RU2792420C1 - Degassing system for nuclear power plant and method for degassing reactor coolant flow - Google Patents
Degassing system for nuclear power plant and method for degassing reactor coolant flow Download PDFInfo
- Publication number
- RU2792420C1 RU2792420C1 RU2021133020A RU2021133020A RU2792420C1 RU 2792420 C1 RU2792420 C1 RU 2792420C1 RU 2021133020 A RU2021133020 A RU 2021133020A RU 2021133020 A RU2021133020 A RU 2021133020A RU 2792420 C1 RU2792420 C1 RU 2792420C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- power plant
- nuclear power
- reactor coolant
- sonotrode
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерной энергетической установке, содержащей ядерный реактор и контур теплоносителя реактора с теплоносителем, в частности, на основе воды или подобного воде охладителя (например, легкая вода или тяжелая вода), а также дополнительно содержащий систему дегазации теплоносителя реактора. Изобретение относится также к способу дегазации теплоносителя ядерного реактора.The invention relates to a nuclear power plant comprising a nuclear reactor and a reactor coolant circuit with a coolant, in particular based on water or a water-like coolant (for example, light water or heavy water), and further comprising a reactor coolant degassing system. The invention also relates to a method for degassing a nuclear reactor coolant.
Ядерная энергетическая установка содержит ядерный реактор и взаимодействующий с ним контур теплоносителя реактора, в котором циркулирует теплоноситель. По различным причинам может быть необходимым удалить растворенные газы из жидкого теплоносителя реактора. Соответствующий технологический процесс называется «дегазификация» или «дегазация». Одной причиной необходимости процесса дегазации может быть удаление кислорода, чтобы избежать коррозию на трубопроводной линии или системе трубопроводов, окружающей реактор. Другой причиной может быть подготовка ядерного реактора для эксплуатации, чтобы количество радионуклидов не превышало допустимую величину, что позволяет ограничить вскрытия корпуса реактора.A nuclear power plant contains a nuclear reactor and a reactor coolant circuit interacting with it, in which the coolant circulates. For various reasons, it may be necessary to remove dissolved gases from the reactor coolant fluid. The corresponding technological process is called "degasification" or "degassing". One reason for the need for a degassing process may be to remove oxygen in order to avoid corrosion in a pipeline or piping system surrounding the reactor. Another reason may be the preparation of a nuclear reactor for operation so that the amount of radionuclides does not exceed the permissible value, which makes it possible to limit the opening of the reactor vessel.
В соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы в известном из уровня техники патентном документе EP2109114A2 описана ядерная энергетическая установка с системой дегазификации теплоносителя реактора. Упомянутая система дегазификации основана на испарении (с использованием отдувочного газа).According to the preamble of claim 1, the prior art patent document EP2109114A2 describes a nuclear power plant with a reactor coolant degasification system. Said degasification system is based on evaporation (using stripping gas).
В патентном документе US4647425A описана ядерная энергетическая установка с системой вакуумной дегазации.US4647425A describes a nuclear power plant with a vacuum degassing system.
В патентном документе US2016/225470A1 описана ядерная энергетическая установка с системой мембранной дегазации.US2016/225470A1 describes a nuclear power plant with a membrane degassing system.
Упомянутые выше существующие системы дегазации считаются дорогостоящими, энергозатратными и для их размещения требуются площади значительных размеров. The existing degassing systems mentioned above are considered to be expensive, energy-intensive and require significant areas for their placement.
В этой связи задача настоящего изобретения заключается в обеспечении ядерной энергетической установки с системой дегазации, которая может быть легко встроена в окружающие реактор системы с низкой потребностью в площади, может быть приспособлена для различных потребностей в существующих установках и функционирует надежно и эффективно. Кроме того, изобретение обеспечивает соответствующий способ дегазации потока теплоносителя ядерного реактора.In this regard, it is an object of the present invention to provide a nuclear power plant with a degassing system that can be easily integrated into systems surrounding the reactor with low space requirements, can be adapted to various needs in existing plants, and operates reliably and efficiently. In addition, the invention provides a suitable process for degassing a nuclear reactor coolant stream.
В соответствии с изобретением задача, относящаяся к устройству, решена с помощью ядерной энергетической установки, охарактеризованной признаками, изложенными в пункте 1 формулы. In accordance with the invention, the problem related to the device is solved with the help of a nuclear power plant, characterized by the features set forth in paragraph 1 of the formula.
В связи с этим изобретение предлагает ядерную энергетическую установку, содержащую ядерный реактор и контур теплоносителя, в котором циркулирует теплоноситель, и, кроме того, содержащую систему дегазации для теплоносителя, при этом система дегазации представляет собой систему ультразвуковой дегазации, содержащую блок сонотродов с по меньшей мере одним сонотродом, размещенный на линии контура теплоносителя реактора или на линии, которая сообщается по текучей среде с контуром теплоносителя реактора, и, предпочтительно, обеспечивающую непрерывную дегазацию теплоносителя реактора.In this regard, the invention provides a nuclear power plant comprising a nuclear reactor and a coolant circuit in which the coolant circulates, and further comprising a degassing system for the coolant, wherein the degassing system is an ultrasonic degassing system comprising a sonotrode array with at least a single sonotrode placed in a line of the reactor coolant loop or in a line that is in fluid communication with the reactor coolant loop, and preferably providing continuous degassing of the reactor coolant.
