SU1017108A1

SU1017108A1 - System of compensating pressure of atomic power plant

Info

Publication number: SU1017108A1
Application number: SU813346179A
Authority: SU
Inventors: Б.К. Мальцев; А.С. Коршунов
Priority date: 1981-10-16
Filing date: 1981-10-16
Publication date: 1985-12-30

Abstract

1. Система компенсации давлени атомной энергетической установки, содержаща компенсатор давлени с термоэлектронагревател ми, сообщенный в нижней части с гор чей ниткой петли первого контура, а в верхней части с холодной йиткой на напоре главного циркул ционного насоса трубопроводом впрыска с разбрызгивающим устройством, отличающа с тем, что, с Целью повьшени экономичности работы и надежности компенсатора давлени путем снижени термических напр жений, в нижней части компенсатора давлени под термозлектронагревател ми расположен дополнительный поверхностный теплообменник, вход которого соединен с паровым объемом компенсатора, а выход соединен с холодной ниткой петли перед главным циркул ционным насосом. 2. Система по п. 1, отличающа с тем, что на трубопроводе впрыска компенсатора давлени перед . разбрызгивающим устройством установлен гидрозатвор.1. The pressure compensation system of the nuclear power plant, containing a pressure compensator with thermoelectric heaters, communicated in the lower part with a hot loop of the primary circuit, and in the upper part with a cold outlet at the head of the main circulation pump, an injection pipe with a spraying device, that, in order to increase the efficiency of operation and reliability of the pressure compensator by reducing thermal stresses, in the lower part of the pressure compensator under thermoelectric heaters Position the additional surface heat exchanger, whose input is connected with a steam volume compensator and an output connected to the cold before the main thread loop circulation pump. 2. A system according to claim 1, characterized in that in the injection pipe of the pressure compensator before. spray device installed hydrolock.

