RU2339097C1 - Ядерная энергетическая установка - Google Patents
Ядерная энергетическая установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2339097C1 RU2339097C1 RU2007112039/06A RU2007112039A RU2339097C1 RU 2339097 C1 RU2339097 C1 RU 2339097C1 RU 2007112039/06 A RU2007112039/06 A RU 2007112039/06A RU 2007112039 A RU2007112039 A RU 2007112039A RU 2339097 C1 RU2339097 C1 RU 2339097C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- liquid metal
- pressure chamber
- coolant
- nuclear power
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано в реакторных установках с жидкометаллическим охлаждением. Ядерная энергетическая установка содержит реактор с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. Под свободным уровнем теплоносителя размещены активная зона, парогенераторы, главные циркуляционные насосы, система защитного газа и устройство ввода газовой смеси в виде вращающейся от электро- или турбопривода газовой напорной камеры. Напорная камера устройства установлена в тракте циркуляции жидкометаллического теплоносителя и сообщена газовыми каналами с системой защитного газа и объемом циркулирующего жидкометаллического теплоносителя. При этом газовые каналы выполнены в валах главных циркуляционных насосов. Напорная камера образована отверстиями в стенке вала насоса со стороны набегающего потока теплоносителя. Отверстия профилированы дугообразными лопатками. Дугообразные лопатки расположены во всасывающей полости перед лопатками рабочего колеса насоса. Изобретение позволяет упростить конструкцию ядерной энергетической установки и повысить ее безопасность. 4 ил.
Description
Решение относится к ядерной технике и может быть использовано в реакторных установках с жидкометаллическим охлаждением.
Известна ядерная энергетическая установка, содержащая реактор с жидкометаллическим свинцовым теплоносителем или его сплавами, с размещенными под свободным уровнем активной зоной, парогенераторами, главными циркуляционными насосами, системой защитного газа и устройством ввода газовой смеси, устройство ввода газовой смеси выполнено в виде вращающейся от электродвигателя или турбопривода газовой напорной камеры, установленной в тракте циркуляции жидкометаллического теплоносителя и сообщенной каналами с системой защитного газа и с объемом циркулирующего жидкометаллического теплоносителя, а верхняя и нижняя стенки газовой напорной камеры являются несущими циркуляторов жидкометаллического теплоносителя, формирующих направленный двухкомпонентный поток теплоноситель-газ. В газовой напорной камере верхняя и нижняя стенки газовой напорной камеры выполнены в виде соосных дисков, на наружных поверхностях которых установлены лопатки и поперечные диски, формирующие совместно два рабочих колеса циркулятора, разделенные напорной камерой; каналы, сообщающие напорную камеру с системой защитного газа, выполнены в вале, передающем вращение от электродвигателя к напорной камере; газовый объем напорной камеры сообщен с объемом циркулирующего жидкометаллического теплоносителя через щелевой кольцевой зазор, образованный периферийными областями верхнего и нижнего соосных дисков (см. Патент РФ №2247435, класс МПК 7 G21C 9/00, 2005) - прототип.
Недостатком данного технического решения является введение в состав радиационно-опасного высокотемпературного жидкометаллического контура нескольких дополнительных единиц оборудования.
Недостатком такого оборудования является наличие в его составе вала, передающего крутящий момент от электродвигателя вращающемуся устройству ввода газа. Длина (протяженность) этого вала складывается из толщины слоя биологической защиты над крышкой реакторного блока (более 1,0 м); толщины крышки (0,1-0,2 м); высоты газового объема между этой крышкой и свободной поверхностью жидкого металла (около 1,0 м) и величиной заглубления вращающегося устройства ввода газа. С учетом возможного изменения положения свободного уровня в установках такого типа величина заглубления должна иметь значения от 1,0 до 2,0 м. Как полагали проектные проработки, суммарная длина рассматриваемого вала составляет от 3,0 до 4,0 м для реакторной установки типа БРЕСТ мощностью 300 МВт. Для установок большей мощности длина вала значительно возрастает. Диаметр этого вала 30-60 мм. Для обеспечения его работы требуется система подшипников, работающих при высоких температурах в жидком металле и в газе. Создание такого вала является сложной научно-технической проблемой.