В системе ультразвуковой дегазации газ, растворенный в жидкости, под воздействием колебаний ультразвукового диапазона образует небольшие кавитационные пузырьки. В разделительной емкости или разделительном резервуаре микропузырьки объединяются в большие пузырьки и поднимаются вверх к поверхности жидкости, в результате чего полученный отделенный газ может быть удален. Ультразвуковой осциллятор называется также сонотродом. In the ultrasonic degassing system, the gas dissolved in the liquid forms small cavitation bubbles under the influence of ultrasonic vibrations. In the separation vessel or separation vessel, the microbubbles are combined into large bubbles and rise up to the surface of the liquid, whereby the resulting separated gas can be removed. An ultrasonic oscillator is also called a sonotrode.
Настоящее изобретение основано на указанной известной технологии, коммерчески доступной, проверенной на практике и испытанной в других отраслях промышленности, и приспосабливает известную технологию в подходящее применение для дегазации теплоносителя реактора. Преимуществами являются, в том числе, экономичность и низкое энергопотребление, экономия места, низкие эксплуатационные расходы, легкость установки и использования, а также модульная конструкция, адаптируемая в соответствии с требованиями.The present invention is based on said known technology, commercially available, field proven and tested in other industries, and adapts the known technology to a suitable application for reactor coolant degassing. The advantages are, among other things, economic and low power consumption, space saving, low maintenance costs, ease of installation and use, and a modular design that can be adapted according to requirements.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения блок сонотродов содержит множество сонотродов, размещенных в конфигурации с параллельным потоком. Предпочтительно, количество потоков, проходящих через действующие сонотороды, регулируется с помощью соответствующих регулируемых клапанов. In a preferred embodiment of the invention, the sonotrode stack comprises a plurality of sonotrodes placed in a parallel flow configuration. Preferably, the amount of flow through the active sonothorodes is controlled by appropriate adjustable valves.
Для непрерывной работы каждый сонотрод, предпочтительно, размещен в проточной камере, которой может быть любая емкость, труба или резервуар, подходящие для работы в режиме непрерывного потока. For continuous operation, each sonotrode is preferably placed in a flow chamber, which may be any vessel, pipe, or reservoir suitable for continuous flow operation.
Хотя в принципе указанный сонотрод можно разместить в той же емкости, резервуаре или трубе, в которой осуществляется отделение газа, предпочтительно, чтобы в рассматриваемом здесь случае применения использовались ультразвуковая подсистема и разделительная подсистема, отделенные друг о друга так, что разделительная емкость находится ниже по потоку от блока сонотродов. Although in principle said sonotrode can be placed in the same tank, tank or pipe in which gas separation takes place, it is preferable that the application considered here use an ultrasonic subsystem and a separation subsystem separated from each other so that the separation tank is located downstream from the sonotrode block.
Предпочтительно, в разделительной емкости (разделительном резервуаре) образовано газовое пространство, к которому присоединена линия всасывания для отделенного потока газа. В результате в процессе работы газовое пространство поддерживается под отрицательным давлением относительно атмосферного давления. Отделение газа может быть также достигнуто или поддерживаться путем подачи продувочного газа через разделительную емкость.Preferably, a gas space is formed in the separation vessel (separation vessel) to which a suction line for the separated gas stream is connected. As a result, during operation, the gas space is maintained under negative pressure relative to atmospheric pressure. Gas separation can also be achieved or maintained by supplying a purge gas through the separation vessel.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения используется система охлаждения сонотродов, предпочтительно с теплопередающей текучей средой или охладителем, циркулирующим в открытом или замкнутом контуре охлаждения. Дополнительно или в качестве альтернативы, в частности в случае блоков с большим количеством сонотродов, используется система охлаждения, предпочтительно такого же типа, предназначенная для охлаждения потока жидкости, покидающего сонотроды.In a preferred embodiment of the invention, a sonotrode cooling system is used, preferably with a heat transfer fluid or coolant circulating in an open or closed cooling loop. Additionally or alternatively, in particular in the case of units with a large number of sonotrodes, a cooling system, preferably of the same type, is used to cool the fluid flow leaving the sonotrodes.
Конкретное предпочтительное воплощение относится к ядерной энергетической установке с водо-водяным реактором (ВВР), содержащим первый контур ядерного реактора и второй контур ядерного реактора, в котором теплоноситель, подлежащий дегазации, является первичным теплоносителем первого контура ядерного реактора. Однако дегазация вторичного теплоносителя второго контура ядерного реактора также является возможной. В этом контексте термин «водо-водяной реактор» следует понимать в широком смысле, который включает реакторы с легкой водой, такие как Европейский реактор под давлением (EPR) или немецкий водо-водяной реактор «Druckwasserreaktor» (DWR), а также реакторы с тяжелой водой, такие как CANDU. Реактор CANDU, канадский дейтериевый реактор, является хорошо известной конструкцией канадского тяжеловодного ядерного реактора с водой под давлением.A specific preferred embodiment relates to a pressurized water reactor (PWR) nuclear power plant comprising a primary nuclear reactor loop and a second nuclear reactor loop, in which the coolant to be degassed is the primary coolant of the primary nuclear reactor loop. However, degassing of the secondary coolant of the secondary circuit of a nuclear reactor is also possible. In this context, the term pressurized water reactor should be understood in a broad sense, which includes light water reactors such as the European Pressurized Reactor (EPR) or the German Druckwasserreaktor (DWR) pressurized water reactor, as well as heavy water reactors. water such as CANDU. The CANDU reactor, the Canadian Deuterium Reactor, is a well-known design of the Canadian Pressurized Heavy Water Nuclear Reactor.
