RU2732857C1 - System for passive heat removal of reactor plant - Google Patents

System for passive heat removal of reactor plant Download PDF

Info

Publication number
RU2732857C1
RU2732857C1 RU2019140364A RU2019140364A RU2732857C1 RU 2732857 C1 RU2732857 C1 RU 2732857C1 RU 2019140364 A RU2019140364 A RU 2019140364A RU 2019140364 A RU2019140364 A RU 2019140364A RU 2732857 C1 RU2732857 C1 RU 2732857C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steam
water
branch
steam generator
tank
Prior art date
Application number
RU2019140364A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Николаевич Пейч
Дмитрий Николаевич Шаманов
Дмитрий Анатольевич Алексеев
Инна Валерьевна Шаманова
Александр Георгиевич Андреев
Алексей Николаевич Пахомов
Андрей Николаевич Соколов
Ахмир Мугинович Хизбуллин
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ)
Priority to RU2019140364A priority Critical patent/RU2732857C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2732857C1 publication Critical patent/RU2732857C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

FIELD: nuclear energy.
SUBSTANCE: system for passive heat removal of reactor plant includes straight-flow steam generator with steam branch, steam-water injector, heat exchanger located below straight-flow steam generator and connected by supply pipeline with output of steam-water injector, and a discharge pipeline to the inlet of the steam-water injector, a water storage capacity installed above the straight-flow steam generator and connected to it by a water branch with a shut-off valve placed on it, and a starting reservoir. In the passive heat removal system above the water reserve capacity the compensating capacity is installed. Upper volume of vessel is connected to steam branch of straight-flow steam generator with cutoff valve installed on it. Discharge branch of container is located on side surface. On the supply pipeline of the heat exchanger there installed is a check valve, the starter tank is located above the steam-water injector and is connected to the supply pipeline of the heat exchanger, and the branching branch is connected to the supplying branch of the compensating capacity.
EFFECT: invention allows improving reliability of heat removal supplied to steam generator residual heat release in passive mode.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности, для отвода тепла от реакторной установки и может быть использовано в системах аварийного расхолаживания активных зон ядерных реакторов без потребления внешних источников энергии.The invention relates to the field of nuclear energy, in particular, to remove heat from a reactor plant and can be used in systems for emergency cooling of the cores of nuclear reactors without consuming external energy sources.

Известна система по патенту RU №2037893 от 19.06.1995), которая содержит теплообменник и контур циркуляции теплоносителя ядерной энергоустановки, параллельно которому подключен струйный насос в виде инжектора-конденсатора. Вход струйного насоса по инжектируемой среде соединен с выпускным каналом теплообменника, впускной канал которого соединен с теплоисточником - водным объемом парогенератора. На выходном трубопроводе струйного насоса установлен обратный клапан, между которым и струйным насосом помещен конденсационный модуль, с помощью которого осуществляется запуск системы. Вода из теплоисточника (парогенератора или реактора) поступает в теплообменник, охлаждается в нем за счет испарения подпиточной воды и подается в сопло инжектируемого потока струйного насоса. Недостатком такой системы является ограниченность времени ее действия объемом выпариваемых запасов воды подпитки. Кроме того, поскольку при первом запуске конденсационный модуль заполняется полностью, то в случае прерывания циркуляции повторный запуск системы и продолжение отвода тепла невозможны.Known system according to the patent RU No. 2037893 from 19.06.1995), which contains a heat exchanger and a circulation circuit of the coolant of a nuclear power plant, in parallel to which a jet pump is connected in the form of an injector-condenser. The inlet of the jet pump through the injected medium is connected to the outlet of the heat exchanger, the inlet of which is connected to the heat source - the water volume of the steam generator. A non-return valve is installed on the outlet pipeline of the jet pump, between which a condensation module is placed and the jet pump, with the help of which the system is started. Water from a heat source (steam generator or reactor) enters the heat exchanger, is cooled in it due to the evaporation of make-up water, and is supplied to the nozzle of the injected stream of the jet pump. The disadvantage of such a system is the limited time of its operation by the volume of the evaporated feed water reserves. In addition, since the condensation module fills up completely during the first start-up, it is not possible to restart the system and continue to remove heat if the circulation is interrupted.