Введение дополнительных единиц в состав реакторного контура увеличивает его массогабаритные характеристики, увеличивает его стоимость, усложняет эксплуатацию и ухудшает показатели безопасности установки в целом.
Задачи, решаемые изобретением, - совершенствование конструкции ядерной энергетической установки, повышение ее экономичности и безопасности.
Технический результат - сокращение числа механизмов в реакторном контуре ядерной энергетической установки за счет передачи функций исключаемого оборудования главным циркуляционным насосам реакторного контура; исключение из состава контура дополнительного оборудования с недостаточно надежными элементами; уменьшение массогабаритных характеристик ядерной энергетической установки; упрощение ее эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что в ядерной энергетической установке, содержащей реактор с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, с размещенными под свободным уровнем активной зоной, парогенераторами, главными циркуляционными насосами, системой защитного газа и устройством ввода газовой смеси в виде вращающейся от электро- или турбопривода газовой напорной камеры, установленной в тракте циркуляции жидкометаллического теплоносителя и сообщенной газовыми каналами с системой защитного газа и с объемом циркулирующего жидкометаллического теплоносителя, газовые каналы выполнены в валах главных циркуляционных насосов, а напорная камера образована отверстиями в стенке вала насоса со стороны набегающего потока теплоносителя, профилированными дугообразными лопатками, расположенными во всасывающей полости перед рабочими лопатками насоса.
Применение предлагаемого технического решения позволяет:
- сократить число механизмов в составе реакторного контура за счет передачи функций исключаемого оборудования главным циркуляционным насосам;
- исключить из состава контура дополнительное (вспомогательное) оборудование с недостаточно надежными элементами;
- уменьшить массогабаритные показатели реакторного контура и ядерной энергетической установки в целом.
На фиг.1 представлена схема вида сверху реакторной установки; на фиг.2 - схема реакторной установки в вертикальном разрезе А-А по парогенератору и главному циркуляционному насосу; на фиг.3 - схема устройства ввода газовой смеси, на фиг.4 - разрез Б-Б устройства ввода газовой смеси.
В ядерном реакторе 1, содержащем тяжелый жидкометаллический теплоноситель, под свободным уровнем 2 теплоносителя размещены активная зона 3, испарительная и пароперегревательная секции парогенератора 4, главные циркуляционные насосы 5 осевого типа.
Над свободным уровнем 2 находится газовый объем 6 реактора 1, входящий в состав системы защитного газа.
Между приводом 7 и рабочим колесом 8 насоса 5 осевого типа расположен вал 9. Вал 9 имеет осевой канал 10, сообщенный с газовым объемом каналами 11. Отверстиями 12 в стенке в нижней части вала насоса осевой канал 10 сообщен с объемом циркулирующего жидкометаллического теплоносителя во всасывающей полости перед рабочими лопатками насоса. На внешней поверхности вала 9 насоса перед отверстиями 12 со стороны набегающего потока теплоносителя установлены профилированные дугообразные лопатки 13. Отверстия 12, профилированные лопатки 13 и объем жидкометаллического теплоносителя во всасывающей полости 14 перед лопатками 13 образуют вращающуюся напорную камеру.
Работа ядерной энергетической установки осуществляется следующим образом.
В процессе эксплуатации ядерной энергетической установки в объеме теплоносителя и на внутренних поверхностях реактора 1, оболочек твэл активной зоны 3, на поверхностях парогенератора 4, контактирующих с жидким металлом, главных циркуляционных насосов 5 формируются частицы и отложения примесей. Частицы имеют переменный физико-химический состав на основе соединений продуктов коррозии конструкционных материалов, оксидов теплоносителя и др. Длительная надежная эксплуатация ядерной энергетической установки возможна только при условии очистки теплоносителя и поверхностей реакторного контура от частиц и отложений примесей. Методом очистки от этих примесей, освоенным и использующимся для очистки реакторного контура и свинец-висмутового теплоносителя отечественных серийных атомных подводных лодок, является очистка двухкомпонентным потоком жидкометаллический теплоноситель-газ.