Обычно доступ к первичному теплоносителю первого контура ядерного реактора возможен посредством системы регулирования химического состава и объема теплоносителя ядерного реактора (СРХСОТЯР), содержащей линию отвода теплоносителя и бак регулирования объема. Предпочтительно, от указанной линии отвода теплоносителя проходит линия подачи теплоносителя к блоку сонотродов, и поток теплоносителя, ответвленный от потока, проходящего через СРХСОТЯР, очищается с помощью ультразвуковой подсистемы. Usually, access to the primary coolant of the primary circuit of a nuclear reactor is possible through a control system for the chemical composition and volume of the nuclear reactor coolant (SRHSOTYAR), containing a coolant removal line and a volume control tank. Preferably, a coolant supply line to the sonotrode unit extends from said coolant outlet line, and the coolant flow branched from the flow passing through the SRHCOFR is cleaned using an ultrasonic subsystem.
В рассматриваемом случае, в частности, выгодно, если бак регулирования объема действует в качестве разделительной емкости для потока первичного теплоносителя, выходящего из блока сонотродов. In the present case, it is particularly advantageous if the volume control tank acts as a separating vessel for the primary coolant flow leaving the sonotrode unit.
В более общем случае в ядерной энергетической установке любая жидкость может быть дегазирована с помощью системы ультразвуковой дегазации рассмотренного здесь типа, например, борная кислота и/или деминерализованная (обессоленная) вода перед ее впрыском в циркулирующий теплоноситель реактора.More generally, in a nuclear power plant, any liquid can be degassed using an ultrasonic degassing system of the type discussed here, such as boric acid and/or demineralized (demineralized) water before it is injected into the circulating reactor coolant.
В части способа настоящее изобретение предлагает способ дегазации потока теплоносителя ядерного реактора, при этом способ включает:In a process part, the present invention provides a process for degassing a nuclear reactor coolant stream, the process comprising:
(а) воздействие ультразвуковых колебаний на поток с помощью по меньшей мере одного сонотрода и затем(a) exposing the flow to ultrasonic vibrations with at least one sonotrode and then
(b) направление потока в разделительную емкость, в которой поток газа отделяется от жидкой фазы.(b) directing the flow into a separating vessel in which the gas stream is separated from the liquid phase.
Предпочтительно, этапы (а) и (b) осуществляют непрерывно.Preferably, steps (a) and (b) are carried out continuously.
Приведенные выше сведения, относящиеся к устройству, по аналогии применимы к способу.The above information relating to the device, by analogy, is applicable to the method.
Таким образом, можно заключить, что система в соответствии с изобретением является вспомогательной системой, подходящей для дегазификации потока теплоносителя реактора, соединенной с контуром теплоносителя реактора. Для улучшения возможности уменьшения размеров и реализации модульного принципа блок из некоторого количества сонотродов в конфигурации с параллельным потоком включен в линию основного потока теплоносителя. Кроме того, в случае необходимости могут быть использованы устройство для охлаждения сонотродов и/или основного потока и сепаратор газа, не находящегося под давлением, размещенный ниже по потоку относительно устройства с сонотродами. Устройство с сонотродами в целом может быть размещено в подвижной емкости.Thus, it can be concluded that the system according to the invention is an auxiliary system suitable for the degasification of a reactor coolant stream connected to the reactor coolant loop. To improve the possibility of downsizing and implementing the modular principle, a block of a number of sonotrodes in a parallel flow configuration is included in the line of the main coolant flow. In addition, if necessary, a device for cooling the sonotrodes and/or the main stream and a non-pressurized gas separator located downstream of the device with sonotrodes can be used. The sonotrode device can generally be housed in a movable container.
Примеры осуществления изобретения описаны ниже со ссылками на сопровождающие чертежи. Embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings.
На фиг. 1 показано схематическое изображение системы дегазации жидкости, содержащей газ; In FIG. 1 shows a schematic representation of a system for degassing a liquid containing gas;
на фиг. 2 – первое конкретное применение системы дегазификации, представленной на фиг. 1, в ядерной энергетической установке, в данном случае для дегазации первичного теплоносителя водо-водяного реактора; in fig. 2 is the first concrete application of the degasification system shown in FIG. 1, in a nuclear power plant, in this case for degassing the primary coolant of a pressurized water reactor;
на фиг. 3 – второе конкретное применение системы дегазации, представленной на фиг. 1;in fig. 3 is a second specific application of the degassing system shown in FIG. 1;
на фиг. 4 – третье конкретное применение системы дегазации, представленной на фиг. 1, в данном случае мобильное применение; in fig. 4 is a third specific application of the degassing system shown in FIG. 1, in this case a mobile application;
на фиг. 5 – схема водо-водяного реактора (ВВР) с первым контуром теплоносителя и связанными с реактором вспомогательными системами.in fig. 5 is a diagram of a pressurized water reactor (WWR) with a primary coolant circuit and auxiliary systems associated with the reactor.
