RU167923U1 - EMERGENCY HEAT REMOVAL SYSTEM - Google Patents
EMERGENCY HEAT REMOVAL SYSTEM Download PDFInfo
- Publication number
- RU167923U1 RU167923U1 RU2016130536U RU2016130536U RU167923U1 RU 167923 U1 RU167923 U1 RU 167923U1 RU 2016130536 U RU2016130536 U RU 2016130536U RU 2016130536 U RU2016130536 U RU 2016130536U RU 167923 U1 RU167923 U1 RU 167923U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- heat exchanger
- steam generator
- direct
- branch
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
- G21C15/18—Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat
-
- 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
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Предлагаемое техническое решение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано в системах аварийного расхолаживания ядерных реакторов без потребления внешних источников энергии. Технический результат, заключающийся в повышении надежности работы системы аварийного отвода тепла и реакторной установки в целом с дополнительным уменьшением ее габаритных характеристик, достигается за счет того, что между прямоточным парогенератором и водяным теплообменником размещен струйный насос, рабочее сопло которого подключено к выходу циркуляционного насоса, напорная камера - к выходу водяного теплообменника, а диффузор -к входу прямоточного парогенератора.The proposed technical solution relates to the field of nuclear energy and can be used in emergency cooldown systems of nuclear reactors without the consumption of external energy sources. The technical result, which consists in increasing the reliability of the emergency heat removal system and the reactor installation as a whole with an additional decrease in its overall characteristics, is achieved due to the fact that a jet pump is placed between the direct-flow steam generator and the water heat exchanger, the working nozzle of which is connected to the output of the circulation pump, the chamber - to the outlet of the water heat exchanger, and the diffuser - to the inlet of the direct-flow steam generator.
Description
Предлагаемое техническое решение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано в системах аварийного расхолаживания ядерных реакторов без потребления внешних источников энергии.The proposed technical solution relates to the field of nuclear energy and can be used in emergency cooldown systems of nuclear reactors without the consumption of external energy sources.
Известна система аварийного расхолаживания ядерных реакторов (патент RU №52245 от 12.07.2005, G21C 15/18), в которой отвод остаточных тепловыделений от активной зоны осуществляется через промежуточный контур с воздушным теплообменником. Избыточное давление в промежуточном контуре поддерживается с помощью компенсационного баллона с газом, а остаточные тепловыделения отводятся последовательно через воздушный теплообменник, затем через водяной теплообменник. Замерзание воздушного теплообменника в режиме ожидания предотвращается его осушением со стороны промежуточного контура.A known emergency cooldown system for nuclear reactors (patent RU No. 52245 of 12.07.2005, G21C 15/18), in which the removal of residual heat from the core is carried out through an intermediate circuit with an air heat exchanger. The overpressure in the intermediate circuit is maintained by means of a compensating gas cylinder, and the residual heat is removed sequentially through an air heat exchanger, then through a water heat exchanger. Freezing of the air heat exchanger in standby mode is prevented by drainage from the intermediate circuit.
Недостатком такой системы является ограниченный диапазон работы по температуре первого контура. Система работает эффективно в двухфазном режиме (пар-вода) циркуляции промежуточного контура. При понижении температуры первого контура система переходит в режим однофазной циркуляции. При этом газ, имеющийся в промежуточном контуре, собирается в верхней части контура и разрывает циркуляцию, полностью прекращая отвод тепла.The disadvantage of this system is the limited temperature range of the primary circuit. The system works efficiently in a two-phase mode (steam-water) of the intermediate circuit circulation. When the temperature of the primary circuit decreases, the system goes into single-phase circulation mode. In this case, the gas available in the intermediate circuit is collected in the upper part of the circuit and breaks the circulation, completely stopping heat dissipation.
