RU170429U1

RU170429U1 - Насос погружного типа для перекачки тяжелых жидкометаллических теплоносителей

Info

Publication number: RU170429U1
Application number: RU2016146755U
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Безносов; Павел Андреевич Боков; Татьяна Александровна Бокова; Владимир Анатольевич Разин
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2017-04-25

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к ядерной технике, в частности к насосному оборудованию, и может быть использована в реакторных установках с жидкометаллическим охлаждением.Решаемая задача - повышение безопасности насоса и контура жидкометаллического теплоносителя в целом и упрощение их эксплуатации в аварийных ситуациях.Технический результат – исключение или существенное уменьшение вероятности аварийного поступления («заброса») свинцового или свинец-висмутового теплоносителя в зазор между валом циркуляционного насоса и элементом его крышки.Технический результат достигается тем, что в насосе погружного типа для перекачки тяжелых жидкометаллических теплоносителей ядерных реакторов, содержащем корпус, в котором на верхнем подшипнике качения, расположенном выше уровня жидкого металла, на элементе крышки насоса и нижнем подшипнике скольжения, расположенном под уровнем жидкого металла, установлен вал с закрепленным на нем рабочим колесом, на верхнем участке вала под крышкой, содержащей зазор между валом и элементом крышки - стаканом, установлен отбойник теплоносителя с радиальными лопатками.Применение предлагаемого технического решения позволит:– исключить или существенно уменьшить вероятность с замедлением поступления жидкометаллического теплоносителя в газовый зазор между элементами крышки насоса и вращающегося вала;– исключить сложные, трудоемкие, длительные и дорогостоящие операции по удалению застывшего теплоносителя из газового зазора между валом и элементами крышки насоса.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к ядерной технике, в частности к насосному оборудованию, и может быть использована в реакторных установках с жидкометаллическим охлаждением.

Известен насос погружного типа для перекачки тяжелых жидкометаллических теплоносителей ядерных реакторов, содержащий корпус, в котором на верхнем подшипнике качения, расположенном выше уровня жидкого металла на элементе крышки насоса и нижнем подшипнике скольжения, расположенном под уровнем жидкого металла, установлен вал с закрепленным на нем рабочим колесом, в корпусе нижнего подшипника скольжения выполнена прилегающая к валу продольная камера, сообщенная посредством каналов в верхней части с входной и в нижней части с входной кольцевыми камерами, на выходе из которых расположены кольцевые выточки, а выше выходной кольцевой камеры выполнена несущая камера, также сообщенная с выходной кольцевой камерой и продольной камерой: на элементы нижнего радиального подшипника нанесены антифрикционные оксидные покрытия. (Полезная модель РФ. RU 153798, опубл. 10.08.2015 г. Бюл. №22).

Недостатком данного технического решения, применительно к реакторным установкам с тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями, являет возможность аварийного поступления («заброса») теплоносителя в зазор между валом насоса и элементом его крышки, на которой закреплен верхний подшипник качения. Такое аварийное поступление радиоактивного свинец-висмутового теплоносителя из реакторного контура через указанный зазор в окружающее помещение имело место на отечественной транспортной установки, а также неоднократно происходило в циркуляционных насосах стендов со свинцовым и свинец-висмутовым теплоносителем. Аварийное поступление жидкометаллического теплоносителя в зазор между валом насоса и элементом его крышки может происходить в случае аварийного локального возрастания свободного уровня теплоносителя в районе вала, например в аварийных ситуациях с поступлением воды, пара в реакторный контур в парогенераторе. При барботаже газа через слой теплоносителя при дегазации и технологических обработках контура теплоносителя и др.

При аварийных поступлениях теплоносителя в этот зазор он в нем застывает. Поэтому прекращение вращения вала насоса существенно затруднено или делается невозможным последующий запуск насоса. В случае поступления теплоносителя в зазор требуется длительные, потенциально опасные и дорогостоящие работы для удаления застывшего теплоносителя из этого кольцевого зазора размером порядка миллиметров.

Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.

Решаемая задача - повышение безопасности насоса и контура жидкометаллического теплоносителя в целом и упрощение их эксплуатации в аварийных ситуациях.

Технический результат – исключение или существенное уменьшение вероятности аварийного поступления («заброса») свинцового или свинец-висмутового теплоносителя в зазор между валом циркуляционного насоса и элементом его крышки.

