfűtő rendszerek hőellátása hordozható magreaktorral előállított hőenergiával.

Claims (22)

1. Eljárás hőenergia passzív átadására magreaktorból íogyasztóhálózatnak a reaktorteljesítmény önműködő szabályozásával, önműködő vészleállítással és vészhűtési üzemmódra történő áttéréssel, ahol a magreaktor oldott neutront elnyelő vízzel telt kádba van süllyesztve, a kád vizétől különválasztott hűtővizet egy primer körben a magreaktoron át reaktormag alatti térből felfelé gyűrűs csatornában vezetjük, a gyűrűs csatorna felső végén a növekvő hidrosztatikai nyomás következtében kivált gőzt a víztől egy kondenzátorban elválasztjuk, és a gőz hőtartalmát fűtési célra hasznosítjuk, azzal jellemezve, hogy a reaktorteljesítmény szabályozását, vészleállítást és/vagy a magreaktor vészhűtésére való áttérést csupán a vízzel töltött kád (19) vízszintjének (27) és a vízszint (27) felett mért kondenzációs nyomás passzív komponensének felhasználásával hajtjuk végre, miközben a kád (19) vízszintjét (27) a kondenzátor (3) gőztercvel egyensúlyt tartó állapot felvételére önműködően változni hagyjuk. (1984.09.05.)

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gyűrűs csatorna (2) felső végén lévő kondenzátorban (3) a víztől leválasztott gőzből hasznos hőt nyerünk, a kondenzvizet az előzőleg gőztől leválasztott vízzel összekeverve egy kondenzedcnyben (4) gyűjtjük össze és egy reaktor alatti térbe (20) vezetjük vissza, eközben a reaktort hűtő primer körben a körfolyamatot a felszálló és ejtő vezetékben lévő anyag fajsúlykülönbsége által létrehozott természetes cirkulációjával tartjuk fent, továbbá a vízzel töltött kád (19) és a primer kör közti nyomást a kondenzcdény (4) szintjére úgy egyenlítjük ki, hogy a primer kör kondenzációs nyomásának kiegyenlítésére törekedve a vízzel töltött kádban (19) a vízszintet (27) a kondenzátor (3) gőzterével egyensúlyban egy szabályozási tartományban (28) szabadon változni hagyjuk. (1984.09.05.)

3. Az 1. vagy 2. igénypontok szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reaktorteljesítmény szabályozását a hűtővízben oldott neutront elnyelő anyag mennyiségének változtatásával biztosítjuk, miközben a reakció változását a fűtőelemek negatív neutronelnyelő hőmérsék6 leti tényezője által akképpen kompenzáljuk, hogy megváltozott hőmérséklet és teljesítmény esetén újabb egyensúlyi állapotot állítunk be. (1984.09.05.)

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kondenzátor (3) gőzterének felső részéből összekötőcsöveket (17) vezetünk először lefelé a vízszint (27) alá, majd ismét felfelé vezetve azokat a hideg vízzel telt vízhűtőbe (18) torkolhatjuk olyképpen, hogy gőz túltermelés esetén a gőzt normál esetben a vízzel telt alsó csőkönyöktől (29) felfelé térítve kondenzáltatjuk, ezáltal a kondenzátor (3) nyomáscsökkenése következtében a kiegyenlítő vízszint (27) emelkedése miatt a primer kör kondenzátorába (3) a vízhűtőből (18) vizet szívatunk be, és az ott lévő kondenzátumot a primer kör vizével keverve a reaktormag (1) egyidejű vészhűtésére alkalmazzuk, továbbá a reaktormag (1) reakcióját neutronelnyelő anyag mennyiségének növelésével erősen csökkentve, a reaktormagban (1) pedig a hőtermelést megszakítjuk. (1984.11.08.)