Наиболее близким техническим решением является система аварийного отвода тепла, на которую выдан патент RU №150816 от 03.06.2014. Система содержит прямоточный парогенератор, паровая и водяная ветки которого подключены к емкости запаса воды, верхняя часть которой подводящим трубопроводом связана с теплообменником, паровая ветвь подключена к емкости запаса воды ниже уровня водяного объема, причем на подводящем участке трубопровода установлен струйный насос, который соединен по входу с емкостью запаса воды, а по выходу с теплообменником, который подключен отводящим трубопроводом, снабженным обратным клапаном, к нижней части емкости запаса воды, кроме того струйный насос по входу соединен дополнительной веткой с отводящим трубопроводом, расположенной между обратным клапаном и нижней частью емкости запаса воды, а между выходом струйного насоса и теплообменником подключена пусковая емкость, снабженная пусковым клапаном.The closest technical solution is the emergency heat removal system, for which the patent RU No. 150816 dated 06/03/2014 was issued. The system contains a once-through steam generator, the steam and water branches of which are connected to the water storage tank, the upper part of which is connected to the heat exchanger by the supply pipeline, the steam branch is connected to the water storage tank below the level of the water volume, and a jet pump is installed on the supply pipeline section, which is connected at the inlet with a water storage tank, and at the outlet with a heat exchanger, which is connected by a discharge pipeline equipped with a check valve, to the lower part of the water storage tank, in addition, the jet pump is connected at the inlet by an additional branch with a discharge pipeline located between the check valve and the lower part of the water storage tank , and between the outlet of the jet pump and the heat exchanger, a starting tank equipped with a starting valve is connected.

Недостатком данной системы является то, что открытие клапанов отсечного и пускового, должно происходить одновременно, так как если пусковой клапан открывается позднее, то неизвестно через какой промежуток времени или по какому сигналу. Но при одновременном открытии этих клапанов в емкость запаса воды сначала вытесняется вода из гидрозатвора и только потом поступает горячая пароводяная смесь и начинается прогрев емкости запаса воды и ее парового объема.The disadvantage of this system is that the opening of the shut-off and start-up valves must occur simultaneously, since if the start-up valve opens later, then it is not known after what period of time or by what signal. But with the simultaneous opening of these valves, water is first displaced from the water seal into the water storage tank and only then the hot steam-water mixture enters and the water storage tank and its steam volume begin to warm up.

Однако, при одновременном открытии пускового клапана за счет разности давлений в емкости запаса воды и пусковой емкости через струйный насос в пусковую емкость будет поступать непрогретая среда по двум параллельным веткам: одной по подводящему трубопроводу теплообменника и другой, состоящей последовательно из подключенного к емкости запаса воды отрезка отводящего трубопровода и дополнительной (байпасной) ветке. Поскольку температура поступающих сред одинакова, то конденсация пара в струйном насосе будет невозможна, движущий напор циркуляции в системе не возникнет.However, with the simultaneous opening of the starting valve due to the pressure difference in the water storage tank and the starting tank, an unheated medium will flow into the starting tank through the jet pump through two parallel branches: one through the supply pipe of the heat exchanger and the other consisting in series of a section connected to the water supply tank the outlet pipeline and an additional (bypass) branch. Since the temperature of the incoming media is the same, condensation of steam in the jet pump will be impossible, and the driving head of circulation in the system will not arise.

В случае открытия пускового клапан после прогрева емкости запаса воды (неизвестно по какому сигналу) в струйный насос также будут поступать среды (вода и пар) по тем же веткам и при одинаковой температуре, т.е. конденсация пара также будет невозможна, т.к. циркуляция воды через теплообменник при отсутствии движущего напора еще не происходит и холодная вода в струйный насос по дополнительной (байпасной)ветке еще не поступает.In the case of opening the start valve after the water storage tank warms up (it is not known by what signal), media (water and steam) will also enter the jet pump through the same branches and at the same temperature, i.e. steam condensation will also be impossible, since water circulation through the heat exchanger in the absence of a driving pressure does not yet occur and cold water does not yet enter the jet pump through an additional (bypass) line.

Кроме того, известно, что струйные насосы имеют ограниченный диапазон режимных параметров и при значительном уменьшении расхода и давления пара отключаются. Между тем в системе аварийного отвода тепла по мере снижения мощности остаточных тепловыделений существенно уменьшаются паропроизводительность парогенератора и давление пара. Это приводит к остановке работы струйного насоса. Однако поскольку пусковая емкость в процессе первого запуска и продолжительной после этого работы будет полностью заполнена водой, то вторичный запуск циркуляции в системе после роста давления пара и аварийный отвод тепла будут невозможны.In addition, it is known that jet pumps have a limited range of operating parameters and are switched off with a significant decrease in steam flow and pressure. Meanwhile, in the emergency heat removal system, as the power of residual heat release decreases, the steam capacity of the steam generator and the steam pressure significantly decrease. This causes the jet pump to stop working. However, since the starting tank will be completely filled with water during the first start-up and long-term operation thereafter, the secondary start of circulation in the system after the increase in steam pressure and emergency heat removal will be impossible.