Известна система аварийного расхолаживания (RU №109898 от 27.10.2011, G21C 15/18), содержащая прямоточный парогенератор, который имеет паровую и водяную ветки, емкость запаса воды, водяной теплообменник, воздушный теплообменник, подключенный параллельно паровой ветке системы, который имеет теплопередающую поверхность, обеспечивающую отвод остаточных тепловыделений после исчерпания запасов воды на испарение, что позволяет существенно уменьшить размеры воздушного теплообменника и объем запасов воды, обеспечить устойчивый отвод тепла в пассивном режиме от прямоточного парогенератора неограниченное время в широком диапазоне температур первого контура и обеспечить отвод тепла в случае отказа воздушного теплообменника. Недостатком такой системы является необходимость размещения водяного теплообменника, расположенного в баке с запасом выпариваемой воды, выше парогенератора с целью организации естественной циркуляции. Это усложняет проектирование, строительство, обслуживание, эксплуатацию и осуществление мероприятий по управлению авариями. При судовом исполнении данной системы повышается центр масс судна (плавучая АЭС, атомный ледокол и др.), что ухудшает его остойчивость и мореходность.A known emergency cooling system (RU No. 109898 of 10.27.2011, G21C 15/18), containing a direct-flow steam generator that has a steam and water branches, a water storage capacity, a water heat exchanger, an air heat exchanger connected in parallel with the steam branch of the system, which has a heat transfer surface ensuring the removal of residual heat after exhaustion of water reserves for evaporation, which allows to significantly reduce the size of the air heat exchanger and the volume of water reserves, to ensure stable heat removal in the passive bench-flow steam generator from an unlimited time in the first loop wide range of temperatures and provide heat dissipation in the event of failure of the air heat exchanger. The disadvantage of this system is the need to place a water heat exchanger located in the tank with a supply of evaporated water above the steam generator in order to organize natural circulation. This complicates the design, construction, maintenance, operation and implementation of accident management measures. During the ship's execution of this system, the center of mass of the vessel (floating nuclear power plant, nuclear icebreaker, etc.) rises, which affects its stability and seaworthiness.
Наиболее близким техническим решением является система аварийного отвода тепла (RU №152416 от 30.09.2014, G21C 15/18), содержащая прямоточный парогенератор, соединенный паровой и водяной ветками с емкостью запаса воды, водяной теплообменник, воздушный теплообменник, который подводящей веткой и отводящей веткой соединен с емкостью запаса воды. Кроме того, на водяной ветке между емкостью запаса воды и водяным теплообменником установлен запорный клапан, который выполнен с возможностью параллельного подключения к нему дроссельного элемента, между прямоточным парогенератором и водяным теплообменником размещен циркуляционный насос. Недостатком такой системы является необходимость преодолевать гидравлическое сопротивление остановленного циркуляционного насоса в режиме работы с естественной циркуляцией теплоносителя. Это приводит к тому, что для компенсации данных потерь необходимо увеличивать величину превышения емкости запаса воды над прямоточным парогенератором контура, уменьшать величину заглубления водяного теплообменника над прямоточным парогенератором, а также увеличивать диаметры проходных сечений паровой и водяной веток, соединяющих емкость запаса воды с прямоточным парогенератором.The closest technical solution is the emergency heat removal system (RU No. 152416 dated 09/30/2014, G21C 15/18), containing a direct-flow steam generator connected by a steam and water branches with a water storage capacity, a water heat exchanger, an air heat exchanger, which is a supply branch and a branch branch connected to a water storage tank. In addition, a shutoff valve is installed on the water branch between the water supply tank and the water heat exchanger, which is configured to parallelly connect a throttle element to it, and a circulation pump is placed between the direct-flow steam generator and the water heat exchanger. The disadvantage of this system is the need to overcome the hydraulic resistance of the stopped circulation pump in the mode of operation with natural circulation of the coolant. This leads to the fact that in order to compensate for these losses, it is necessary to increase the excess of the water supply capacity over the direct-flow steam generator of the circuit, reduce the depth of the water heat exchanger over the direct-flow steam generator, and also increase the diameters of the flow sections of the steam and water branches connecting the water supply capacity to the direct-flow steam generator.
