RU1831719C - Ядерна турбогенераторна установка - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : в едином корпусе  дерной турбогенераторной установки объединены без трубопроводов активна  зона,турбогенератор, насос, конденсатор и блок биологической защиты, Ротор 9 турбогенератора , объединенный общим валом с рабочим колесом насоса 23, размещен вокруг активной зоны 55 соосно с ней, Вокруг п 31 Исходны// уровень воды 00 СО XI Ю OJ

Description

ротора 9 турбогенератора соосно с ним расположен трубный конденсатор 35. В пр моточной активной зоне 55 вырабатываетс  парова  смесь с содержанием пара 70%,

котора  превращаетс  в сухой насыщенный пар в теплообменнике подсушки пара 61, смонтированном в блоке биологической защиты 60. 1 ил.

Изобретение относитс  к области  дерной энергетики, в частности к транспортным  дерным энергетическим установкам (далее сокращенно ЯЭУ).

Целью изобретени   вл етс  упрощение конструкции ЯЭУ, повышение ее надежности , уменьшение габаритов и снижение веса,

Вс  ЯТГУ размещена в корпусе 1. На фундаменте 2, имеющем каналы дл  прохода охлаждающей воды 3, размещен магни- топровод 4, заключающий в себе статор турбогенератора 5, обмотки возбуждени  турбогенератора б, магнитоизол ционнуга вставку 7, все изолированные в магнитопро- воде 4 мембраной 8. Ротор турбогенератора 9 с магнитоизол ционными вставками 10, рабочими турбинными лопатками 11, корот- козамкнутой пусковой обмоткой типа беличь  клетка, расположенной на внешней стороне ротора турбогенератора 9 напротив Статора турбогенератора 5 (на чертеже не показана), прикреплен к валу 12, имеющему канал дл  прохода воды 13 и опирающемус  на пусковую шаровую опору 14. Вал 12 также опираетс  на гидростатические подшипники 15 и несет не себе шнек 16, разгрузочный диск 17 с отверсти ми расхолаживани  18, в котором размещен пор шень 19, подпружиненный пружиной 20. Вал 20, имеющий отверсти  расхолаживани  21, отверсти  разгрузки 22, также несет на себе рабочее колесо насоса 23, механический фильтр 24, расположенный над приемными отверсти ми 25. Под разгрузочным диском 17 расположена приемна  коробка 26 с отверсти ми 27, опирающа с  на напорную коробку 28, к которой изнутри прикреплен направл ющий аппарат насоса 29. К корпусу 1 прикреплена плита 30, несуща :

-направл ющие турбинные лопатки 31,

-регул тор давлени  пара 32 с приводом 33, имеющий отверстие малого диаметра 34 и отверстие большого диаметра 35,

-конденсатор пара 36, состо щий из пр мых вертикальный трубок, расположенных по окружности, концентрическим с ротором турбогенератора 9 и разбитых на секции по тракту охлаждающей конденсатор среды,

-эжектор 37,

- печь дожигани  водорода 38,

-корзину 39 с магнитоизол ционной вставкой 40.

К корзине 39 присоединены: - клапан 41 с золотником 42, отверсти ми 43, 44, 45, 46, 47, золотником 48, раст гивающейс  пружиной 49 и приводом 50,

-регул тор частоты вращени  ротора турбогенератора 51 с приводом 52,

- цилиндрический экран 53 с отверсти ми 54.

В цилиндрическом экране 53 при помощи плит 55,56,57 размещена активна  зона, состо ща  из рабочих каналов кольцевого

типа 58, а также размещена компенсирующа  решетка 59, состо ща  из двух половин с приводами 60. 61. Над плитой 57 размещен блок биологической защиты 62, в котором смонтирован теплообменник подсушки

пара 63. Сверху корпус 1 закрыт крышкой 64. Электрогенератор двухполюсный с бесщеточным возбуждением, магнитоизол ци- онные вставки силуминовые. ЯТГУ работает следующим образом.

1. Исходное состо ние.