Техническим результатом является повышение надежности работы системы отвода тепла подводимых к парогенератору остаточных тепловыделений в пассивном режиме неограниченное время при отсутствии внешних источников энергии и, как следствие, увеличение безопасности работы реакторной установки в целом.The technical result is to increase the reliability of the heat removal system supplied to the steam generator residual heat in the passive mode for an unlimited time in the absence of external energy sources and, as a consequence, increase the safety of the reactor plant as a whole.

Технический результат достигается тем, что в состав системы пассивного отвода тепла содержащей прямоточный парогенератор с паровой веткой, пароводяной инжектор, теплообменник, размещенный ниже прямоточного парогенератора и соединенный подводящим трубопроводом с выходом пароводяного инжектора, а отводящим трубопроводом ко входу пароводяного инжектора, емкость запаса воды установленную выше прямоточного парогенератора и подключенную к нему водяной веткой с размещенным на ней отсечным клапаном и пусковую емкость введена установленная выше емкости запаса воды компенсирующая емкость, которая подключена подводящей веткой к подводящему трубопроводу теплообменника, ее верхний объем подключен паровой веткой к паровой ветке прямоточного парогенератора с установленным на ней отсечным клапаном, а отводящая ветка компенсирующей емкости расположена на боковой поверхности на уровне, соответствующем уровню установки пароводяного инжектора, и подключена к емкости запаса воды, а также на подводящем трубопроводе теплообменника установлен обратный клапан, причем пусковая емкость, размещена выше пароводяного инжектора и верхней частью подключена к подводящему трубопроводу теплообменника, а отводящей веткой подключена к подводящей ветке компенсирующей емкости.The technical result is achieved by the fact that in the composition of the passive heat removal system containing a direct-flow steam generator with a steam branch, a steam-water injector, a heat exchanger located below the direct-flow steam generator and connected by a supply pipeline to the outlet of a steam-water injector, and a discharge pipeline to the inlet of a steam-water injector, a water storage capacity set above of a once-through steam generator and a water branch connected to it with a shut-off valve placed on it and a start-up tank a compensating tank installed above the water storage tank is introduced, which is connected by a supply branch to the supply pipe of the heat exchanger, its upper volume is connected by a steam branch to the steam branch of a once-through steam generator with an installed on it shut-off valve, and the outlet branch of the compensating tank is located on the side surface at a level corresponding to the installation level of the steam-water injector, and is connected to the water storage tank, as well as to the supply pipes A non-return valve is installed on the heat exchanger line, and the starting tank is located above the steam-water injector and is connected to the upper part of the heat exchanger inlet pipeline, and the outlet branch is connected to the compensating tank inlet branch.

Прямоточный парогенератор и размещенные выше него компенсирующая емкость и емкость запаса воды создают тракт естественной циркуляции воды через прямоточный парогенератор. Другой циркуляционный тракт, включающий пароводяной инжектор и теплообменник и соединенный с компенсирующей емкостью, имеет постоянный уровень воды в компенсирующей емкости.The direct-flow steam generator and the compensating tank and the water storage tank located above it create a natural water circulation path through the direct-flow steam generator. Another circulation path, including a steam-water injector and a heat exchanger and connected to the compensation tank, has a constant water level in the compensation tank.

Установка пароводяного инжектора на одном уровне с уровнем воды в компенсирующей емкости обеспечивает наличие воды в камере смешения пароводяного инжектора (как в сообщающихся сосудах), способствует конденсации поступающего пара и создает условия для надежного первичного и последующих запусков работы пароводяного инжектора.Installation of the steam-water injector at the same level with the water level in the compensating tank ensures the presence of water in the mixing chamber of the steam-water injector (as in communicating vessels), promotes condensation of the incoming steam and creates conditions for reliable initial and subsequent start-up of the steam-water injector.

Установка отсечных клапанов на паровой и водяной ветках парогенератора отключает систему от парогенератора и при их открытии в аварийной ситуации способствует одновременному запуску пароводяного инжектора и началу циркуляции через теплообменник без необходимости прогрева системы и компенсирующей емкости.Installation of shut-off valves on the steam and water branches of the steam generator disconnects the system from the steam generator and, when they are opened in an emergency, contributes to the simultaneous start of the steam-water injector and the beginning of circulation through the heat exchanger without the need to warm up the system and the compensating tank.