В предлагаемом техническом решении двухкомпонентная смесь жидкий металл-газ формируется в газовых напорных камерах, образованных радиальными отверстиями 12, профилированными лопатками 13 и объемом жидкометаллического теплоносителя во всасывающей полости перед лопатками рабочего колеса 8.
При вводе в работу главных циркуляционных насосов 5 в газовом объеме отверстий 12 создается давление, превышающее давление в объеме жидкого металла. Это превышение достигается за счет центробежных сил во всасывающей полости насоса перед рабочими лопатками и локальным повышением давления на нижней кромке профилированных лопаток 13.
Газ из газового объема над свободным уровнем 2 теплоносителя поступает через каналы 11 в осевой канал 10 вала 9 главных циркуляционных насосов 5, в отверстия 12.
Газ внедряется в поток циркулирующего жидкометаллического теплоносителя и образует пузыри, поступающие в проточную часть насоса, где они дробятся. В составе двухкомпонентного потока наряду с пузырями, естественным образом образующимися в контуре за счет захвата жидким металлом газа, газовые пузыри циркулируют в контуре. За счет действия поверхностных сил частицы примесей концентрируются на поверхности газовых пузырей и в процессе флотации выносят их на свободные поверхности теплоносителя в контуре. Газ из пузырей сепарируется на свободном уровне 2 теплоносителя, поступает в газовый объем, откуда через каналы 11 засасывается в осевой канал 10 вала 9 главного циркуляционного насоса 5, выходит через отверстие 12, снова поступает в объем теплоносителя, и описанный процесс повторяется. Профилированные дугообразные лопатки 13 служат для отделения объема теплоносителя в напорной камере от оставшегося объема теплоносителя. При вращении вала 9 насоса 5 вместе со всасывающей полостью 14 в напорной камере образуется область пониженного давления, и защитный газ всасывается в объем теплоносителя в напорной камере.
При необходимости очистки контура от оксидов теплоносителя после аварийного разуплотнения, аварии «межконтурная неплотность парогенератора», ремонтов и др. в газовой системе защитный газ (аргон, гелий) заменяют на водородосодержащую газовую смесь. В этом режиме работы ядерной энергетической установки ввод восстановительной смеси в жидкометаллический теплоноситель осуществляется согласно процессам, описанным выше. Водород, взаимодействуя с оксидами теплоносителя, восстанавливает их, разрушает их возможные образования и отложения на внутренних поверхностях контура. В газовом пузыре на его поверхности за счет реакции восстановления оксида теплоносителя образуется водяной пар. В составе газопаровой смеси он сепарируется на свободном уровне теплоносителя 2, конденсируется в специальных конденсаторах и выводится из контура. После завершения очистки от оксидов теплоносителя производится замена газовой смеси в системе газа на защитный газ (аргон, гелий).
Применение предлагаемого технического решения позволяет:
- упростить эксплуатацию ядерной энергетической установки и повысить ее безопасность;
- повысить экономичность установки за счет сокращения затрат на дополнительное оборудование и капитальных затрат, связанных с его размещением в реакторном контуре.