Во внутрь корпуса 1 залита вода высокой чистоты до нижнего коллектора конденсатора 36. Внутри корпуса 1 создан требуемый вакуум. В клапане 41 отверсти 

43,44 закрыты золотником 42, отверсти  46, 47 закрыты золотником 48, отверсти  45 открыты . Мощность активной зоны мала. 2. Пуск ЯТГУ. В клапане 41 открываютс  полностью

отверсти  43, В регул торе давлени  пара 32 открываетс  полностью отверстие малого диаметра 34. К статору турбогенератора 5 подводитс  переменное напр жение от внешнего источника электроэнергии, которое создает вращающеес  магнитное поле над ротором турбогенератора 9, который раскручиваетс  до номинальной частоты вращени  посредством пусковой обмотки. Под поршень 19 разгрузочного диска 17 через отверсти  разгрузки 22 вала 1-2 подаетс  вода. Поршень 19 перемещаетс  вверх до упора, сжима  пружину 20 и разобща  отверсти  расхолаживани  18 разгрузочного диска 17 и отверсти  расхолаживани  21

вала 12. После этого разгрузочный диск 17 воспринимает неуравновешенное осевое усилие, направленное вниз, изменением зазора относительно верхней поверхности

приемной коробки 26. Из кольцевого зазора между магнитопроводом 4 и ротором турбогенератора 9 вода удал етс  шнеком 16, а из кольцевого зазора между ротором турбогенератора 9 и корзиной 39 вода удал етс  шнеком 16 и сверлени ми в роторе турбогенератора 9. Далее ротор турбогенератора 9 вращаетс  не в воде. Проток воды через сверлени  ротора турбогенератора 9 охлаждает его при работе ЯТГУ. Выдержива  установленную скорость разогрева ЯТГУ, постепенно увеличиваетс  мощность активной зоны. После достижени  заданной величины давлени  пара, регул тор давлени  пара 32 переводитс  в режим автоматической работы, поддержива  давление пара посто нным. При температуре пара не ниже температуры насыщени  при заданном давлении пара и при работе эжектора 37, рас- положенного в самой низкой точке парового объема, т.е, при наличии перепада давлени  на печи дожигани  водорода 38, регул тор частоты вращени  ротора турбогенератора 51 переводитс  в режим автоматической работы. Отключаетс  внешний источник электроэнергии, после чего автоматически открываетс  регул тор частоты вращени  ротора турбогенератора 51. Подаетс  питание в обмотки возбуждени  турбогенератора 6. Далее к турбогенератору подключаетс  требуема  электрическа  нагрузка с внешним источником электроэнергии , который далее работает в гор чем резерве.

3. Работа ЯТГУ.

Вода через отверсти  27 приемной коробки 26 поступает в рабочее колесо насоса 23 и далее - в направл ющий аппарат насо- са 29, где ее давление увеличиваетс  до рабочего. Далее вода проходит в напорную коробку 28, из которой через приемные отверсти  25 и механический фильтр 24 попадает в канал 13 вода 12. Также из напорной коробки 28 вода подаетс  на охлаждение магнитопровода 4 и статора турбогенератора 5 через канал 3 фундамента 2. Из канала 13, после фильтра 24, вода подаетс :

-к гидростатическим подшипникам 15,

-в разгрузочный диск 17 через отверсти  разгрузки 22 вала 12,

-к клапану 41.

Через отверсти  43 клапана 41 вода проходит в кольцевой зазор между корзиной 39 и цилиндрическим экраном 53, Из него через отверсти  54 цилиндрического экрана 53 вода поступает без кипени  в межканальное пространство активной зоны , из которого попадает в рабочие каналы 58. Нагревшись до температуры насыщени 

при заданном давлении пара .снаружи  дерного горючего рабочих каналов 58, вода из них попадает Врпромежугочный коллектор , образованный цилиндрическим экра- 5 ном 53 и плитой 55. Из промежуточного коллектора вода вновь поступает в рабочие каналы 58, где превращаетс  в паровод ную смесь с паросодержанием 70% внутри  дерного горючего. Далее паровод на 

10 смесь походит в теплообменник подсушки пара 63, в котором она превращаетс  в сухой насыщенный пар. Пар, давление которого поддерживаетс  посто нным регу- л тортэм давлени  пара 32, через регул тор

5 частоты вращени  ротора турбогенератора 51 подаетс  на рабочие турбинные лопатки 11, привод  во вращение ротор турбогенератора 9. Пройд  рабочие турбинные лопатки 11, направл ющие турбинные лопатки

0 31, пар попадает в конденсатор пара 36, в котором конденсируетс . Образующийс  конденсат поступает к отверсти м 27 приемной коробки 26. Расход воды в активную зону регулируетс  клапаном 41. При работе

5 ЯТГУ на мощности в промежуточном коллекторе под плитой 55 температура воды поддерживаетс  на 1-2 градуса ниже температуры насыщени  при заданном давлении пара. Компенсирующа  решетка 59

0 компенсирует избыточный запас реактивности активной зоны, а также увеличивает ее мощность при снижении температуры воды под плитой 55 и снижает мощность при снижении температуры воды под плитой 55

5 и снижает мощность активной зоны при увеличении температуры воды под плитой 55. Продукты радиолиза воды, отдаленные от пара в конденсаторе пара 36, эффектором 37 прокачиваютс  через печь дожигани  во0 дорода 38, где они превращаютс  в воду.