Установка обратного клапана на подводящем трубопроводе теплообменника предотвращает при запуске поступление воды из компенсирующей емкости по ее подводящей ветке в напорный патрубок пароводяного инжектора.The installation of a check valve on the supply line of the heat exchanger prevents water from the compensating tank from the compensating tank through its supply line to the pressure pipe of the steam-water injector at start-up.

Установка пусковой емкости выше пароводяного инжектора позволяет сливать из нее накопившийся конденсат в компенсирующую емкость и тем самым освобождать объем пусковой емкости для последующих запусков работы пароводяного инжектора.Installation of the starting tank above the steam-water injector allows the accumulated condensate to be drained from it into the compensating tank and thereby free up the volume of the starting tank for subsequent starts of the steam-water injector.

Система пассивного отвода тепла может быть снабжена обратным клапаном, размещенным на отводящей ветке пусковой емкости. Это предотвращает при росте давления пара поступление воды в пусковую емкость из емкости запаса воды и тем самым исключает уменьшение необходимого для запуска системы объема пусковой емкости.The passive heat removal system can be equipped with a check valve located on the outlet branch of the starting tank. This prevents, with an increase in steam pressure, water from entering the starting tank from the water storage tank and thereby eliminates the decrease in the volume of the starting tank required to start the system.

Выполнение пусковой емкости с возможностью внешнего охлаждения повышает эффективность конденсации поступающего в нее пара, снижает давление в пусковой емкости и улучшает условия для последовательных неоднократных запусков циркуляции в системе.The execution of the starting tank with the possibility of external cooling increases the efficiency of condensation of the steam entering it, reduces the pressure in the starting tank and improves the conditions for successive repeated starts of circulation in the system.

Предлагаемая система пассивного отвода тепла реакторной установки обеспечивает как надежную естественную циркуляцию воды через прямоточный парогенератор, так и принудительную циркуляцию воды с отводом тепла остаточных тепловыделений неограниченное по длительности время к конечному поглотителю через теплообменник, размещенный ниже прямоточного парогенератора и охлаждаемый в качестве конечного поглотителя тепла водой внешнего водоема или забортной водой (для плавучих реакторных установок), запасы которой неограничены.The proposed system of passive heat removal from the reactor plant provides both a reliable natural circulation of water through a direct-flow steam generator and forced circulation of water with heat removal from residual heat for an unlimited duration to the final absorber through a heat exchanger located below the direct-flow steam generator and cooled as the final heat absorber by external water. reservoir or sea water (for floating reactor installations), the reserves of which are unlimited.

На фиг. 1 схематично показана система пассивного отвода тепла реакторной установки (СПОТ).FIG. 1 schematically shows the passive heat removal system of a reactor plant (PHRS).

На фиг. 2 схематично показана СПОТ реакторной установки с обратным клапаном на отводящей ветке пусковой емкости..FIG. 2 schematically shows the SPOT of a reactor plant with a check valve on the outlet branch of the starting tank.

Система (фиг. 1) состоит из прямоточного парогенератора 1, теплообменника 4, размещенного ниже прямоточного парогенератора 1, компенсирующей емкости 3, размещенной с превышением над прямоточным парогенератором 1 и емкостью запаса воды 13, размещенной ниже компенсирующей емкости 3 и выше прямоточного парогенератора 1, пароводяного инжектора 5, размещенного на уроне воды в компенсирующей емкости 3 и пусковой емкости 15, размещенной выше пароводяного инжектора 5.The system (Fig. 1) consists of a direct-flow steam generator 1, a heat exchanger 4 located below the direct-flow steam generator 1, a compensating tank 3, located with an excess over the direct-flow steam generator 1 and a water reserve 13 located below the compensating tank 3 and above the direct-flow steam generator 1, a steam-water injector 5 located at the water level in the compensating tank 3 and the starting tank 15 located above the steam-water injector 5.

Прямоточный парогенератор 1 соединен паровой веткой 2 с размещенным на ней отсечным клапаном 10 с пароводяным инжектором 5. Пароводяной инжектор 5 соединен по выходу подводящим трубопроводом 6 с размещенным на нем обратным клапаном 12 с теплообменником 4. Теплообменник 4 соединен отводящим трубопроводом 7 с пароводяным инжектором 5 по входу.The once-through steam generator 1 is connected by a steam branch 2 with a shut-off valve 10 placed on it with a steam-water injector 5. The steam-water injector 5 is connected at the outlet by a supply pipeline 6 with a check valve 12 located on it with a heat exchanger 4. Heat exchanger 4 is connected by a discharge pipeline 7 to a steam-water injector 5 according to entrance.