На всех фигурах сходные конструктивные элементы обозначены одинаковыми ссылочными номерами позиций.Throughout the figures, like structural elements are identified by the same reference numerals.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы 2 дегазации жидкости, а именно жидкости, содержащей растворенный газ или пар. Входящий поток 4 или поток жидкости, подлежащей дегазации, поступает через питающую линию или трубопровод или линию 6 подачи в ультразвуковую подсистему 8, которая содержит блок из сонотродов 10, или блок 11 сонотродов. Линия 6 подачи разветвляется на ряд параллельных ответвлений 12 или ветвей так, что в процессе работы поступающая жидкость 4 разделяется на частичные расходы или потоки соответственно. Каждое ответвление 12 содержит ультразвуковую проточную камеру 14, которая содержит сонотрод 10. В настоящем описании термин «камера» употребляется в широком смысле и включает в себя любой резервуар, или емкость, или бак, или трубу, которые являются подходящими для использования в режиме непрерывного потока. In FIG. 1 is a schematic diagram of a system 2 for degassing a liquid, namely a liquid containing a dissolved gas or vapor. The
Вообще, сонотрод представляет собой устройство, которое генерирует ультразвуковые колебания и сообщает энергию колебаний к газу, жидкости, твердому телу или тканевому материалу. Сонотрод обычно состоит из пакета пьезоэлектрических преобразователей, прикрепленных к конусообразному металлическому стержню. Конец этого стержня приложен к рабочему материалу. Переменный ток, колебания которого соответствуют ультразвуковой частоте, подводится к пьезоэлектрическим преобразователям с помощью отдельного блока электропитания. Электрический ток обуславливает расширение и сжатие пьезоэлектрических преобразователей. Предпочтительно, частота тока выбирается так, чтобы она была резонансной частотой инструмента, поэтому весь сонотрод действует как полуволновой резонатор, колеблющийся в продольном направлении стоячими волнами на его резонансной частоте. Стандартные частоты, используемые для ультразвуковых сонотродов, находятся в интервале от 20 до 70 кГц. Обычно амплитуда колебаний мала и составляет приблизительно от 13 до 130 мкм.In general, a sonotrode is a device that generates ultrasonic vibrations and imparts vibrational energy to a gas, liquid, solid, or tissue material. A sonotrode usually consists of a stack of piezoelectric transducers attached to a cone-shaped metal rod. The end of this rod is attached to the working material. Alternating current, whose oscillations correspond to the ultrasonic frequency, is supplied to the piezoelectric transducers using a separate power supply unit. Electric current causes the expansion and contraction of piezoelectric transducers. Preferably, the frequency of the current is chosen to be the resonant frequency of the instrument, so that the entire sonotrode acts as a half-wave resonator, oscillating longitudinally in standing waves at its resonant frequency. Standard frequencies used for ultrasonic sonotrodes are in the range of 20 to 70 kHz. Typically, the oscillation amplitude is small and is approximately from 13 to 130 microns.
В контексте настоящего изобретения каждый сонотрод 10 прикладывает колебательную энергию к жидкости, протекающей через соответствующую проточную камеру 14. Это приводит к кавитации – явлению, при котором быстрые изменения давления в жидкости приводят к локальному испарению и, в результате, к образованию маленьких заполненных паром полостей. Другими словами, растворенный газ оказывается захваченным в микропузырьки с газом, который может быть легко отделен от жидкости, предпочтительно, в расположенном ниже по потоку резервуаре 16.In the context of the present invention, each
Для этого ветви 12, расположенные ниже по потоку относительно проточных камер 14, объединены в общую сборную линию или сборный трубопровод 18, который посредством соединительной линии 20 или соединительного трубопровода транспортирует поток к разделительной подсистеме 22. Указанная разделительная подсистема 22 содержит разделительную емкость 16 или бак, заполняемые жидкостью 23, поступающей из соединительной линии 20, до достижения заданного расчетного уровня 24 заполнения в процессе работы с непрерывным потоком жидкости. Выше уровня жидкости 23 образовано газовое пространство 26, которое в процессе работы, предпочтительно, поддерживается при отрицательном давлении (ниже атмосферного давления). Это достигается с помощью линии отвода или линии 28 всасывания, присоединенной к разделительной емкости 16 на участке образования газового пространства 26 (соответствующий вакуумный насос на фигуре не показан). В процессе разделения газовые пузырьки, содержащиеся в жидкости 23, поднимаются вверх к поверхности 30 жидкости и поступают в газовое пространство 26, из которого собранный газ отводится посредством высасывания потока газа 31 через линию 28 всасывания. Таким образом, разделительная емкость действует в качестве газового сепаратора, отделяющего газ от жидкости, предварительно, обработанной выше по потоку в блоке 11 сонотродов. Дегазифицированная жидкость отводится из разделительной емкости 16 через отводящую линию 32 в виде вытекающей жидкости 34 или потока жидкости. To do this, the
