RU2002321C1 - Система пассивного отвода остаточных тепловыделений дерного реактора - Google Patents

Abstract

Использование: преимущественно на АЭС с защитными оболочками, окружающими реактор и оборудование первого контура Сущность изобретени : система пассивного отвода остаточных тепловыделений  дерного реактора содержит первый контур циркул ции теплоносител , размещенный внутри защитной оболочки Первый контур содержит по крайней мере один парогенератор и собственно  дерный реактор Система содержит также контур естественной циркул ции, подсоединенный к парогенератору по стороне второго контура Этот контур включает гор чую петлю, воздухоохлаж- даемый теплообменник, размещенный вне защитной оболочки, и холодную петлю. Внутри защитной оболочки размещены также верхний сепаратор-теплообменник , эжектор с входным и выходным соплами, которые разделены камерой смещени , и нижний сепаратор Верхние точки первого контура циркул ции теплоносител  соединены восход щим трубопроводом с верхним сепаратором- теплообменников, внутри которого проходит указанна  холодна  петл  Нижн   часть сепаратора-теплообменника соединена нисход щим трубопроводом с входным соплом эжектора, а верхн   часть - с камерой смешени  эжектора. Выходное сопло эжектора соединено с нижним сепаратором, снабженным в верхней части приспособлением дл  вывода газа во внутренний объем защитной оболочки . Нижн   часть нижнего сепаратора может быть соединена с первым контуром циркул ции теплоносител  за парогенератором На восход щем трубопроводе может быть установлено устройство дожигани  водорода 2 зпф-лы, 1 ил. л о

Description

Изобретение относитс  к области атомной энергетики и может быть использовано дл  повышени  безопасности атомных станций.

Известные решени  в атомной энергетике , обеспечивающие в аварийных режимах отвод остаточных тепловыделений реактора и его расхолаживание, состо т в оснащении АЭС специальными системами насосных агрегатов, теплообменников, дизель-генераторов дл  аварийного энергоснабжени , источников охлаждающей воды с соответствующими насосными станци ми , сложной автоматикой и т.п.

Однако технические решени , в которых функци  -охлаждени  реактора зависит от работоспособности большого количества так называемых активных устройств, требующих дл  своего функционировани  внешнего подвода энергии и имеющих значительное количество движущихс  частей , не обеспечивают необходимой надежности , особенно с учетом возможных ошибок персонала. В поисках более надежных способов аварийного охлаждени  реактора все чаще обращаютс  к пассивным средствам, которые не требуют дл  своего функционировани  внешнего подвода энергии , вмешательства персонала и имеют минимальное количество движущихс  частей.

Известна система пассивного отвода остаточных тепловыделений, включающа   дерный реактор и по крайней мере один парогенератор, образующие главный контур циркул ции теплоносител , размещенный внутри защитной оболочки, и контур естественной циркул ции, подсоединенный к парогенератору по стороне вторичного теплоносител  и включающий пассивный теплообменник, размещенный в выт жной трубе вне защитной оболочки.

Эта система предназначена дл  отвода остаточных тепловыделений при исчезновении на длительное врем  напр жени  от всех источников электроэнергии на АЭС. Она достаточно эффективна при плотных основных технологических контурах. Однако при снижении уровн  теплоносител  в корпусе реактора при образовании малой и средней течи в первом контуре система хот  и сохран ет работоспособность, эффективность ее снижаетс  из-за скоплени  парогазовой смеси в верхних точках контура и нарушени  циркул ции теплоносител . При давлении в защитной оболочке, меньшем давлени  в первом контуре, парогазова  смесь может быть выведена внутрь оболоч0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ки за счет разницы давлений. Однако с развитием аварии давлени  в оболочке и контуре могут сравн тьс  и таким способом вывести парогазовую смесь становитс  невозможно . Кроме нарушени  циркул ции теплоносител , это может привести к образованию гремучей смеси и взрыву ее в контуре , что переводит аварию в запроектную.