Нижняя часть емкости запаса воды 13 соединена водяной веткой 9 с размещенным на ней отсечным клапаном 11 с прямоточным парогенератором 1, а ее верхняя часть подключена отводящей веткой 18 к компенсирующей емкости 3 на одном уровне с пароводяным инжектором 5.The lower part of the water storage tank 13 is connected by a water branch 9 with a shut-off valve 11 placed on it with a direct-flow steam generator 1, and its upper part is connected by a branch branch 18 to the compensating tank 3 at the same level with the steam-water injector 5.

Нижняя часть компенсирующей емкости 3 соединена подводящей веткой 8 с подводящим трубопроводом теплообменника 6, верхняя часть компенсирующей емкости 3 соединена паровой веткой 14 с паровой веткой 2.The lower part of the compensating tank 3 is connected by the supply line 8 with the supply line of the heat exchanger 6, the upper part of the compensating tank 3 is connected by the steam line 14 to the steam line 2.

Верхняя часть пусковой емкости 15 подключена веткой 16 к участку трубопровода 6 между пароводяным инжектором 5 и обратным клапаном 12, а нижняя часть пусковой емкости 15 подключена веткой 17, на которой установлен обратный клапан 19 (фиг. 2), к ветке 8.The upper part of the starting tank 15 is connected by a branch 16 to the section of the pipeline 6 between the steam-water injector 5 and the check valve 12, and the lower part of the starting vessel 15 is connected by a branch 17, on which the check valve 19 is installed (Fig. 2), to the branch 8.

Система пассивного отвода тепла работает следующим образом. Исходно система пассивного отвода тепла находится в состоянии ожидания и отключена от прямоточного парогенератора 1 закрытыми отсечными клапанами 10 и 11. Система заполнена конденсатом до уровня подключения отводящей ветки 18 к боковой части компенсирующей емкости 3. Давление в системе ниже давления в парогенераторе.The passive heat removal system works as follows. Initially, the passive heat removal system is in a standby state and is disconnected from the once-through steam generator 1 by closed cut-off valves 10 and 11. The system is filled with condensate to the level of connection of the outlet branch 18 to the side of the compensating tank 3. The pressure in the system is lower than the pressure in the steam generator.

В момент ввода системы в действие парогенератор подключается к системе путем открытия отсечных клапанов 10 и 11. В систему по ветке 2 поступает пар из парогенератора, давление в системе растет и приближается к давлению в парогенераторе. В парогенератор 1 из емкости запаса воды 13 по водяной ветке 9 начинает поступать вода. По замкнутому тракту емкость запаса воды 13 - парогенератор 1 - компенсирующая емкость 3 возникает естественная циркуляция за счет разности плотностей среды на опускной водяной ветке 9 и подъемной паровой ветке 2 с отводом тепла паром из парогенератора в систему.When the system is put into operation, the steam generator is connected to the system by opening the shut-off valves 10 and 11. Steam from the steam generator enters the system via branch 2, the pressure in the system increases and approaches the pressure in the steam generator. Water begins to flow into the steam generator 1 from the water storage tank 13 through the water branch 9. Along the closed path, the water storage tank 13 - steam generator 1 - compensating tank 3, natural circulation occurs due to the difference in the density of the medium on the downward water branch 9 and the lifting steam branch 2 with heat removal from the steam generator into the system.

Пар из прямоточного парогенератора 1 поступает в пароводяной инжектор 5 и движется через него в пусковую емкость 15. Поскольку пароводяной инжектор 5 размещен на одном уровне с уровнем воды в компенсирующей емкости 3, то в камере смешения пароводяного инжектора 5 присутствует вода. Поступающий пар смешивается с водой, конденсируется и в нагнетательной камере пароводяного инжектора 5 возникает повышенное давление смешанной среды, создающее циркуляцию воды по трубопроводам 6 и 7 через теплообменник 4.Steam from the once-through steam generator 1 enters the steam-water injector 5 and moves through it into the starting tank 15. Since the steam-water injector 5 is located at the same level with the water level in the compensating tank 3, water is present in the mixing chamber of the steam-water injector 5. The incoming steam is mixed with water, condensed and an increased pressure of the mixed medium arises in the pressure chamber of the steam-water injector 5, which creates circulation of water through pipelines 6 and 7 through the heat exchanger 4.