Соединительная линия 20 входит в разделительную емкость 16, предпочтительно, в зоне, распложенной ниже газового пространства 26, выходя в собранную в емкости жидкость 23. Для поддерживания высокой эффективности процесса разделения входное отверстие 36 в разделительной емкости 16, предпочтительно, выполнено с возможностью поддерживания тангенциального направления втекающего потока. Подобным образом выпускное отверстие 38, соединенное с отводящей линией 32, предпочтительно, поддерживает тангенциальное направление вытекающего потока. The connecting
Дополнительно или в качестве альтернативы всасыванию, создаваемому за счет отрицательного давления, отделенный газ, который собирается в газовом пространстве 26 выше жидкой фазы, может быть отведен из разделительной емкости 16 с помощью потока 40 продувочного газа, поступающего в газовое пространство 26 через присоединенную линию 42 продувочного газа (подача продувочного газа на фиг. 1 не показана).Additionally or as an alternative to negative pressure suction, the separated gas that is collected in the
В зависимости от условий и целей функционирования некоторые из сонотродов 10 могут быть переключены в нерабочее состояние. Может быть также желательным прервать или контролировать поток жидкости через соответствующую проточную камеру 14 с помощью отсечного клапана или регулирующего клапана 44 в соответствующей ветви 12 ультразвуковой подсистемы 8. Предпочтительно, регулирующий клапан 44 установлен выше по потоку относительно проточной камеры 14, в которой размещен сонотрод 10.Depending on the conditions and purposes of operation, some of the
В зависимости от технических характеристик и условий работы системы может быть предпочтительным обеспечить охлаждение сонотродов 10. В предпочтительном варианте осуществления изобретения используется система линий 46 охлаждения, встроенная в ультразвуковую подсистему 8 и находящаяся в тепловом контакте с сонотродами 10, в частности, использующая воду в качестве циркулирующего хладагента. Указанный хладагент поступает на вход 48 для входящего потока 50 хладагента, а выходящий поток 54 хладагента отводится через выход 52 после нагрева хладагента за счет теплоты, рассеиваемой сонотродами 10. Повторное охлаждение хладагента, предпочтительно, обеспечивается внешней системой (на фигуре не показана), так что в процессе работы реализуется замкнутый контур охлаждения. Хладагент, циркулирующий в контуре охлаждения, предпочтительно, нагнетается с помощью насоса для хладагента, который может быть установлен в ультразвуковой подсистеме 8 или в качестве альтернативы может быть размещен снаружи. Depending on the specifications and operating conditions of the system, it may be preferable to provide cooling to the
В дополнение или в качестве альтернативы к указанной системе 56 охлаждения сонотродов может быть использована система 58 охлаждения потока жидкости, выходящего из сонотродов 10. Эта система 58 охлаждения, предпочтительно, реализуется в виде контура охлаждения с циркулирующим хладагентом, почти такого же, как контур системы 56 охлаждения сонотродов, описанный выше. Предпочтительно, этот контур охлаждения содержит теплообменник, который находится в тепловом контакте со сборной линией 18. В качестве альтернативы или дополнительно он может находится в тепловом контакте с некоторыми или всеми отдельными ветвями 12, расположенными ниже по потоку от сонотродов 10. В частности, система 58 охлаждения потока жидкости, выходящего из сонотродов 10, может быть частью или ветвью, или может иметь общие компоненты с системой 56 охлаждения сонотродов.In addition to, or alternatively to, said
Вообще, при функционировании системы 2 дегазации поток или входящий поток 4 жидкости, транспортирующей растворенные газообразные компоненты, поступает в ультразвуковую подсистему 8 через линию 6 подачи, затем направляется или распределяется в параллельные ветви 12 упомянутой линии и проходит через проточные камеры 14, в которых воздействие сонотродов 10 приводит к образованию в жидкости небольших газовых пузырьков. Обработанная таким образом жидкость из различных ветвей 12 собирается затем в сборной линии 18. Результирующий поток жидкости направляется через соединительную линию 20 в разделительную подсистему 22, в которой он вводится в разделительную емкость 16. Внутри разделительной емкости 16 жидкая фаза отделяется от газовой фазы. Газовая фаза отводится в виде газового потока 31 из разделительной емкости 26 через линию 28 всасывания или другую подходящую отводящую линию путем всасывания или с помощью потока продувочного газа 40. Дегазированная жидкость 34 выходит из разделительной емкости 16 через отводящую линию 32.In general, during the operation of the degassing system 2, the flow or
В процессе работы сонотроды 10 и/или поток жидкости, выходящий из сонотродов 10, предпочтительно, охлаждаются потоком хладагента, предпочтительно воды. During operation, the
