RU1804653C - Атомна станци - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени :-предложена атомна  станци , состо ща  из водо-вод - ного  дерного реактора с естественной циркул цией теплоносител , теплообменников первого-второго контура, выполненных в виде термоэлектрических генераторов, реактор и термоэлектрические генераторы заключены в защитный корпус, заполненный теплоносителем второго промежуточного контура, и третьего контура теплоснабжени , причем параллельно контуру теплоснабжени  на холодной нитке промежуточного контура подключен контур отвода избыточного тепла, включающий теплообменник отвода избыточного тепла и воздушный теплообменник, соединенный по второй стороне с атмосферой. При этом теплоносителем контура отвода избыточного тепла  вл етс  теплоноситель с температурой насыщени  равной температуре возвратной воды второго контура на номи- нальном режиме. 1 з.п. ф-лы. 1 ил. (Л

Description

Изобретение относитс  к атомной энергетике и может быть использовано дл  снаб- жени  теплом и электроэнергией небольших населенных пунктов.

Цель изобретени  - повышение безопасности и обеспечение длительной работы без обслуживани  при посто нстве, электрической мощности независимо от колебаний нагрузки в системе теплоснабжени .

Дл  достижени  указанной цели предложена атомна  станци , содержаща  первый контур, заключенный в защитный корпус и состо щий из водо-вод ного  дерного реактора с естественной циркул цией теплоносител  и теплообменников первого-второго контура, второй промежуточный

контур и третий контур теплоснабжени , причем защитный корпус заполнен теплоносителем второго контура, теплообменни- к и первого-второго контура выполнены в виде термоэлектрических генераторов, а параллельно контуру теплоснабжени  подключен контур отвода избыточного тепла, включающий теплообменник отвода избыточного тепла, расположенный на холодной нитке промежуточного контура и воздушный теплообменник, соединенный по второй стороне с атмосферой.

Кроме этого, предложено использовать с качестве теплоносител  контура отвода избыточного тепла кип щий теплоноситель с температурой насыщени  равной темпеСО

ратуре возвратной воды второго контура на номинальном режиме.

Контур отвода избыточного тепла позволит снимать избыточную тепловую нагрузку при колебани х (суточных, сезонных) нагрузки у потребител , что обеспечивает однорежимную работу  дерного-реактора, кроме того обеспечивает отвода тепла от реактора в аварийных ситуаци х. Т.о., введение этого контура позволит обеспечить посто нство тепловой мощности реактора и, следовательно, электрической мощности станции. В качестве теплоносител  этого контура можно использовать различные спирты или воду при пониженном давлении. В этом случае при уменьшении мощности потребл емой в системе теплоснабжени  (третьем контуре) повыситс  температура возвратной воды второго контура, что приведет к возникновению кипени  теплоносител  контура отвода избыточного тепла и переносу тепла с паром в воздушный теплообменник . При этом, чем меньше мощность отводитс  в третьем контуре, тем интенсивнее кипение, выше паросодержание и перенос тепла теплоносителем контура отвода избыточного тепла. Это позволит реализовать режим саморегулировани  в этом контуре , также как и во всей станции.

На чертеже показана принципиальна  схема станции, где 1 - активна  зона, 2 - прочный корпус, 3- страховочный корпус, 4 - термоэмиссионный генератор (ТЭГ), 5 - защитный корпус, 6 - теплообменник системы теплоснабжени , 7 - герметичный бокс, 8 - стержни регулировани , 9 -теплообменник отвода избыточного тепла, 10 - воздушный теплообменник.

Первый контур, т.е. активна  зона 1, теплоноситель вода, заключены в прочный корпус 2, рассчитанный на рабочее давление 200 кг/см2, прочный корпус в свою очередь з а исключением теплопередающих поверхностей ТЭГ, окружен страховочным корпусом 3, рассчитанным дл  случа  разгерметизации прочного корпуса на давление 50 кг/см2. Полость между корпусами 2 и 3 заполнена газом (азотом) с давлением 1 кг/см2 и служит в качестве тепловой изол ции реактора. Весь первый контур с ТЭГ 4 размещен в защитном корпусе 5, заполненном водой промежуточного второго контура с давлением 2 кг/см , и выдерживающего давление 15 кг/см2 на случай разгерметизации корпусов 2 v; 3. За теплообменником системы теплоснабжени  6 установлен теплообменник отвода избыточного тепла, который вместе с воздушным теплообменником 10 составл ет автономный контур отвода избыточного тепла. Воздушный теплообменник 10 расположен вне герметичного бокса 7 и охлаждаетс , например, атмосферным воздухом. Стержни регулировани  8 расположены в верхней части корпуса реактора и предназначены дл  пуска и останова реактора.