Циркуляция воды через водяной теплообменник 4 происходит за счет разности давлений в напорном патрубке пароводяного инжектора бив его камере смешения. При этом часть расхода воды по ветке 8 поступает в компенсирующую емкость 3 и по ветке 18 переливается в емкость запаса воды 13 для компенсации потерь запаса воды на парообразование.The circulation of water through the water heat exchanger 4 occurs due to the pressure difference in the pressure pipe of the steam-water injector against its mixing chamber. In this case, a part of the water consumption along the branch 8 enters the compensating tank 3 and, along the branch 18, is poured into the water storage tank 13 to compensate for the loss of the water supply for vaporization.

При запуске часть пара по ветке 16 проходит в пусковую емкость 15 и конденсируется. Так как пусковая емкость 15 размещена выше пароводяного инжектора 5 и компенсирующей емкости 3, то образовавшийся конденсат по отводящей ветке 17 и ветке 8 поступает в компенсирующую емкость 3.At start-up, part of the steam along branch 16 passes into the starting tank 15 and condenses. Since the starting tank 15 is located above the steam-water injector 5 and the compensating tank 3, the formed condensate through the branch 17 and the branch 8 enters the compensating tank 3.

Поскольку движение воды в системе через теплообменник 4 не регулируется, то в любой момент времени количество тепла поступающего в прямоточный парогенератор 1 и количество тепла отводимого через теплообменник 4 не равны и система не может работать в стационарном режиме, т.е. все процессы нестационарны и протекают в динамике.Since the movement of water in the system through the heat exchanger 4 is not regulated, at any moment of time the amount of heat entering the once-through steam generator 1 and the amount of heat removed through the heat exchanger 4 are not equal and the system cannot operate in a stationary mode, i.e. all processes are nonstationary and dynamic.

При наличии эффективных процессов циркуляции по каждому циркуляционному тракту и отвода тепла через теплообменник 4 количество тепла поступающего в прямоточный парогенератор 1 может быть меньше количества тепла отводимого через теплообменник 4. Такие условия возникают в процессе снижения во времени остаточных тепловыделений в реакторной установке и соответственно количества тепла поступающего с теплоносителем в прямоточный парогенератор 1.In the presence of effective circulation processes for each circulation path and heat removal through the heat exchanger 4, the amount of heat entering the once-through steam generator 1 can be less than the amount of heat removed through the heat exchanger 4. Such conditions arise in the process of reducing the residual heat in the reactor installation and, accordingly, the amount of heat supplied with coolant in a once-through steam generator 1.

При таких условиях количество воды, поступающей с напора пароводяного инжектора 5 последовательно по веткам 6, 8, 18 и 9 в парогенератор 1 превышает количество воды необходимое для парообразования при текущей мощности РУ. В результате парообразование в прямоточном парогенераторе 1 уменьшается, давление пара в системе снижается, поступление пара по паровой ветке 2 уменьшается вплоть до прекращения и работа пароводяного инжектора 5 срывается. Циркуляция воды по трубопроводам 6, 7 и 8 прекращается.Under such conditions, the amount of water supplied from the pressure of the steam-water injector 5 sequentially along branches 6, 8, 18 and 9 into the steam generator 1 exceeds the amount of water required for steam generation at the current power of the reactor plant. As a result, steam generation in the once-through steam generator 1 decreases, the steam pressure in the system decreases, the flow of steam through the steam branch 2 decreases until it stops, and the operation of the steam-water injector 5 is interrupted. The circulation of water through pipelines 6, 7 and 8 is stopped.

При этом из-за отсутствия расхода пара по ветке 2 давления пара в прямоточном парогенераторе 1, пароводяном инжекторе 5, компенсирующей емкости 3 и пусковой емкости 15 выравниваются. Если при этом уровень конденсата в ветке 17 и пусковой емкости 15 выше уровня воды в компенсирующей емкости 3, то под действием нивелирного напора вода из пусковой емкости 15 будет поступать по веткам 17 и 8 в водный объем компенсирующей емкости 3 до выравнивания уровней воды в них. При этом объем пусковой камеры 15 освобождается от конденсата.In this case, due to the lack of steam flow along the branch 2, the steam pressure in the once-through steam generator 1, the steam-water injector 5, the compensating tank 3 and the starting tank 15 are aligned. If, at the same time, the level of condensate in the branch 17 and the starting tank 15 is higher than the water level in the compensating tank 3, then under the action of the leveling pressure, the water from the starting tank 15 will flow through the branches 17 and 8 into the water volume of the compensating tank 3 until the water levels in them equalize. In this case, the volume of the starting chamber 15 is freed from condensate.