4. Вывод ЯТГУ из действи  при исправности внешнего источника электроэнергии .

От турбогенератора отключаетс  элект5 рическа  нагрузка, кроме внешнего источника электроэнергии. Прекращаетс   дерна  реакци  в активной зоне. Снимаетс  питание с обмоток возбуждени  турбогенератора 6, закрываетс  регул тор частоты

0 вращени  ротора турбогенератора 51. Внешний источник электроэнергии создает над ротором турбогенератор 9 вращающеес  магнитное поле, которое далее вращает его посредством пусковой обмотки. Регул 5 тор давлени  пара 32 снимаетс  с режима автоматической работы, в нем отверстие малого диаметра 34 остаетс  полностью открытым дл  прохода паровод ной смеси. Движение воды и пара а ЯТГУ осуществл етс  как и в случае ее работы на мощности.

Пар конденсируетс  в конденсаторе пара 36. ЯТГУ расхолаживаетс ,

5. Вывод ЯТГУ из действи  при неисправности внешнего источника электроэнергии . Прекращаетс   дерна  реакци  в активной зоне. От турбогенератора отключаетс  вс  электрическа  нагрузка. После остановки ротора турбогенератора 9 с рабочим колесом насоса 23, т.е. после сн ти  значительных остаточных тепловыделений активной зоны, выполн ютс  следующие действи :

-закрываетс  регул тор частоты вращени  ротора турбогенератора 51,

-в регул торе давлени  пара 32 откры- ваетс  отверстие большого диаметра 35, благодар  чему сравниваетс  давление пара под плитой 30, над плитой 30 и над плитой 57, так как после сн ти  значительных остаточных тепловыделений активной зоны сопротивление пару теплообменника подсушки пара 63 будет невелико.

-в клапане 41 золотники 42 и 48 перемещаютс  вверх, открыва  в нем отверсти  44, 46, 47. Отверсти  43, 45 остаютс  откры- тыми. В разгрузочном диске 17 пружина 20 перемещает вниз поршень 19, при этом соедин ютс  отверсти  расхолаживани  18 и 21. Вследствие испарени  воды, ее уровень над активной зоной начнет понижатьс , а уровень воды под конденсатором пара 36 будет увеличиватьс . При некоторой разности уровней воды над активной зоной и под конденсатором пара 36, вода будет проходить через отверсти  расхолаживани  18 и 21 в канал 13 вала 12, и через отверсти  44 клапана 41 вода будет поступать в рабочие каналы 58 активной зоны, а через отверсти 

45 клапана 41 - в межканапьное простран-

ство активной зоны. В рабочих каналах активной зоны 58 и,ч межканальном пространстве активной зоны вода превращаетс  в пар. В теплообменник подсушки пара 63 пар поступает из рабочих каналов 58 и из межканального пространства активной зоны - через отверсти  46, 47 клапана 41. Из теплообменника подсушки пара 63 пар сбрасываетс  через отверстие большого диаметра 35 регул тора давлени  пара 32 в конденсатор пара 36, где он конденсируетс . ЯТГУ расхолаживаетс . Использование ЯТГУ предлагаемой конструкции расшир ет область применени  ЯЭУ, упрощает их конструкцию , повышает надежность, снижает вес и габариты,

. .Фор мул а ИЗ обретени  Ядерна  турбогенераторна  установка, содержаща  активную зону, турбогенератор , насос, конденсатор и блок биологической защиты, о т л и ч а ющ а   с   тем, что, с целью упрощени  конструкции установки, повышени  ее надежности, уменьшени  габаритов и снижени  веса, активна  зона выполнена пр моточной и объединена без трубопроводов в едином корпусе с турбогенератором , насосом, конденсатором и блоком биологической защиты, ротор турбогенератора размещен вокруг активной, зоны сооснр с ней и внутри соосно с ним расположенного трубного конденсатора, причем наоос использован как питательный и охлаждени  активной зоны, без протечек перекачиваемой воды за пределы корпуса установки, и навешен на вал ротора турбогенератора , а в блоке биологической защиты смонтирован теплообменник подсушки пара. . .