Эффективность системы повышаетс , если она используетс  в комплексе с другими аварийными системами (см. там же). При образовании значительной течи первого контура в корпус реактора заливаетс  вода из гидроемкостей, при этом отвод тепла активной зоны осуществл етс  за счетиспаре- ни . Трубопроводы первого контура имеют уклон в сторону реактора, за счет чего конденсат из теплообменных грубок парогене- ратора стекает в корпус реактора. Принципиальное значение дл  надежной работы имеет исключение действи  спринк- лерных устройств в процессе аварийного расхолаживани  и отвода остаточных тепловыделений активной зоны реактора, Это позвол ет добитьс  положительного перепада давлений между помещением защитной оболочки и корпусом реактора, что обеспечит гидравлическое запирание сечени  течи и позволит сохранить в аварийном режиме неизменным уровень теплоносител  в корпусе реактора. В этом случае накапливающиес  в верхних точках первого контура (а это обычно теплообменные трубки парогенератора) газы снижают эффективность конденсации пара и также создают угрозу взрыва.

Цель изобретени  - повышение эффективности отвода тепла и надежности систе- мы.

Цель достигаетс  введением в систему дополнительных.устройств: верхнего сепаратора-теплообменника , эжектора и нижнего сепаратора.

На чертеже показана схема системы (стрелкой А обозначен вход пара на турбину, стрелкой Б - питательной воды в парогенератор ).

Система пассивного отвода остаточных тепловыделений  дерного реактора содержит первый контур циркул ции тепдоноси- тел , размещенный внутри защитной оболочки 1 и включающий  дерный реактор 2 и по крайней мере один парогенератор 3, соединенные трубопроводами 4,5, и контур естественной циркул ции, подсоединенный к парогенератору 3 по стороне второго контура и включающий гор чую петлю б, воздухоохлаждаемый теплообменник 7, размещенный вне защитной оболочки 1. например , в выт жной трубе 8, снабженной устройством 9 дл  регулировани  расхода воздуха, и холодную петлю 10.

Внутри защитной оболочки 1 также размещены верхний сепаратор-теплообменник 11, эжектор 12, имеющий входное 13 и выходное 14 сопла, разделенные камерой 15 смешени , и нижний сепаратор 16. Верхние точки 17 первого контура циркул ции теплоносител  соединены восход щим трубопроводом 18, на котором установлено запорное устройство 19 с верхним сепаратором-теплообменником 11, внутри которого проходит холодна  петл  10 контура естественной циркул ции. Нижн   часть сепаратора-теплообменника 11 соединена нисход щим трубопроводом 20 со входным соплом 13 эжектора 12, а верхн   часть сепаратора теплообменника 11 соединена нисход щим трубопроводом 21с камерой смешени  15 эжектора 12. Выходное сопло 14 эжектора 12 соединено с нижним сепаратором 16, снабженным в верхней части приспособлением 22 дл  вывода газа во внутренний обьем защитной оболочки 1.

Нижн  .часть нижнего сепаратора 16 соединена трубопроводом 23, на котором установлен обратный клапан 24, с первым контуром циркул ции теплоносител  за парогенератором 3. Система может быт ь снабжена устройством 25 дожигани  водорода, установленным на восход щем трубопроводе 18.

Система работает следующим образом. В режиме нормальной эксплуатации контур естественной циркул ции находитс  в прогретом состо нии, что позвол ет в аварийной ситуации достаточно быстро выйти на требуемый режим отвода остаточного тепла .

При возникновенииаварийного режима с течью тракт турбины отсекаетс  и открываютс  запорное устройство 19 и регулирующее устройство 9. Отвод остаточных тепловыделений реактора 2 осуществл етс  контуром естественной циркул ции с теплообменником 7. Газы, попадающие в первый контур циркул ции теплоносител , и образующийс  в реакторе 2 пар собираютс  в верхних точках 17 первого контура циркул ции теплоносител  и по восход щему трубопроводу 18 парогазова  смесь поднимаетс  в сепаратор-теплообменник 11. Поскольку через него проходит холодна  петл  10 контура естественной циркул ции , парогазова  смесь в сепараторе-теплообменнике 11 охлаждаетс , пар конденсируетс , а газы собираютс  в верхней части сепаратора-теплообменника 11. Жид- 5 кость из сепаратора-теплообменника 11 по нисход щему трубопроводу 20 поступает во входное сопло 13 эжектора 12 и через эжектор поступает в нижний сепаратор 16. Если длина нисход щего трубопровода 20 равна