Далее поскольку в прямоточном парогенераторе 1 подвод тепла продолжается, а поступление воды с напора пароводяного инжектора 5 прекратилось, то начинает возрастать парообразование в парогенераторе 1, увеличивается выход пара в систему, возрастает давление пара в ветке 2 и в компенсирующей емкости 3.Further, since the heat supply continues in the direct-flow steam generator 1, and the flow of water from the pressure of the steam-water injector 5 has ceased, vaporization in the steam generator 1 begins to increase, the steam output to the system increases, the steam pressure in the branch 2 and in the compensating tank 3 increases.

Пар начинает поступать по ветке 2 в пароводяной инжектор 5, через него в пусковую емкость 15 и происходит очередной запуск циркуляции.Steam begins to flow through branch 2 into the steam-water injector 5, through it into the starting tank 15 and the next circulation starts.

Возобновляются циркуляция воды в системе, отвод тепла через теплообменник 4 и поступление воды в парогенератор 1.The circulation of water in the system, heat removal through the heat exchanger 4 and the flow of water into the steam generator 1 are resumed.

Процесс отвода тепла продолжится до очередного снижения давления пара в системе и срыва работы пароводяного инжектора 5. Т.е. все процессы повторяются. При наличии непрерывного подвода тепла к прямоточному парогенератору 1 возникает цикличность работы системы без ограничения по длительности работы и при надежном отводе через теплообменник 4 всего подводимого к системе тепла.The process of heat removal will continue until the next decrease in the steam pressure in the system and the failure of the steam-water injector 5. all processes are repeated. In the presence of a continuous supply of heat to the direct-flow steam generator 1, a cyclical operation of the system occurs without restrictions on the duration of operation and with a reliable removal of all heat supplied to the system through the heat exchanger 4.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает отвод тепла остаточных тепловыделений реакторной установки через теплообменник, размещенный ниже прямоточного парогенератора и охлаждаемый конечным поглотителем (морской воды или воды внешнего водоема), при неограниченном количестве которого процесс отвода тепла при наличии тепловыделений может продолжаться неограниченно долго вплоть до полного расхолаживания реакторной установки.The proposed technical solution provides heat removal from the residual heat release of the reactor plant through a heat exchanger located below the direct-flow steam generator and cooled by the final absorber (sea water or water from an external reservoir), with an unlimited amount of which the process of heat removal in the presence of heat release can continue indefinitely until the complete cooling of the reactor plant ...

Claims (3)

1. Система пассивного отвода тепла реакторной установки, включающая прямоточный парогенератор с паровой веткой, пароводяной инжектор, теплообменник, размещенный ниже прямоточного парогенератора и соединенный подводящим трубопроводом с выходом пароводяного инжектора, а отводящим трубопроводом к входу пароводяного инжектора, емкость запаса воды, установленную выше прямоточного парогенератора и подключенную к нему водяной веткой с размещенным на ней отсечным клапаном, и пусковую емкость, отличающаяся тем, что в системе пассивного отвода тепла выше емкости запаса воды установлена компенсирующая емкость, которая подключена подводящей веткой к подводящему трубопроводу теплообменника, ее верхний объем подключен к паровой ветке прямоточного парогенератора с установленным на ней отсечным клапаном, а отводящая ветка компенсирующей емкости расположена на боковой поверхности на уровне, соответствующем уровню установки пароводяного инжектора, и подключена к емкости запаса воды, на подводящем трубопроводе теплообменника установлен обратный клапан, пусковая емкость размещена выше пароводяного инжектора и верхней частью подключена к подводящему трубопроводу теплообменника, а отводящей веткой подключена к подводящей ветке компенсирующей емкости.1. The system of passive heat removal of the reactor plant, including a once-through steam generator with a steam branch, a steam-water injector, a heat exchanger located below the once-through steam generator and connected by a supply pipeline to the outlet of the steam-water injector, and by a discharge pipeline to the inlet of a steam-water injector, a water storage tank installed above the once-through steam generator and a water line connected to it with a shut-off valve placed on it, and a starting tank, characterized in that a compensating tank is installed in the passive heat removal system above the water storage tank, which is connected by a supply line to the supply line of the heat exchanger, its upper volume is connected to the steam line a direct-flow steam generator with a shut-off valve installed on it, and the outlet branch of the compensating tank is located on the side surface at a level corresponding to the installation level of the steam-water injector, and is connected to the water storage tank on the supply pipe A non-return valve is installed in the heat exchanger line, the start-up tank is located above the steam-water injector and its upper part is connected to the supply line of the heat exchanger, and the outlet branch is connected to the supply line of the compensating tank. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что на отводящей ветке пусковой емкости установлен обратный клапан.2. The system according to claim 1, characterized in that a check valve is installed on the discharge branch of the starting tank. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что пусковая емкость выполнена с возможностью внешнего охлаждения.3. The system of claim. 1, characterized in that the starting capacity is made with the possibility of external cooling.
RU2019140364A 2018-11-01 2018-11-01 System for passive heat removal of reactor plant RU2732857C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019140364A RU2732857C1 (en) 2018-11-01 2018-11-01 System for passive heat removal of reactor plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019140364A RU2732857C1 (en) 2018-11-01 2018-11-01 System for passive heat removal of reactor plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2732857C1 true RU2732857C1 (en) 2020-09-23