Система в целом и соответствующий способ, предпочтительно, разработаны для работы с непрерывным притоком жидкости, содержащей газ, и непрерывным отводом газа и дегазированной жидкости. Транспортирование жидкости, предпочтительно, осуществляется с помощью ряда насосов, которые могут быть встроены в ультразвуковую подсистему 8 и/или могут быть размещены в другом месте в системе линий, которые направляют поток жидкости.The overall system and associated process is preferably designed to operate with a continuous influx of gas-containing liquid and a continuous withdrawal of gas and degassed liquid. The transport of the liquid is preferably carried out by means of a series of pumps, which may be built into the
Модульная конструкция системы обеспечивается за счет размещения ультразвуковой подсистемы 8 в корпусе 60, который вмещает проточные камеры 14 и сонотроды 10, ветви 12 линии с соответствующими отводами и соединениями, а также, если это необходимо, линии 46 внутреннего охлаждения. Для соединения с внешними компонентами и устройствами системы 2 дегазации используются соединители линии притока жидкости, содержащей газ, и линии отвода дегазированной жидкости, а также, если предусмотрено охлаждение, соединители линий для подачи и отвода хладагента. В качестве альтернативы только отдельные проточные камеры 14, каждая из которых содержит по меньшей мере один сонотрод 10 и, если необходимо, соответствующую систему охлаждения, размещены внутри отдельных корпусов, в то время как соответствующие ответвления и узлы соединения размещены снаружи этих отдельных корпусов.The modular design of the system is provided by placing the
В целом ультразвуковая подсистема 8 может быть создана в виде мобильного устройства, например, с транспортирующими роликами 62, хотя с учетом требований, связанных с сейсмическими воздействиями, может быть предпочтительной такая же, но стационарная установка. In general, the
Разделительная подсистема 22 с разделительной емкостью 16, предпочтительно, размещена в качестве внешнего оборудования снаружи ультразвуковой подсистемы 8. При этом разделительная емкость 16 может быть уже существующим компонентом используемого технического оборудования. Для соединения ультразвуковой подсистемы 8 с разделительной подсистемой 22 требуется простая соединительная линия 20 (например, шланг или трубопровод). Соединительная линия может быть реализована в виде разъемного соединения, например, с использованием разъемных и/или зажимных средств, или в виде неразъемного соединения, например, с помощью сварки. The separating
Чтобы предотвратить повторное растворение пузырьков газа в жидкости, вытекающей из сонотродов 10, перед ее поступлением в разделительную емкость 16, длину соединительной линии 20, предпочтительно, выбирают так, чтобы она была как можно короче, исходя из номинального диаметра главного трубопровода и расхода. Продолжительность перемещения жидкости из сонотрода 10 в разделительную емкость 16 должна составлять максимум 2–3 секунды.In order to prevent re-dissolution of gas bubbles in the liquid flowing from the
Число ветвей 12 и соответствующих сонотродов 10 в ультразвуковой подсистеме 8 выбирают в соответствии с требованиями практического применения. В конкретных случаях достаточно использовать единственный сонотрод 10 (т. е. термин «блок сонотродов» подразумевает нижний предел только из одной ветви трубопровода), в то время как обычно для транспортирования большого объема жидкости может потребоваться множество параллельных ветвей 12 и соответствующих сонотродов 10. Соответствующий перепад давления на линии протекания жидкости является пренебрежимо малым и в большинстве случаев не имеет практического значения. The number of
Можно также разместить некоторое количество рассмотренных выше ультразвуковых подсистем 8 параллельно, увеличивая тем самым количество параллельных ветвей с сонотродами. Подобным образом, можно разместить параллельно некоторое количество разделительных емкостей 16, если имеются соответствующие ветви линии и участки их соединения.It is also possible to place a number of
Дублирование и/или улучшение характеристик уже существующих систем дегазации, в частности систем различного типа, может быть также достигнуто просто путем обеспечения подходящих ветвей линии и участков их соединения.Duplication and/or improvement of the characteristics of already existing degassing systems, in particular systems of different types, can also be achieved simply by providing suitable line branches and their connection points.
Соответствующая система регулирования может обеспечить регулирование отдельных сонотродов 10 (в частности, регулирование мощности ультразвука, подводимого к потоку жидкости), количество активных ветвей (с помощью отсечных или регулирующих клапанов 44), охлаждающую способность (за счет расхода хладагента, например охлаждающей воды), и/или уровня жидкости внутри разделительной емкости 16. A suitable control system can provide control of the individual sonotrodes 10 (in particular, control of the power of ultrasound applied to the liquid stream), the number of active legs (by means of shut-off or control valves 44), cooling capacity (due to the flow of a refrigerant, such as cooling water), and /or the liquid level inside the separating
На фиг. 2 показано первое практическое применение рассмотренного выше принципа настоящего изобретения в ядерной энергетической установке. In FIG. 2 shows the first practical application of the above principle of the present invention in a nuclear power plant.