Технической задачей является создание системы аварийного отвода тепла, позволяющей одновременно обеспечить устойчивый отвод тепла неограниченное время в активном и пассивном режиме, с уменьшенной высотой контура системы, и диаметрами трасс без снижения уровня безотказности системы, за счет исключения циркуляционного насоса из тракта естественной циркуляции.The technical task is to create an emergency heat dissipation system, which simultaneously allows for stable heat dissipation for an unlimited time in active and passive mode, with a reduced height of the system circuit and route diameters without reducing the system failure level, by eliminating the circulation pump from the natural circulation path.
Решение поставленной задачи позволяет повысить надежность работы системы аварийного отвода тепла и реакторной установки в целом с дополнительным уменьшением ее габаритных характеристик.The solution of this problem allows to increase the reliability of the emergency heat removal system and the reactor installation as a whole with an additional decrease in its overall characteristics.
Задача решается тем, что в системе аварийного отвода тепла, содержащей прямоточный парогенератор, соединенный паровой и водяной ветками с емкостью запаса воды, водяной теплообменник, воздушный теплообменник, который подводящей и отводящей ветками трубопровода соединен с емкостью запаса воды, причем, на водяной ветке между емкостью запаса воды и водяным теплообменником установлен запорный клапан, который выполнен с возможностью параллельного подключения к нему дроссельного элемента, а между прямоточным парогенератором и водяным теплообменником размещен циркуляционный насос, при этом между прямоточным парогенератором и водяным теплообменником размещен струйный насос, рабочее сопло которого подключено к выходу циркуляционного насоса, напорная камера к выходу водяного теплообменника, а диффузор к входу прямоточного парогенератора.The problem is solved in that in an emergency heat removal system comprising a direct-flow steam generator connected by a steam and water branches to a water supply tank, a water heat exchanger, an air heat exchanger, which is connected to a supply water tank by an inlet and outlet pipe branch, moreover, on a water branch between the tank water supply and water heat exchanger a shut-off valve is installed, which is made with the possibility of parallel connection of a throttle element to it, and between the direct-flow steam generator and water heat a circulation pump is placed by the exchanger, while between the direct-flow steam generator and the water heat exchanger there is a jet pump, the working nozzle of which is connected to the output of the circulation pump, the pressure chamber to the output of the water heat exchanger, and the diffuser to the input of the direct-flow steam generator.
Сущность технического решения поясняется чертежом, где на фиг. схематично показана система аварийного отвода тепла.The essence of the technical solution is illustrated by the drawing, where in FIG. An emergency heat removal system is shown schematically.
Система состоит из прямоточного парогенератора 1, емкости запаса воды 2, воздушного теплообменника 3, водяного теплообменника 4, запорного клапана 5 и дроссельного элемента 6.The system consists of a once-through
Прямоточный парогенератор 1 соединен паровой веткой 7 с емкостью запаса воды 2. Водяной веткой 8 парогенератор 1 соединен через водяной теплообменник 4 с емкостью запаса воды 2. На водяной ветке 8 между емкостью запаса воды 2 и водяным теплообменником 4 расположен запорный клапан 5, параллельно к которому подключен дроссельный элемент 6.The direct-
Воздушный теплообменник 3 подводящей веткой 9 соединен с паровой полостью емкости запаса воды 2, а отводящей веткой 10 - с ее водяным объемом.The
На водяной ветке 8 между водяным теплообменником 4 и прямоточным парогенератором 1 установлен циркуляционный насос 11, который предназначен для дополнения пассивного режима расхолаживания активной циркуляцией. Так же на водяной ветке между прямоточным парогенератором 1 и водяным теплообменником 4 размещен струйный насос 12, рабочее сопло 13 которого подключено к выходу циркуляционного насоса 11, напорная камера 14 - к выходу водяного теплообменника 4 веткой 15, параллельной циркуляционному насосу 12, а диффузор 16 - ко входу прямоточного парогенератора 1. При полном обесточивании охлаждение будет происходить только за счет естественной циркуляции через струйный насос 12 и ветку 15, имеющие низкое гидравлическое сопротивление.A
К воздушному теплообменнику 3 подключен воздушный тракт 17, имеющий затворы 18.An
Система аварийного отвода тепла работает следующим образом.The emergency heat removal system operates as follows.
