RU2726146C1

RU2726146C1 - Nuclear power plant

Info

Publication number: RU2726146C1
Application number: RU2020100785A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Евгеньевич Абанин; Алексей Сергеевич Черныш; Александр Викторович Безносов; Павел Андреевич Боков
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority date: 2020-01-09
Filing date: 2020-01-09
Publication date: 2020-07-09

Abstract

FIELD: nuclear equipment.

SUBSTANCE: invention relates to nuclear engineering, particularly, to reactor plants with heavy liquid metal heat carrier circuit. Nuclear power plant comprises nuclear reactor with heavy liquid metal coolant, at least one steam generator of submersible type and steam condenser communicated with steam generator via gas generator outlet. Plant is additionally equipped with a steam separator. Steam separator is installed after steam generator and communicated via gas outlet with steam condenser.

EFFECT: invention increases separation of steam from heat carrier, as well as eliminates uncontrolled growth of reactivity and uncontrolled acceleration of reactor.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано в реакторных установках с контуром тяжелого жидкометаллического теплоносителя.The invention relates to the field of nuclear engineering and can be used in reactor plants with a heavy liquid metal coolant circuit.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является ядерная энергетическая установка, содержащая ядерный реактор с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, по крайней мере, один парогенератор погружного типа и конденсатор пара, сообщенный с парогенератором выходом по газу парогенератора. (RU 2320035, МПК G21C 9/00, опубл. 20.03.2008).The closest set of essential features to the claimed invention is a nuclear power plant containing a nuclear reactor with a heavy liquid metal coolant, at least one submersible type steam generator and a steam condenser in communication with the steam generator through the gas output of the steam generator. (RU 2320035, IPC G21C 9/00, published on March 20, 2008).

При эксплуатации установки возможна такая аварийная ситуация, как «межконтурная неплотность парогенератора», заключающаяся в разрыве теплообменной поверхности парогенератора, в результате которой в жидкометаллический теплоноситель начинает поступать пароводяная смесь, образуя двухкомпонентный поток жидкий металл-пароводяная смесь. Поток по трубопроводам циркуляции теплоносителя попадает в реактор для охлаждения активной зоны. Поступление молекул воды в большом количестве в активную зону реактора может привести к ее «разгону», и как, следствие, разрушению.During the operation of the installation, an emergency such as “inter-circuit leakage of the steam generator” is possible, which consists in breaking the heat exchange surface of the steam generator, as a result of which the steam-water mixture begins to flow into the liquid metal coolant, forming a two-component liquid-metal-steam-water mixture stream. The flow through the coolant circulation pipelines enters the reactor to cool the core. The influx of water molecules in large quantities into the reactor core can lead to its “acceleration”, and, as a consequence, to destruction.

Частично пузыри пара сепарируются на свободной поверхности парогенератора, поступают в его газовый объем, после чего через выход по газу - в конденсатор, снижая, таким образом, количество молекул воды в теплоносителе.Partially, the vapor bubbles are separated on the free surface of the steam generator, enter its gas volume, and then through the gas outlet into the condenser, thus reducing the number of water molecules in the coolant.

Однако при отсутствии интенсивной сепарации пара из потока в активную зону может поступить такое количество молекул воды, при котором наступает неуправляемое увеличение реактивности и неконтролируемый разгон реактора.However, in the absence of intensive separation of steam from the stream, such a number of water molecules can arrive in the active zone that an uncontrolled increase in reactivity and uncontrolled acceleration of the reactor occur.

Недостатком известной ядерной энергетической установки является низкая безопасность установки при аварии «межконтурная неплотность парогенератора» из-за недостаточной сепарации пара из тяжелого жидкометаллического теплоносителя.A disadvantage of the known nuclear power plant is the low safety of the installation in the event of an “inter-circuit leakage of the steam generator” accident due to insufficient separation of steam from the heavy liquid metal coolant.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение ядерной безопасности реакторной установки при аварии «межконтурная неплотность парогенератора».The task to which the invention is directed is to ensure the nuclear safety of the reactor installation in the event of "inter-circuit leakage of the steam generator".

Техническим результатом изобретения является увеличение сепарации пара из теплоносителя, исключение неуправляемого роста реактивности и неконтролируемого разгона реактора.The technical result of the invention is to increase the separation of steam from the coolant, the exclusion of uncontrolled growth of reactivity and uncontrolled acceleration of the reactor.

Указанный технический результат достигается тем, что ядерная энергетическая установка, содержащая ядерный реактор с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, по крайней мере, один парогенератор погружного типа и конденсатор пара, сообщенный с парогенератором выходом по газу парогенератора, дополнительно снабжена сепаратором пара, при этом сепаратор пара установлен после парогенератора и сообщен выходом по газу с конденсатором пара.The specified technical result is achieved in that a nuclear power plant containing a nuclear reactor with a heavy liquid metal coolant, at least one submersible type steam generator and a steam condenser in communication with the steam generator through the gas output of the steam generator, is additionally equipped with a steam separator, while the steam separator is installed after a steam generator and is communicated by a gas outlet with a steam condenser.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена ядерная энергетическая установка (общий вид).The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a nuclear power plant (general view).