5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gőztúltermelést követő vészhűtés alatt a kádból (19) vizet vezetünk közvetlenül a reaktormag (1) alatti térbe összekötő csövön (25) át, az összekötő cső (25) víszintje (27) fölé emelkedő csőkönyökén (26) keresztül visszafordítva, miközben a bordázott csőkönyök (26) bordáin lecsapódó gőzzel a bordázott csőkönyököt (26) felhevítjük és belsejében gőzt fejlesztünk, az így képződött gőzpárával a kád (19) vizét a primer kör vizétől addig elválasztjuk, amíg a vészhűtés beindulásával a szívóhatás annak hidrosztatikai nyomását legyőzve a kád (19) vizének útját a reaktormaghoz (1) szabaddá nem teszi, és a kondenzátorban (3) a vészhűtés miatt megemelkedett vízszint (27) nyugalmi helyzete után a gőzt csatlakoztató összekötőcső (17) ismételt elzáródását követően a rcaktormag (1) kiegészítő hűtését hozzuk létre azáltal, hogy a vízhűtőből (18) természetes cirkulációval a hideg vizet továbbra is a közvetlenül a reaktormaghoz (1) vezetjük, amelyet felmelegedése és a gyűrűs csatornában (2) való felszállása után nyomását kiegyenlítve a primer körből, mégpedig a reaktormag (1) körüli térből (20), a kondenzátoron (3), a kondenzedényen (4) továbbá egy visszafolyó csövön (5) keresztül ismét kivezetjük, és ezáltal utólagos hőelvezetést végzünk. (1984.11.08.)

6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a primer körhöz fűtőtestekkel (10, 12) előállított gőzt vezetünk, hogy a primer kört felmelegítsük és keringésbe hozzuk, amíg a kondenzátorban (3) összegyűlt gőz a vízszintet (27) a primer körben olyannyira lesüllyeszti, hogy a kád (19) vizének természetes cirkulációját a reaktoron át megszakítjuk, és addig szüneteltetjük, amíg a hűtő printerkor vizét gőzhozzávezetés útján a bértartalomtól annyira megtisztítjuk, hogy a reaktor működését beindítva azt normál teljesítményszabályozással üzemeltethetjük. (1984.11. 08.)

7. Az 5. vagy 6. igénypontok szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kondenzátor (3) hűtését csak akkor indítjuk el, amikor a süllyedő vízszint (27) felülről a normál üzemmódnak megfelelő magasságot megközelíti, miközben a kondenzátor (3) hűtését az indítási gőztermelés hőteljesítményének megfelelően választjuk meg, és a vízszint (27) finom szabályozását a hőteljesítmény alapján végezzük, amíg a reaktorban a primer kör vizének megfelelő tisztítása után újból hőt kezdünk el termelni, majd a tovább süllyedő vízszinttel finomsza-611

HU 202 330 Β bályozás útján a gőztermelés villamos teljesítményét a normál üzemmódnak megfelelő értékre csökkentjük, és ezzel az igényeknek megfelelő teljesítmény elérését a normál reaktorszabályozással kezdjük meg. (1984.11.08.)

8. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reaktorteljesítmény növelésére a kád (19) vizéből gőzt fejlesztünk, amelyet a primer kör kondenzátorához (3) vezetve vízzé kondenzálunk, és ezáltal a primer körben oldott neutront elnyelő anyag átlagos koncentrációját csökkentjük, továbbá a reaktor teljesítményét a kád (19) vizéből a primer körhöz vezetett neutront elnyelő anyag mennyiségének növelésével lecsökkentjük, azáltal, hogy a kád (19) vizében a neutront elnyelő anyag koncentrációját a primer körénél magasabb értéken tartjuk. (1984.09. 05.)

9. A 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kád (19) vizéből való gőzképződést a reaktormagból (1) nyert hővel fejlesszük azáltal, hogy erre a célra a primer kör hőjét használjuk fel. (1984.09.05.)

10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kád (19) vizének primer körbe való vezetését önműködően szabályozzuk. (1984.09.05.)

11. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kád (19) vizének primer körbe való vezetését azáltal szabályozzuk, hogy a primer kör nyomáskiegyenlítő összekötőjének (21) vízszintjén (27) elhelyezett úszóval (6) a vízszint (27) változásának megfelelően a kád (19) vizének útját szelepen (7) és összekötőcsövön (8) keresztül a primer kör felé szabaddá tesszük, és nagyobb sebességű, ezáltal alacsonyabb nyomású helyre átfolyatjuk. (1984.09.05.)