Исходно система аварийного отвода тепла подключена к прямоточному парогенератору 1 по пару, воде при закрытом запорном клапане 5 и находится в режиме ожидания, затворы 18 закрыты.Initially, the emergency heat removal system is connected to a once-through
Для предотвращения замерзания воздушного теплообменника 3 поддерживается расход через контур системы за счет подключенного параллельно запорному клапану 5 дроссельного элемента 6. Пар из парогенератора 1 поднимается по паровой ветви 7 в емкость с запасом воды 2, где частично конденсируется, а частично по подводящей ветви 9 поступает в воздушный теплообменник 3, охлаждается и его конденсат возвращается в емкость с запасом воды 2. Вода из емкости с запасом воды 2 через дроссельный элемент 6, водяной теплообменник 4, ветку 15, струйный насос 12 и водяную ветку трубопровода 8 поступает в парогенератор 1.To prevent freezing of the
При возникновении аварийной ситуации происходит пуск системы посредством открытия затворов 18 и запорного клапана 5. В системе развивается естественная циркуляция через воздушный теплообменник 3 и водяной теплообменник 4 за счет разности плотностей пара (пароводяной смеси), генерируемого в парогенераторе 1 и поступающего из емкости запаса воды 2 в паровую ветку 9, и конденсата на выходе из воздушного теплообменника 3.In the event of an emergency, the system starts up by opening the
Естественная циркуляция через водяной теплообменник 4 возникает за счет разности весов теплоносителя на опускном участке водяной ветки 8 и на соответствующем ей подъемном участке паровой ветки 7 контура. Отвод тепла в конечный поглотитель через воздушный теплообменник 3 и водяной теплообменник 4 осуществляется параллельно.Natural circulation through the
В случае аварийной ситуации, не связанной с полным обесточиванием, включение циркуляционного насоса 11 создает в струйном насосе 12 дополнительный напор, что позволяет увеличить расход циркуляции тракту естественной циркуляции через ветку 15 и обеспечить расхолаживание реактора до холодного состояния.In the event of an emergency that is not associated with a complete blackout, turning on the
Предлагаемое решение позволяет уменьшить высоту контура системы, заглубить расположение водяного теплообменника 4 и уменьшить диаметры трубопроводов веток циркуляции теплоносителя 7 и 8, а также повысить безотказность работы системы за счет исключения циркуляционного насоса 11 из тракта естественной циркуляции теплоносителя.The proposed solution allows to reduce the height of the system circuit, deepen the location of the
Следовательно, повышается надежность работы системы аварийного отвода тепла и реакторной установки в целом с дополнительным уменьшением ее габаритных характеристик.Therefore, the reliability of the emergency heat removal system and the reactor installation as a whole is increased with an additional decrease in its overall characteristics.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016130536U RU167923U1 (en) | 2016-07-25 | 2016-07-25 | EMERGENCY HEAT REMOVAL SYSTEM |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016130536U RU167923U1 (en) | 2016-07-25 | 2016-07-25 | EMERGENCY HEAT REMOVAL SYSTEM |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU167923U1 true RU167923U1 (en) | 2017-01-12 |
Family
ID=58451356
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016130536U RU167923U1 (en) | 2016-07-25 | 2016-07-25 | EMERGENCY HEAT REMOVAL SYSTEM |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU167923U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2771224C1 (en) * | 2021-04-12 | 2022-04-28 | Акционерное Общество "Ордена Ленина Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля" | Method for emergency cooling and shutdown of a high-temperature gas-cooled nuclear reactor of a space unit and apparatus for implementation thereof (variants) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU109898U1 (en) * | 2011-07-06 | 2011-10-27 | Открытое акционерное общество "Опытное Конструкторское Бюро Машиностроения имени И.И. Африкантова" (ОАО "ОКБМ Африкантов") | EMERGENCY COOLING SYSTEM |