Description

slsl

оabout

00 f Изобретение относитс к атомной энергетике и может быть использовано в контуре охлаждени водовод ных энергетических реакторов. Известны системы компенсации давлени , включающие в себ газовый ком пенсатор давлени (К,Ч) в котором в качестве рабочего газ используетс азот или гелий. Компенсаци давлени в этом случае осуществл етс либо за счет адиабатического сжати -расш рени газа в КД, либо за счет подач газа высокого давлени в КД при сни давлени в первом контуре и сброса его в сосуд низкого давлени в случа х, если давление превышает установленную величину. Недостатком такой системы компен сации давлени вл етс то, что упру гие характеристики газового КД полностью определ ютс свойствами используемого газа (адиабатической сжи маемостью) , ,что приводит либо к необ ходимости использовани КД большого объема, jni6o к необходимости иметь дorюJп итeлI,ныe емкости дл хранени газа высокого и низкого давлени . Кроме ТОГО; высока степень раствори мости газа при высоких температурах и давлении Налагает ограничени на скорость снижени давлени в контуре из-за опасности газовыделений в реакторе, на работу некоторого оборудовани (например уплотнени главных циркул ционных насосов - ГЦН), а также опасна с точки зрени взаимо действи нейтронного излучени , Иаибо:1ее близкой к описываемой ио технической сущности вл етс сис тема компенсации давлени атомной энергетической установки с паровым KOMPiBHcaTopoM давлени , содержагца компенсатор давлени с термоэлектронагревател ми , сообщенный в нижней части с гор чей ниткой петли первого контура, а в верхней части с холодной ниткой на напоре 1лавного циркул ционного насоса- трубопроводом впрыска с разбрызгивающим устройством . Система компенсации давленрш с паровым КД лишена недостатков системы , содержащей газовый КД, однако она имеет свои недостатки. Термо- электронагреватели (ТЭН), расположенные в вод ном объеме КЗ,, предназначены дл поддержани всего объему воды при температуре насыщени . Однако это имеет место только при од082 новременной работе большого числа ТЭН, поскольку в этом случае организуетс естественна циркул ци внутри КД. Если АЭС работает в стационарном режиме, то в работе- находитс 1-2 группы ТЭН малой мощности, которые компенсируют тепловые потери КД. В этом случае естественной циркул ции нет и часть вод ного объема, расположенна ниже ТЭН, остывает и в дальнейшем в динамике КД не участвует . Организаци естественной циркул ции в КД включением групп ТЭН большой мощности в этом случае нецелесообразна , так как это приведет к росту давлени и, как следствие, к необходимости впрыскивани холодной воды дл поддержани давлени на прежнем уровне, т.е. помимо воды, наход щейс в днище КД, необходимо будет тратить энергию на догревание до температуры насьщени дополнительной массы холодной воды из петли первого контура. Трудопровод впрыскивани холодной воды в КД имеет горизонтальный и вертикальный опускной участки. Это приводит к тому, что посто нна протечка, призванна поддерживать температурный режим трубопровода и штуцера подсоединени к верхнему днищу КД, на горизонтальном и опускном участках заполн ет только долю сечени трубопровода, а остальна часть прогреваетс за счет конденсации пара, поступающего из парового пространства КД, до температуры, близкой к температуре нacьш eни в КД. При открытии основного клапана впрыска сечение заполн етс полностью , и участки трубопровода и щтуцера , прогретые паром, испытывают термоудар . Целью изобретени вл етс повьтение экономичности работы и надежности компенсатора давлени путем снижени термических напр жений. Поставленна цель достигаетс тем, что в известной системе компенсации давлени атомной энергетической установки , содержащей компенсатор давлени с термоэлектронагревател ми, сообщенный в нижней части с гор чей ниткой на напоре главного циркул ционного насоса трубопроводом впрыска с разбрызгивающим устройством, в нижней части корпуса КД под ТЭНами расположен дополнительно поверхностный теплообменник,, вход которого соединен с паровым объемом компенсатора , а выход-соединен с холодной ниткой петли перед ГЦН.00 f The invention relates to nuclear power and can be used in the cooling circuit of water-cooled power reactors. Pressure compensation systems are known, including a gas pressure compensator (K, H) in which nitrogen or helium is used as the working gas. Compensation of pressure in this case is carried out either by adiabatic compression — gas expansion in the CD, or by supplying high pressure gas to the CD when the pressure in the primary circuit is reduced and discharged into the low pressure vessel in cases where the pressure exceeds the set value . The disadvantage of such a pressure compensation system is that the elastic characteristics of a gas CD are completely determined by the properties of the gas used (adiabatic compressibility), which either necessitates the use of large volume CDs, jni6o, and the need to have a dj storing high and low pressure gas. Besides; high degree of solubility of gas at high temperatures and pressure Imposes restrictions on the rate of pressure reduction in the circuit due to the danger of gas evolution in the reactor, on the operation of some equipment (for example, sealing the main circulation pumps — MCP), and is also dangerous from the point of view of neutron interaction radiation, Iaibo: 1e close to the described technical essence is the pressure compensation system of a nuclear power plant with a steam KOMPiBHcaTopoM pressure, containing a pressure compensator with a thermal element tronagrevatel E, communicated at the bottom with a hot first loop thread loop, and in the upper part with a thread on a head of cold 1lavnogo circulation pump- injection conduit with a spray device. The system of compensation of pressure from a steam-powered KD is deprived of the drawbacks of a system containing a gas KD, but it has its drawbacks. Thermal electric heaters (heaters) located in the water volume of a short circuit, are designed to maintain the entire volume of water at the saturation temperature. However, this takes place only with the simultaneous operation of a large number of heating elements, since in this case natural circulation inside the CD is organized. If the NPP operates in a stationary mode, then in the work- there are 1-2 groups of low-power heating elements that compensate for the thermal losses of the capacitor banks. In this case, there is no natural circulation and a part of the water volume located below the heating element, cools down and does not participate in the dynamics of the CD later on. The organization of natural circulation in the CD by the inclusion of high-power heating element groups is inadvisable in this case, since this will lead to an increase in pressure and, as a consequence, the need to inject cold water to maintain the pressure at the same level, i.e. In addition to water in the bottom of the CD, it will be necessary to spend energy on heating up to the saturation temperature of the additional mass of cold water from the loop of the primary circuit. The cold water injection pipe in the CD has horizontal and vertical descending sections. This leads to the fact that the constant leakage, designed to maintain the temperature mode of the pipeline and the connection nipple to the upper bottom of the CD, on the horizontal and downstream sections fills only a fraction of the cross section of the pipeline, and the remainder is heated by condensation of steam coming from the steam space of the CD, to a temperature close to the temperature in the CD. When the main injection valve is opened, the section is completely filled, and the pipeline and fitting sections heated by steam experience a thermal shock. The aim of the invention is to increase the economy and reliability of the pressure compensator by reducing thermal stresses. The goal is achieved by the fact that in the known pressure compensation system of a nuclear power plant, containing a pressure compensator with thermoelectric heaters, communicated in the lower part with a hot thread at the head of the main circulation pump with an injection pipeline with a spraying device, is located in the lower part of the CD building under the heating elements additionally, the surface heat exchanger, whose inlet is connected to the vapor volume of the compensator, and the outlet is connected to the cold loop of the loop in front of the MCP.

Кроме того, в системе компенсации давлени атомной энергетической установки на трубопроводе впрыска КД перед разбрызгивающим устройством установлен гидрозатвор.In addition, in the pressure compensation system of the atomic power plant, a hydraulic lock is installed in front of the spraying device on the CD injection pipeline.

На чертеже схематически изображен компенсатор давлени , продольный разрез.The figure schematically shows a pressure compensator, a longitudinal section.