Устройство работает следующим образом . Тепло от активной зоны 1 естественной циркул цией вод ного теплоносител  пер0 вого контура с температурой 320° С передаетс  к гор чим спа м ТЭГ 4. Охлажденный на 15-20° С теплоноситель возвращаетс  на вход в активную зону 1. Генераци  электрической энергии происходит вследствие раз5 ности температур, поддерживаемой между теплоносител ми первого и второго контура . Схема циркул ции теплоносител  вТЭГах организована по типу трубки Фильда, гор чий теплоноситель течет внутри, а холодный

0 возвращаетс  по внешней полости. Дл  упрощени  чертежа внутрикорпусные устройства на фигуре не показаны. Схема циркул ции теплоносител  первого контура аналогична общеприн той схеме труба в

5 трубе. Непреобразованна  в электрическую энергию часть тепла отводитс  от холодных спаев ТЭГ 4 вод ным теплоносителем второго контура с температурой 90-95° С и за счет естественной цйр0 кул ции поступает в теплообменник системы теплоснабжени  6. Охлажденный на 5-10° С теплоноситель возвращаетс  к холодным спа м ТЭГ 4. Подача тепл.а потребител м от теплообменника системы тепло5 .снабжени  6 осуществл етс  теплоноси- ; телем третьего контура с давлением 3-4 кг/см с температурой на линии теплоснабжени  85° С и на возвратной 55° С. Контур отвода избыточного тепла, также, с естест0 венной циркул цией, включает теплообменник отвода избыточного тепла 9, установленный на холодной нитке второго контура за теплообменником 6, и воздушный теплообменник 10. Изменение доли

5 тепла, передаваемой этим контуром, осуществл етс  регулированием расхода теплоносител  через теплообменники 9 и 10, или (и) расхода воздуха через теплообменник 10, например, изменением положени  за0 слонки э воздушном тракте теплообменника 10. Более целесообразным  вл етс  использование в этом контуре кип щего теплоносител  с температурой насыщени  равной температуре возвратной воды вто5 рого контура на номинальном режиме. В качестве конкретного теплоносител  дл  контура отвода избыточного тепла рассматривалс  спирт, например, этиловый с температурой кипени  78° С. Теплоносителем может быть и вода, при этом давление в

контуре должно быть ниже атмосферного. В этом случае при уменьшении мощности потребл емой системой.теплоснабжени  (третьим контуром) повыситс  температура возвратной воды второго контура, что приведет к возникновению кипени  теплоносител  в контуре отвода избыточного тепла и переносу тепла с паром в теплообменник 10. При этом, чем меньше мощность отводитс  в третьем контуре, тем интенсивнее кипение, выше паросодержание и перенос тепла теплоносителем в-этом контуре. Это решение позволит реализовать режим саморегулировани  в этом контуре. .

Все параметры станции рассчитываютс , исход  из следующих требований; температура воды у потребител  85 С, электрическа  мощность - 100 кВт, теплова  мощность - 3 мВт.

Claims (2)

1. Таким образом, контур работает посто нна и позвол ет обеспечить потребител  100% электрической мощности, в том числе и в летнее врем , когда потребление тепла практически отсутствует, а электроэнерги  необходима. Что касаетс  аварийных ситуаций в третьем контуре., то така  схема позволит отводить тепло и в этой ситуации. Введение контура отвода избыточного тепла совместно со схемой организации первого и второго контуров позволит создать саморегулируемую станцию с высокой степенью безопасности, т.е. поддерживаетс  однорежимный режим работы  дерного реактора при неизбежных изменени х (суточ- ных, сезонных) нагрузки в системе теплоснабжени , а также дл  отвода тепла от реактора в аварийных ситуаци х и обеспечени  независимой выработки электроэнергии при отключении или выходе из стро  разветвленного третьего контура. В сочетании с отсутствием подвижных частей 5 этим решением практически достигаетс  необслуживаемость атомной станции. Формула изобретени  1. Атомна  станци , включающа  первый контур, состо щий из водовод ного

   0  дерного реактора с естественной циркул цией теплоносител  и теплообменников, второго промежуточного контура и контура теплоснабжени , отличающа с  тем, что, с целью повышени  безопасности и

   5 обеспечени  длительной работы без обслуживани  при посто нстве электрической мощности независимо от колебаний нагрузки в системе теплоснабжени , первый контур заключен в защитный корпус,

   0 заполненный теплоносителем второго контура , теплообменники первого-второго контуров выполнены в виде термоэлект- рических генераторов и расположены внутри защитного корпуса, а параллельно конту5 ру теплоснабжени  подключен контур отвода избыточного тепла, включающий теплообменник отвода избыточного тепла, расположенный на холодной нитке промежуточного контура, и воздушный теплооб .0 менник, соединенный по второй стороне с атмосферой.

   ,
2. 2. Станци  по п. 1, о т л и ч а ю щ а   с   тем, что теплоносителем контура отвода избыточного тепла  вл етс  кип щий тепло5 носитель с температурой насыщени , равной температуре возвратной воды второго контура на номинальном режиме.