US20140376679A1 (en) * | 2013-06-19 | 2014-12-25 | Korea Atomic Energy Research Institute | Cooling system of nuclear reactor containment structure |
RU152416U1 (en) * | 2014-09-30 | 2015-05-27 | Акционерное общество "Опытное Конструкторское Бюро Машиностроения имени И.И. Африкантова" (АО "ОКБМ Африкантов") | EMERGENCY HEAT REMOVAL SYSTEM |
CN104934082A (en) * | 2015-06-16 | 2015-09-23 | 中国核动力研究设计院 | Ocean thermotechnical environment simulation system with controllable temperature and pressure |
-
2016
- 2016-07-25 RU RU2016130536U patent/RU167923U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU109898U1 (en) * | 2011-07-06 | 2011-10-27 | Открытое акционерное общество "Опытное Конструкторское Бюро Машиностроения имени И.И. Африкантова" (ОАО "ОКБМ Африкантов") | EMERGENCY COOLING SYSTEM |
US20140376679A1 (en) * | 2013-06-19 | 2014-12-25 | Korea Atomic Energy Research Institute | Cooling system of nuclear reactor containment structure |
RU152416U1 (en) * | 2014-09-30 | 2015-05-27 | Акционерное общество "Опытное Конструкторское Бюро Машиностроения имени И.И. Африкантова" (АО "ОКБМ Африкантов") | EMERGENCY HEAT REMOVAL SYSTEM |
CN104934082A (en) * | 2015-06-16 | 2015-09-23 | 中国核动力研究设计院 | Ocean thermotechnical environment simulation system with controllable temperature and pressure |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2771224C1 (en) * | 2021-04-12 | 2022-04-28 | Акционерное Общество "Ордена Ленина Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля" | Method for emergency cooling and shutdown of a high-temperature gas-cooled nuclear reactor of a space unit and apparatus for implementation thereof (variants) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2954136C (en) | Containment cooling system and containment and reactor pressure vessel joint cooling system | |
CN103903659B (en) | Floating nuclear power plant Heat Discharging System of Chinese | |
RU152416U1 (en) | EMERGENCY HEAT REMOVAL SYSTEM | |
CA2937668C (en) | Reactor system with a lead-cooled fast reactor | |
WO2016078421A1 (en) | Passive safe cooling system | |
CN104733060A (en) | Passive residual heat removal system of marine nuclear power device | |
US10325688B2 (en) | Passive heat removal system for nuclear power plant | |
JP6305936B2 (en) | Underwater power generation module | |
CN104916334A (en) | Separated heat pipe type passive residual heat removal system for pressurized water reactor nuclear power plant | |
CN210837199U (en) | Waste heat discharge system and nuclear power system | |
KR20130000572A (en) | Apparatus for safety improvement of passive type emergency core cooling system with a safeguard vessel and method for heat transfer-function improvement using thereof | |
JP6203196B2 (en) | Power generation module | |
RU167923U1 (en) | EMERGENCY HEAT REMOVAL SYSTEM | |
RU111336U1 (en) | EMERGENCY COOLING SYSTEM WITH COMBINED HEAT EXCHANGER | |
CN204680390U (en) | Pressurized-water reactor nuclear power plant separate heat pipe formula Heat Discharging System of Chinese | |
CN203931516U (en) | A kind of Passive containment cooling system of applying phase-change heat transfer | |
RU2646859C2 (en) | Emergency heat removal system | |
JP6305935B2 (en) | Diving energy generation module | |
CN108447570B (en) | Marine reactor and secondary side passive waste heat discharging system thereof | |
CN112700893A (en) | Waste heat discharge system and method and nuclear power system | |
RU150816U1 (en) | EMERGENCY HEAT REMOVAL SYSTEM | |
RU109898U1 (en) | EMERGENCY COOLING SYSTEM | |
CN207489488U (en) | A kind of pressurized water reactor peculiar to vessel and its primary side non-kinetic residual heat removal system | |
JP6305937B2 (en) | Submersible or underwater power generation module | |
RU2668235C1 (en) | Emergency cooling system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170726 |