Водо-водяной ядерный реактор содержит первый контур 90 теплоносителя реактора, в котором циркулирует первичный теплоноситель реактора. Указанный первый контур 90 теплоносителя реактора содержит корпус 92 реактора высокого давления (КРВД), компенсатор 94 давления, парогенератор 96 и насос 98 для первичного теплоносителя. Парогенератор 96 обеспечивает передачу теплоты контуру вторичного теплоносителя. Объем, химический состав и другие физические свойства циркулирующего первичного теплоносителя реактора могут быть регулируемыми с помощью системы регулирования химического состава и объема теплоносителя ядерного реактора (СРХСОТЯР) 70, которая сообщается по текучей среде с первым контуром 90 теплоносителя реактора. Эта система схематически показана на фиг. 5. Pressurized water nuclear reactor contains the
Система регулирования химического состава и объема теплоносителя ядерного реактора (СРХСОТЯР) 70 , схематически показанная на фиг. 2, содержит линию 72 отвода (отбора) первичного теплоносителя реактора, которая соединена с нагнетательным насосом 74 высокого давления, предназначенным для возвращения первичного теплоносителя реактора в первый контур теплоносителя реактора. Бак 76 регулирования объема (БРО) сообщается по текучей среде с упомянутой линией 72 отбора на участке этой линии, находящемся выше по потоку от нагнетательного насоса 74, посредством тройникового ответвления 78. Control System for the Chemical Composition and Volume of the Nuclear Reactor Coolant (SRHCOFR) 70 shown schematically in FIG. 2 includes a primary reactor
Для поддерживания дегазации ответвленного потока первичного теплоносителя реактора используется ультразвуковая подсистема 8 с блоком 11 сонотродов рассмотренного выше типа. Линия 6 подачи теплоносителя в ультразвуковую подсистему 8 сообщается по текучей среде со стороны входа с линией 72 отбора теплоносителя из контура. Соответствующее тройниковое ответвление 80 размещено выше по потоку относительно упомянутого тройникового ответвления 78, соединяющего БРО 76 с линией 72 отвода. Также через указанное ответвление может быть пропущен весь поток теплоносителя. Со стороны выхода ультразвуковая подсистема 8 сообщается по текучей среде с БРО 76 посредством соединительной линии 20. Соединительная линия 20 соединена с нижней частью БРО 76, которая во время работы обычно содержит жидкую фазу первичного теплоносителя реактора. Выше уровня жидкой фазы находится газовое пространство 26, с которым соединена линия 28 всасывания. Линия 28 всасывания, которая в процессе работы системы поддерживается при отрицательном давлении, соединена с выпускной системой (не показана). Кроме того, может быть использована линия 42 продувочного газа, ведущая в газовое пространство 26 БРО 76, обеспечивающая подачу в БРО 76 потока отдувочного газа, содержащего азот, или другого подходящего отдувочного газа. To maintain the degassing of the branched flow of the primary coolant of the reactor, an
Таким образом, частичный или полный поток первичного теплоносителя реактора, транспортируемый через линию 72 отбора теплоносителя, поступает в ультразвуковую подсистему 8 и затем направляется в БРО 76, который действует так, как описанная выше разделительная емкость 16. Из БРО 76 дегазированный объем жидкости направляется в линию 72 отбора вновь через линию отвода 32 и тройниковое ответвление 78. Таким образом, ультразвуковая подсистема 8 и БРО 76 образуют систему 2 дегазации в системе 70 регулирования химического состава и объема теплоносителя ядерного реактора (СРХСОТЯР), которая способна непрерывно дегазифицировать часть потока первичного теплоносителя реактора или, при необходимости, весь поток. Thus, a partial or complete flow of the primary reactor coolant transported through the
Для того чтобы встроить такую систему 2 дегазации в существующую установку, в принципе, необходимо лишь обеспечить соединения для подключения ультразвуковой подсистемы 8 и, если необходимо, линии 28 всасывания и линии 42 продувочного газа. Следовательно, на стадии разработки ультразвуковая система 8 может быть рассмотрена как система с «черным ящиком».In order to integrate such a degassing system 2 into an existing installation, in principle, it is only necessary to provide connections for connecting the
В отличие от традиционной системы дегазации (мощность которой составляет более 2 МВт при объемном расходе 72 м3/ч), основанной на вакуумном испарении, система дегазации в соответствии с настоящим изобретением является намного более энергоэкономичной (мощность 0,1 МВт при объемном расходе 72 м3/ч).Unlike the conventional degassing system (more than 2 MW at a volume flow of 72 m 3 /h) based on vacuum evaporation, the degassing system according to the present invention is much more energy efficient (0.1 MW at a volume flow of 72 m 3 /h).
На фиг. 3 показано второе практическое применение рассмотренного выше принципа изобретения в ядерной энергетической установке. На фиг. 3 показана ультразвуковая подсистема 8, размещенная в виде блока в основном потоке теплоносителя выше по потоку относительно бака 76 регулирования объема. В данном случае весь поток будет проходить через ультразвуковую подсистему 8, и вся система создана в виде части стационарной системы. Такое применение идеи изобретения является подходящим, например, для ранее созданных морских установок в Германии и Франции, осуществляющих процесс гидрогенизации в баке 76 регулирования объема. Модифицирование системы трубопроводов, по-видимому, не является необходимым, и основной поток будет распределяться в поток отдувочного газа через верхнюю часть емкости. Однако в этом случае существует вероятность возрастания в значительной степени концентрации отдувочного газа в первичном теплоносителе. В этой связи можно сделать предположение о необходимости незначительной модификация разделительной емкости 16 с обеспечением дополнительного соединения ниже поверхности жидкости в емкости для минимизации этого эффекта.In FIG. 3 shows a second practical application of the above principle of the invention in a nuclear power plant. In FIG. 3 shows the
На фиг. 4 показано третье практическое применение рассмотренного выше принципа изобретения в ядерной энергетической установке, в соответствии с которым при необходимости используется мобильный вариант выполнения ультразвуковой подсистемы 8. Такое применение подразумевает ее функционирование таким же образом, как и в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 3, за исключением того, что оборудование может быть легко присоединено или отсоединено, если это необходимо.In FIG. 4 shows a third practical application of the above principle of the invention in a nuclear power plant, according to which, if necessary, a mobile embodiment of the
Хотя приведенное выше описание было сконцентрировано на применениях в области ядерной энергетики, предложенная система дегазации и соответствующий способ или технологический процесс могут быть использованы в обычных (не атомных) энергетических установках или промышленных установках во всех случаях, когда необходимо осуществить дегазацию жидкости. В частности, применение мобильного варианта, иллюстрируемого на фиг. 4, для таких случаев применения является также весьма подходящим и не требует существенных изменений. Although the above description has focused on nuclear power applications, the proposed degassing system and associated method or process can be used in conventional (non-nuclear) power plants or industrial plants in all cases where liquid degassing is required. In particular, the use of the mobile version illustrated in FIG. 4 is also very suitable for such applications and does not require significant changes.