Claims (1)
- Ядерная энергетическая установка, содержащая реактор с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, с размещенными под свободным уровнем теплоносителя активной зоной, парогенераторами, главными циркуляционными насосами, системой защитного газа и устройством ввода газовой смеси в виде вращающейся от электро- или турбопривода газовой напорной камеры, установленной в тракте циркуляции жидкометаллического теплоносителя и сообщенной газовыми каналами с системой защитного газа и объемом циркулирующего жидкометаллического теплоносителя, отличающаяся тем, что газовые каналы выполнены в валах главных циркуляционных насосов, а напорная камера образована отверстиями в стенке вала насоса со стороны набегающего потока теплоносителя, профилированными дугообразными лопатками, расположенными во всасывающей полости перед лопатками рабочего колеса насоса.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007112039/06A RU2339097C1 (ru) | 2007-04-02 | 2007-04-02 | Ядерная энергетическая установка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007112039/06A RU2339097C1 (ru) | 2007-04-02 | 2007-04-02 | Ядерная энергетическая установка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2339097C1 true RU2339097C1 (ru) | 2008-11-20 |
Family
ID=40241435
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007112039/06A RU2339097C1 (ru) | 2007-04-02 | 2007-04-02 | Ядерная энергетическая установка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2339097C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2550147C1 (ru) * | 2013-11-26 | 2015-05-10 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Система очистки газовой среды от водорода, способ эксплуатации такой системы и реакторная установка с такой системой |
WO2015080627A1 (ru) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Система очистки газовой среды от водорода и способ ее эксплуатации |
RU2554115C1 (ru) * | 2013-12-10 | 2015-06-27 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Дожигатель водорода и реакторная установка, имеющая такой дожигатель |
CN106663483A (zh) * | 2014-06-11 | 2017-05-10 | 阿克梅工程公司 | 核动力设备和保护气体装置 |
-
2007
- 2007-04-02 RU RU2007112039/06A patent/RU2339097C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2550147C1 (ru) * | 2013-11-26 | 2015-05-10 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Система очистки газовой среды от водорода, способ эксплуатации такой системы и реакторная установка с такой системой |
WO2015080627A1 (ru) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Система очистки газовой среды от водорода и способ ее эксплуатации |
CN105556613A (zh) * | 2013-11-26 | 2016-05-04 | 阿科姆工程合资(控股)公司 | 一种消氢系统及其使用方法 |
EA038468B1 (ru) * | 2013-11-26 | 2021-09-01 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Система очистки газовой среды от водорода и способ ее эксплуатации |
RU2554115C1 (ru) * | 2013-12-10 | 2015-06-27 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Дожигатель водорода и реакторная установка, имеющая такой дожигатель |
CN106663483A (zh) * | 2014-06-11 | 2017-05-10 | 阿克梅工程公司 | 核动力设备和保护气体装置 |
CN106663483B (zh) * | 2014-06-11 | 2019-02-22 | 阿克梅工程公司 | 核动力设备和保护气体装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2339097C1 (ru) | Ядерная энергетическая установка | |
JPH0240094A (ja) | ポンプ | |
CN104285259B (zh) | 用于核电厂的非能动安全壳空气冷却 | |
CN106640740B (zh) | 钠冷快堆核主泵用双端面流体动静压机械密封 | |
CN201540040U (zh) | 水力风机冷却塔 | |
CN103883561B (zh) | 一种余热排出泵的径向式导叶 | |
CN104976133A (zh) | 一种机械密封带漩涡泵闭式自循环系统的高温水泵 | |
CN206234157U (zh) | 双端面集装式自泵送流体动压型机械密封 | |
CN103195759A (zh) | 一种主给水泵 | |
RU2247435C1 (ru) | Ядерная энергетическая установка | |
RU170429U1 (ru) | Насос погружного типа для перекачки тяжелых жидкометаллических теплоносителей | |
CN203223417U (zh) | 新型余热排出泵 | |
KR101432547B1 (ko) | 원자로 냉각재 펌프 | |
CN103939381B (zh) | 一种核主泵泵体的设计方法 | |
CN203743071U (zh) | 一种余热排出泵的径向式导叶 | |
KR102402423B1 (ko) | 원자력 발전소 및 이 원자력 발전소 내로 차폐 가스를 공급하는 장치 | |
CN104033393B (zh) | 一种核电用ap1000余热排出泵 | |
CN204805103U (zh) | 一种机械密封带漩涡泵闭式自循环系统的高温水泵 | |
CN107228089A (zh) | 钠冷快堆钠泵用流体动静压混合型导向轴承 | |
RU2473984C1 (ru) | Реакторная установка | |
CN202811490U (zh) | 300mw核电站用核二级泵安全壳喷淋泵 | |
CN205638948U (zh) | 核电站余热排出泵 | |
CN105351207A (zh) | 一种上充泵 | |
KR20200018994A (ko) | 원자로냉각재계통 및 이를 구비하는 원전 | |
CN215311647U (zh) | 一种搅拌循环热水槽 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090403 |