Технический результат достигается тем, что в насосе погружного типа для перекачки тяжелых жидкометаллических теплоносителей ядерных реакторов, содержащем корпус, в котором на верхнем подшипнике качения, расположенном выше уровня жидкого металла, на элементе крышки насоса и нижнем подшипнике скольжения, расположенном под уровнем жидкого металла, установлен вал с закрепленным на нем рабочим колесом, на верхнем участке вала под крышкой, содержащей зазор между валом и элементом крышки - стаканом, установлен отбойник теплоносителя с радиальными лопатками.

Предлагаемое решение приведено на чертеже(фиг. 1 и 2).

В корпусе 1 насоса наружного типа выше свободного уровня жидкого металла 2 располагается газовая камера 3. Под уровнем 2 находился перекачиваемый тяжелый жидкометаллический теплоноситель 4. В корпусе установлен вал 5 с закрепленным на нем, на нижнем участке рабочим колесом (условно не показано). Сверху корпус насоса закрыт крышкой 6 со стаканом 7. Между валом 5 и стаканом 7 расположен кольцевой зазор 8, заполненный защитным газом. На валу 5 в газовой камере 3 под крышкой 6 установлены верхний и нижний отбойники теплоносителя 9 и 10 с радиальными лопатками. Отбойник 11 выполнен их двух половин, установленных и фиксируемых на валу болтами с гайками.

Работа осуществляется следующим образом. При нормальной работе реакторной установки насос перекачивает тяжелый жидкометаллический теплоноситель по реакторному контуру. Вал 5 с установленным на нем рабочим колесом вращается и обеспечивает подачу и напор насоса.

В случае аварийной ситуации «межконтурная неплотность парогенератора», поступающие в объем тяжелого теплоносителя вода и пар, вытесняют часть объема теплоносителя, находящегося в контуре, при этом происходит подъем свободного уровня теплоносителя, а также возможен разрыв газовых пузырей на свободной поверхности теплоносителя 2.

Подъем свободного уровня теплоносителя или разрыв газовых пузырей в районе вала насоса возможен также при технологических обработках контура и теплоносителя с вводом в объем теплоносителя газовых и газопаровых смесей. Поднимающийся уровень теплоносителя и поднимающиеся в газовый объем локальные объемы теплоносителя вступают в силовой контакт с лопатками верхнего и нижнего отбойников 11. Локальные объемы теплоносителя отбрасываются к стенкам корпуса 1, исключая или существенно уменьшая вероятность поступления жидкометаллического теплоносителя в зазор 8 с последующим его замерзанием в этом зазоре. Удаление застывшего в зазоре 8 теплоносителя является сложной, трудоемкой, длительной и дорогостоящей операцией.

В процессе локализации аварийной ситуации, вызывающей подъем свободного уровня теплоносителя в контуре и последующее опускание, он выходит из силового контакта с отбойником. Работа насоса возвращается в исходное состояние.

Таблица зависимостей характеристик насоса от числа лопаток рабочего колеса (t=450°С, n=1100 об/мин)

Число лопаток (n, шт.)	Угол установки лопатки (оптимальный, градус)	Напор насоса Н (м.ст. Pb)	Расход свинцового теплоносителя G (м³/ч)	КПД насоса Ƞ (%)
3	22	0,9	173	25,0
4	28	1,2	190	17,0
6	28	0,8	176	12,0
8	22	1,0	196	24,0

Применение предлагаемого технического решения позволит:

– исключить или существенно уменьшить вероятность с замедлением поступления жидкометаллического теплоносителя в газовый зазор между элементами крышки насоса и вращающегося вала;

– исключить сложные, трудоемкие, длительные и дорогостоящие операции по удалению застывшего теплоносителя из газового зазора между валом и элементами крышки насоса.

Анализ аналогов показывает, что предлагаемое решение соответствует критерию «новизна». Проведение испытания на опытном образце насоса, перекачивающего свинцовый теплоноситель, подтверждает его промышленную применяемость.

Claims

Насос погружного типа для перекачки тяжелых жидкометаллических теплоносителей ядерных реакторов, содержащий корпус, в котором на верхнем подшипнике качения, расположенном выше уровня жидкого металла, на элементе крышки насоса и нижнем подшипнике скольжения, расположенном на уровне жидкого металла, установлен вал с закрепленным на нем рабочим колесом на верхнем участке вала под крышкой, содержащий зазор между валом и элементом крышки - стаканом, установлен отбойник теплоносителя с радиальными лопатками.