h, то давление на входе в сопло 13 эжектора 12 будет равно Р0 + р gh, где Ро - давление в первом контуре циркул ции теплоносител ; р- плотность жидкости; g - гравитационна  посто нна .

Допустим pgh 2 атм. На выходе сопла 13 давление уменьшаетс . Достаточно, чтобы конструкци  эжектора 12 обеспечиваQ ла давление на выходе сопла 13 Pmin Ро. Это требование достаточно м гкое. При этом не требуетс  особых средств, обеспечивающих запуск эжектора 12. Итак, поскольку давление в камере смешени  15

5 меньше.давленн  РО о первом контуре циркул ции теплоносител  и соответственно в сепараторе-теплообменнике 11 газ из его верхней части по трубоп роводу 21 будет засасыватьс  в камеру смешени  15 эжектора

0 12. В выходном сопле 14 эжектора 12 давление газожидкостной смеси возрастает и равно Po-t-б Р. При этом , однако О, что также легко обеспечиваетс  конструкцией (параметрами) эжектора 12. Достаточ5 но, чтобы д Р -0,1 атм.

Из выходного-сопла 14 эжектора 12 газожидкостна  смесь попадает в сепаратор 16, где происходит разделение жидкости и газа. Поскольку давление газа в сепараторе

® 16 больше, чем в первом контуре циркул ции теплоносител , он через выводное приспособление 22 выводитс  во внутренний объем защитной оболочки 1 даже при условии , что давлени  в ней и в первом контуре циркул ции теплоносител  равны. Жидкость из сепаратора 16 по трубопроводу 23, на котором установлен обратный клапан 24, преп тствующий в режиме нормальной зксQ плуэтации выходу теплоносител  из реактора 2 в защитную оболочку 1, возвращаетс  в первый контур циркул ции теплоносител  за парогенератором 3. Дл  того, чтобы избежать возможности образовани  иарывоо5 пасной смеси в сепараторе 11, па трубопроводе 18 может быть установлено устройство 25 дожигани  водорода.

(56) Теплоэнергетика, 1989, № 12, с. 2-6.

5

Claims (3)

1. СИСГСМА ПАССИВНОГО ОТВОДА ОСТАТОЧНЫХТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЙ

ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, содержаща  первый контур циркул ции теплоносител , размещенный внутри защитной оболочки и включающий  дерный реактор и по крайней мере один парогенератор, и контур естественной циркул ции, подсоединенный к парогенератору по стороне второго контура и включающий гор чую петлю, возду- хоохлаждаемыйтеплообменник,

размещенный вне защитной оболочки, и холодную петлю, отличающа с  тем, что внутри защитной оболочки дополнительно размещены верхний сепаратор-теплообменник , эжектор, имеющий входное и выходное сопла, разделенные камерой смешени , и нижний сепаратор, при этом верхние точки первого контура циркул ции

0

5

0

теплоносител  соединены восход щим трубопроводом с верхним сепаратором- теплообменником, внутри которого проходит холодна  петл  контура естественной циркул ции, нижн   часть сепаратора-теплообменника соединена нисход щим трубопроводом с входным соплом эжектора, а верхн   часть - с камерой смешени  эжектора, выходное сопло эжектора соединено с нижним сепаратором, снабженным в верхней части приспособлением дл  вывода газа во внутренний объем защитной оболочки.

2.Система по п.1, отличающа с  тем, что нижн   часть нижнего сепаратора соединена с первым контуром циркул ции теплоносител  за парогенератором.

3.Система по п.1, отличающа с  тем, что на восход щем трубопроводе установлено устройство дожигани  водорода.