Ядерная энергетическая установка содержит ядерный реактор 1 с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, парогенератор 2 погружного типа, установленный после парогенератора 2 сепаратор пара 3, циркуляционный насос 4, конденсатор пара 5 и трубопроводы циркуляции теплоносителя. Последовательно соединенные по теплоносителю трубопроводами циркуляции: реактор 1- парогенератор 2 - сепаратор пара 3 - циркуляционный насос 4 - реактор 1 образуют контур тяжелого жидкометаллического теплоносителя. А свободные от теплоносителя полости реактора 1, парогенератора 2, сепаратора пара 3 и насоса 4 заполнены защитным газом и сообщены с конденсатором 5 пара выходами по газу.The nuclear power plant comprises a nuclear reactor 1 with a heavy liquid metal coolant, a submersible type steam generator 2, a steam separator 3 installed after the steam generator 2, a circulation pump 4, a steam condenser 5 and coolant circulation pipelines. Sequentially connected through the coolant through the circulation pipelines: reactor 1 - steam generator 2 - steam separator 3 - circulation pump 4 - reactor 1 form the circuit of a heavy liquid metal coolant. And the cavities of the reactor 1, the steam generator 2, the steam separator 3, and the pump 4, free from the coolant, are filled with protective gas and are connected to the steam condenser 5 by gas outlets.

Работа ядерной энергетической установки в потенциально опасном аварийном режиме «межконтурная неплотность парогенератора» осуществляется следующим образом.The operation of a nuclear power plant in a potentially dangerous emergency mode "inter-circuit leakage of the steam generator" is carried out as follows.

При появлении межконтурной негерметичности теплообменной поверхности в парогенераторе 2 в контур жидкого металла поступает пароводяная смесь, образуя двухкомпонентный поток жидкий металл-пароводяная смесь.When there is an inter-circuit leak in the heat exchange surface in the steam generator 2, the steam-water mixture enters the liquid metal circuit, forming a two-component liquid-metal-steam-water mixture flow.

Частично пузыри пара сепарируются на свободной поверхности в парогенераторе 2 и поступают в конденсатор 5 через выход газа парогенератора 2. Однако при большой течи из теплообменной поверхности сепарации пара в парогенераторе может быть недостаточно для достижения в потоке теплоносителя безопасного уровня молекул воды. Поэтому после парогенератора 2 устанавливают сепаратор пара 3, в котором теплоноситель подвергается дополнительной сепарации.Partially, the vapor bubbles are separated on the free surface in the steam generator 2 and enter the condenser 5 through the gas outlet of the steam generator 2. However, if there is a large leak from the heat exchange surface, the steam separation in the steam generator may not be enough to achieve a safe level of water molecules in the heat carrier stream. Therefore, after the steam generator 2, a steam separator 3 is installed, in which the coolant is subjected to additional separation.

В сепараторе 3 пузыри пара выходят из потока тяжелого металла в газовый объем сепаратора 3, и далее, в конденсатор 5. В конденсаторе пара 5 сконденсированный пар стекает в нижнюю часть конденсатора 5, откуда через штуцер (на чертеже не показан), запорный вентиль (на чертеже не показан) и трубопровод (на чертеже не показан) отводится в систему «грязных вод». Этот вентиль открывается автоматически при поступлении сигнала от верхнего сигнализатора уровня воды в конденсаторе и закрывается автоматически при поступлении сигнала от нижнего сигнализатора уровня воды в конденсаторе.In the separator 3, steam bubbles exit the heavy metal stream into the gas volume of the separator 3, and then into the condenser 5. In the steam condenser 5, condensed steam flows into the lower part of the condenser 5, from where through the fitting (not shown), a shut-off valve (on not shown) and the pipeline (not shown) is diverted to the "dirty water" system. This valve opens automatically when a signal arrives from the upper water level indicator in the condenser and closes automatically when a signal arrives from the lower water level indicator in the condenser.

После сепаратора 3, дополнительно очищенный от пара поток с существенно меньшим количеством пузырей пара, которые не являются опасным с точки зрения увеличения реактивности и разгона активной зоны реактора через циркуляционный насос 4 поступает в ядерный реактор 1.After the separator 3, the stream, further purified from steam, with a significantly smaller number of vapor bubbles, which are not dangerous from the point of view of increasing reactivity and accelerating the reactor core, is passed through a circulation pump 4 to nuclear reactor 1.

Claims

A nuclear power plant comprising a nuclear reactor with a heavy liquid metal coolant, at least one submersible type steam generator and a steam condenser in communication with the steam generator via a gas output from the steam generator, characterized in that the installation is further provided with a steam separator, wherein the steam separator is installed after the steam generator and communicated gas outlet with steam condenser.