12. A 7-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kondenzátor (3) gőztere és a környező kád (19) vize közti nyomásváltozást egy membrán közvetítésével a szelep (7) helyzetére visszük át, és a kád (19) vizének összekötő csövön (8) keresztül a primer körhöz való vezetését ezáltal szabályozzuk. (1984.09.05.)

13. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a primer kör kondenzátorának (3) hasznos hőjét egy közbenső körfolyamon keresztül a fogyasztóhálózat hőcserélőjéhez (16) adjuk át. (1984.09.05.)

14. A13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a közbenső körfolyamatot egy hőátvitelt önműködően végrehajtó, a primer körhöz kapcsolt körfolyamatként alakítjuk ki, miközben a primer kör kondenzátorát (3) egyúttal a szekunder kör elpárologtatójául választjuk meg, továbbá az előállított gőzt egy magasabban elhelyezett hőcserélőbe (16) vezetjük, ahonnan a fogyasztóhálózatnak történt hőleadás után a kondenzátumot az elpárologtatóhoz visszavezetjük. (1984.09.05.)

15. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a primer körből szekunder körbe történő hőátadás egy részét a kondenzátor (3) keverőterében a keverék közvetlen utóhűtésével végezzük. (1984.09.05.)

16. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kád (19) vizének hőveszteségét egy termoszifont képező összekötőcsőbe (17) elvezetjük, és a környezetnek leadjuk. (1984.09.05.)

17. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hűtőközeget egy alsó térből (20) a reaktormaghoz (1) vezetjük, azon átáramolva egy reaktormag (1) feletti felső térbe juttatjuk, és a reaktormag (1) fűtőelemeit a felső téren át egy fedélraccsal (37) és az alsó téren (20) át egy fenéklemezzel (31) úgy kötjük össze, hogy a fenéklemez (31) fedélrácshoz (37) való közeledésekor a fűtőelemeket egymástól eltávolítjuk, és neutront elnyelő bóracél burkolattal (41) ellátott támasztócsöveket (30) és tartócsöveket (36) tolunk a fűtőelemek közé, és ezzel magreakció szempontjából veszélytelen helyzetet képezünk. (1984.12.21.)

18. A17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reaktormag (1) széttolását a felső fedélraccsal (37) összekötött fűtőelemek lesüllyesztése során a tartócsövek (36) rázkódása esetén biztonsági szempontból beépített szeleppel (42) és azt nyitó vagy záró golyóval (43) védjük. (1984. 12. 21.)

19. A18. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lartócsövet (36) gázzal töltött úszóként (6) képezzük ki, a szelepnyílás (42) megfelelő nyitásával a gáztöltetet az úszóból (6) elszökni hagyjuk, miközben a szelepnyílások (42) önműködő kinyitását rázkódás esetén a szelep nyílását (42) záró tömör golyó (43) kör alakú szelepünkről való legördülés útján valósítjuk meg. (1984.12.21.)

20. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reaktormag (1) széttolását az alsó fenéklemezzcl (31) összekötött emelőharang (34) megemelésével végezzük azáltal, hogy az emelőharang (34) alá többletgőzt juttatunk. (1984. 12. 21.)

21. A17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alsó fenéklemez (31) felemelésével a reaktormagot (1) szállítás szempontjából veszélytelen helyzetbe hozzuk, a kádból (19) kiemeljük, és egy szállítóedénybe (54) süllyesztve központi helyre visszük, ahol a fűtőelemcserét elvégezzük. (1984. 12.21.)

22. A 21. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kádat (19) egy alulról hozzáférhető bemélyedéssel (51) ellátott eltolható védőfedéllel (52) látjuk el, a reaktormagot (1) ebbe beemeljük, és a védőfedéllel (52) együtt oldalirányban a szállítóedény (54) fölé tolva abba beleengedjük, a szállítóedény (54) tetejét a védőfedél (52) ismételt eltolásával a szállítóedényre (54) helyezzük, miközben a reaktormagot (1) ezen művelet minden fázisában a külső behatásoktól a biztonsági előírásoknak megfelelően tökéletesen védjük. (1984.12.21.)