Family

ID=72922504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019140364A RU2732857C1 (en) 2018-11-01 2018-11-01 System for passive heat removal of reactor plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2732857C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2761108C1 (en) * 2021-03-10 2021-12-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) Passive heat discharge system of the reactor plant

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU177358A1 (en) * 1962-10-18 1979-09-15 Предприятие Государственного Комитета По Использованию Атомной Энергии Ссср Device for emergency defrosting of gas-cooled reactor
US4687626A (en) * 1985-01-18 1987-08-18 Tong Long S Passive safety device for emergency steam dump and heat removal for steam generators in nuclear power reactors
RU111708U1 (en) * 2011-06-10 2011-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" FIRST CIRCUIT DEVICE FOR TWO-CIRCUIT NUCLEAR POWER INSTALLATION
RU150816U1 (en) * 2014-06-03 2015-02-27 Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) EMERGENCY HEAT REMOVAL SYSTEM
RU2650504C2 (en) * 2016-04-07 2018-04-16 Валерий Викторович Войтюк Emergency nuclear reactor cooling system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU177358A1 (en) * 1962-10-18 1979-09-15 Предприятие Государственного Комитета По Использованию Атомной Энергии Ссср Device for emergency defrosting of gas-cooled reactor
US4687626A (en) * 1985-01-18 1987-08-18 Tong Long S Passive safety device for emergency steam dump and heat removal for steam generators in nuclear power reactors
RU111708U1 (en) * 2011-06-10 2011-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" FIRST CIRCUIT DEVICE FOR TWO-CIRCUIT NUCLEAR POWER INSTALLATION
RU150816U1 (en) * 2014-06-03 2015-02-27 Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) EMERGENCY HEAT REMOVAL SYSTEM
RU2650504C2 (en) * 2016-04-07 2018-04-16 Валерий Викторович Войтюк Emergency nuclear reactor cooling system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2761108C1 (en) * 2021-03-10 2021-12-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) Passive heat discharge system of the reactor plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2740786C1 (en) System for passive heat removal of reactor plant
CA2806041C (en) Nuclear power plant
US4674285A (en) Start-up control system and vessel for LMFBR
CN103953915B (en) High-pressure heater reclaims the method for the hydrophobic working medium of double reheat boiler startup and heat
EP2165116B1 (en) Immediate response steam generating method
CN108870372A (en) Once-through Boiler drained water recovery system and method based on high-low pressure hydrophobic development unit
RU152416U1 (en) EMERGENCY HEAT REMOVAL SYSTEM
RU186261U1 (en) PASSIVE HEAT REMOVAL SYSTEM OF REACTOR INSTALLATION
RU2732857C1 (en) System for passive heat removal of reactor plant
CN208967776U (en) A kind of supercritical once-through boiler pipe-line system
RU2631057C1 (en) System of passive removal of heat of reactor installation
CN202188482U (en) Pumpless direct-current furnace startup system capable of fully recycling working media and heat
RU150816U1 (en) EMERGENCY HEAT REMOVAL SYSTEM
CN116428900A (en) Antifreezing system for molten salt heat exchange equipment and pipeline and control method
CA3068559C (en) Steam-generating unit of dual circuit reactor with purge and drain system
US4656335A (en) Start-up control system and vessel for LMFBR
US11488733B2 (en) Method and system for bringing a nuclear power plant into a safe state after extreme effect
RU2761108C1 (en) Passive heat discharge system of the reactor plant
RU167923U1 (en) EMERGENCY HEAT REMOVAL SYSTEM
KR102315403B1 (en) Water Recirculation in Vertical Forced Flow Steam Generators
RU2668235C1 (en) Emergency cooling system
CA3066162C (en) Method and system for bringing a nuclear power plant into a safe state after extreme effect
RU78600U1 (en) EMERGENCY HEAT REMOVAL SYSTEM
SU1249179A1 (en) Power plant
JPH0472471A (en) Feedwater heater drain pump up system