Поверхностный теплообменник 1 располагаетс в нижней части КД под ТЭН 2. Входной трубопровод теплообменника 3 выводитс в паровой объем КД, а выходной трубопровод 4 через штуцер 5, расположенный на цилиндрической части корпуса КД, соедин етс с холодной ниткой петли первого контура на всасе ГЦН 6. На выходном трубопроводе теплообменника устанавливаетс вентиль 7 дл отсечени в режимах пуска и расхолаживани первого контура, когда в КД имеетс азотна подушка. На трубопроводе впрыска 8 внутри КД перед разбрызгивающими устройствами 9 устанавливаетс гидрозатвор 10, выполненный в виде V-образной трубы того же диаметра- , что и трубопровод впрыска.The surface heat exchanger 1 is located in the lower part of the CD under the heating element 2. The inlet pipe of the heat exchanger 3 is brought out into the steam volume of the CD, and the output pipe 4 through the nozzle 5 located on the cylindrical part of the CD body is connected to the cold loop of the primary circuit at the inlet of the MCP 6. On the outlet pipe of the heat exchanger, a valve 7 is installed for cutting off in the start-up and cooling-down modes of the primary circuit when there is a nitrogen cushion in the CD. On the injection pipe 8 inside the CD, before the spray devices 9, a hydraulic lock 10 is installed, made in the form of a V-shaped pipe of the same diameter as the injection pipe.

Теплообменник и гидрозатвор работают следующим образом.The heat exchanger and water seal work as follows.

Пар из парового пространства КД за счет перепада давлени , вызванного тем, что выход теплообменника подсоединен ко всасу ГЦН, поступает в теплообменник, конденсируетс , отдава тепло воде, наход щейс на днище КД, и выводитс в петлю первого контура.The vapor from the vapor space of the CD due to the pressure differential caused by the fact that the heat exchanger outlet is connected to the inlet of the MCP, enters the heat exchanger, condenses, giving off heat to the water on the bottom of the CD, and is led out to the loop of the first circuit.

Вода, поступающа в качестве посто нной протеки через трубопровод впрыска, заполн ет гидрозатвор, преп тству проходу пара из парового объема КД, обеспечив тем самым нужный температурный режиг как трубопровода , так и штуцера подсоединени к КД. .The water entering as a constant flow through the injection pipeline fills the water seal, preventing the passage of steam from the steam volume of the CD, thereby providing the desired temperature cutting of both the pipeline and the connection socket to the CD. .

Одним из вариантов, выполн ющих ту же роль, что и гидрозатвор, может служить конструкци трубопровода впрыска не имеющего опускного участка вне корпуса КД. В этом случае штуцер подсоединени к КД будет располагатьс в цилиндрической части корпуса ниже разбрызгивающего устройства , а трубопровод впрыска вне корпуса будет всегда полным сечением заполнен водой.One of the options that perform the same role as the water seal can be the design of an injection pipeline that does not have a drop section outside the CD body. In this case, the connection fitting to the CD will be located in the cylindrical part of the housing below the spray device, and the injection pipeline outside the housing will always be full section filled with water.

Использование поверхностного теп5 лообменника дл поддержани температурного режима придонного вод ного сло в КД позволит, во-первых, избежать нежелательных температурных напр жений в металле корпуса КД и, The use of a surface heat exchanger to maintain the temperature regime of the bottom water layer in the CD will, firstly, avoid undesirable temperature stresses in the metal of the CD body and,

0 во-вторых, исключить необходимость работы дополнительных групп ТЭН дл достижени того же эффекта, учитыва , что ТЭНы имеют срок службы около 15 тыс. ч и за весь срок службы КД 0 secondly, eliminate the need for additional groups of heating elements to achieve the same effect, taking into account that heating elements have a service life of about 15 thousand hours and for the entire lifetime of the CD

5 ( 30 лет) должны периодически мен тьс . Кроме того, поддержание всего объема воды в КД при температуре насыщени дает возможность с большей достоверностью использовать расчет0 ные данные по динамике КД, поскольку учесть эффект остывани воды в нижней части КД с достаточной точностью не представл етс возможным.5 (30 years) must change periodically. In addition, maintaining the entire volume of water in the CD at the saturation temperature makes it possible to more reliably use the calculated data on the dynamics of the CD, since it is not possible to take into account the effect of water cooling in the lower part of the CD.

5five

Использование гидрозатвора на линии впрыска перед разбрызгивающим устройством улучшает термонапр женное состо ние штуцера впрыска КД, т.е. допускаетс большее количество сра0 батываний впрыска при переходных режимах, что очень важно, име в виду стремление использовать АЭС не только в базовом режиме, но дл работы в переменном режиме нагрузок.The use of a water seal on the injection line before the spraying device improves the thermally stressed state of the KD injection fitting, i.e. a greater number of injection operations are allowed under transient conditions, which is very important, bearing in mind the desire to use nuclear power plants not only in the basic mode, but for operation in variable load conditions.

Claims

1. The pressure compensation system of a nuclear power plant, comprising a pressure compensator with thermoelectric heaters, communicated in the lower part with a hot thread of a loop of the primary circuit, and in the upper part with a cold Thread on the pressure of the main circulation pump by an injection pipeline with a spray device, characterized in that, With the aim of increasing the efficiency and reliability of the pressure compensator by reducing thermal stresses, located in the lower part of the pressure compensator under thermoelectric heaters An additional surface heat exchanger is introduced, the inlet of which is connected to the steam volume of the compensator, and the outlet is connected to the cold thread of the loop in front of the main circulation pump.

2. Pop system. 1, characterized in that on the injection pipe of the pressure compensator in front of the spray device is installed a water seal.