Перечень ссылочных номеров позиции Item Reference List
Claims (20)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2792420C1 true RU2792420C1 (en) | 2023-03-22 |
Family
ID=
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1373415A1 (en) * | 1986-09-17 | 1988-02-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Химических Реактивов И Особо Чистых Химических Веществ | Apparatus for degasification of liquid |
| JP2001104942A (en) * | 1999-10-13 | 2001-04-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method and apparatus for making degassed liquid |
| US20090044700A1 (en) * | 2005-12-06 | 2009-02-19 | Francois Dietlin | Process for Producing Injectable Solutions by Degassing Liquids and the Use Thereof for Stabilizing Oxidation-Sensitive Substances |
| US20090290676A1 (en) * | 2006-11-24 | 2009-11-26 | Areva Np Gmbh | Nuclear-engineering plant and method of operating a nuclear-engineering plant |
| RU2565650C1 (en) * | 2014-07-24 | 2015-10-20 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт энергетических технологий "АТОМПРОЕКТ" (АО "АТОМПРОЕКТ") | Deaerator (versions) |
| RU2630893C1 (en) * | 2016-05-13 | 2017-09-14 | Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени и ордена труда ЧССР опытное конструкторское бюро "ГИДРОПРЕСС" | Reactor assembly with variable neutron spectrum |
| WO2018011446A1 (en) * | 2016-07-14 | 2018-01-18 | Vila Noria Carles | Ultrasonic welding device |
| WO2018195265A1 (en) * | 2017-04-20 | 2018-10-25 | Dominion Engineering, Inc. | Modular water purification system for nuclear power plants |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1373415A1 (en) * | 1986-09-17 | 1988-02-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Химических Реактивов И Особо Чистых Химических Веществ | Apparatus for degasification of liquid |
| JP2001104942A (en) * | 1999-10-13 | 2001-04-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method and apparatus for making degassed liquid |
| US20090044700A1 (en) * | 2005-12-06 | 2009-02-19 | Francois Dietlin | Process for Producing Injectable Solutions by Degassing Liquids and the Use Thereof for Stabilizing Oxidation-Sensitive Substances |
| US20090290676A1 (en) * | 2006-11-24 | 2009-11-26 | Areva Np Gmbh | Nuclear-engineering plant and method of operating a nuclear-engineering plant |
| RU2565650C1 (en) * | 2014-07-24 | 2015-10-20 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт энергетических технологий "АТОМПРОЕКТ" (АО "АТОМПРОЕКТ") | Deaerator (versions) |
| RU2630893C1 (en) * | 2016-05-13 | 2017-09-14 | Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени и ордена труда ЧССР опытное конструкторское бюро "ГИДРОПРЕСС" | Reactor assembly with variable neutron spectrum |
| WO2018011446A1 (en) * | 2016-07-14 | 2018-01-18 | Vila Noria Carles | Ultrasonic welding device |
| WO2018195265A1 (en) * | 2017-04-20 | 2018-10-25 | Dominion Engineering, Inc. | Modular water purification system for nuclear power plants |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3847962B2 (en) | Power plant heating water heating system | |
| US10566101B2 (en) | Apparatus for degassing a nuclear reactor coolant system | |
| JP2008151810A (en) | Steam discharge system for internal condenser | |
| RU2792420C1 (en) | Degassing system for nuclear power plant and method for degassing reactor coolant flow | |
| GB2264585A (en) | Pressurized water reactor plant | |
| JPS5895295A (en) | Water spray device by steam drive | |
| JP7248822B2 (en) | Degassing system for nuclear power plant and method of degassing reactor coolant flow | |
| KR20130027749A (en) | Passive auxiliary condensing apparatus for nuclear power plant | |
| US20230411026A1 (en) | Nuclear power plant comprising a system for degasification of a gaseous liquid | |
| KR102527023B1 (en) | Double circuit reactor steam generator with blowdown and drain system | |
| CN115240880B (en) | Passive residual heat removal system and method capable of achieving continuous heat removal | |
| JP6803786B2 (en) | Containment vessel maintenance equipment | |
| US20240102191A1 (en) | Process for operating an electrolysis apparatus and electrolysis apparatus | |
| KR20160026229A (en) | Emergency cooling apparatus for marine nuclear reactor based on ESS | |
| JP6748012B2 (en) | PCV maintenance equipment | |
| JP2001296061A (en) | Power generating plant and condensed water system facility | |
| RU3157U1 (en) | INSTALLING LIQUID COOLING EQUIPMENT | |
| RU2348994C1 (en) | Nuclear power plant | |
| JP3670328B2 (en) | Water supply system for ground steam generator | |
| RU2793943C2 (en) | Apparatus for degassing the cooling system of a nuclear reactor | |
| KR830001869B1 (en) | Pressurized Water Reactor with Spare Tank | |
| SU1477956A1 (en) | Method and apparatus for filling a container with criogenic liquid | |
| JP2005224676A (en) | Deaerator | |
| JPH02222880A (en) | Cooling equipment of nuclear power plant | |
| JPH11311696A (en) | Auxiliary boiler equipment for reactor power station |