SU1098436A1

SU1098436A1 - Nuclear power plant

Info

Publication number: SU1098436A1
Application number: SU823527912A
Authority: SU
Inventors: Б.К. Мальцев; Г.Н. Ноздрин; М.Л. Мармер-Вильнер; Д.А. Златин; Г.Ф. Морева; А.А. Свердлов
Original assignee: Всесоюзный Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского
Priority date: 1982-12-27
Filing date: 1982-12-27
Publication date: 1991-03-30

Abstract

1. ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержаща дерный реактор , с параллельно подключенными циркул ционными петл ми, включающими парогенератор, гор чий и холодный трубопроводы с подъемными и опускными участками, между которыми установлены дренажные патрубки, и трубопроводы подачи раствора борной кислоты , каждый из которых соединен с холодным трубопроводом циркул ционной петли, отличающа с тем, что, с целью повышени безопасИзобретение относитс к атомной энергетике, в частности с дерным энергетическим установкам с водо-вод ным реактором. Известна , дерна энергетическа установка, содержаща дерный реактор, ,параллельно подключенные к реактору циркул ционные петли, включающие па1рогенепатор , главный циркул ционный насос, гор чий и холодный трубопровЪды с последовательно вклгоченными подъемными и опускными з астками и дренажные трубопроводы. кости и надежности установки в аварийных ситуаци х путем исключени образовани гидрозатворов и выравнива давлени в верхней и нижней част х дерного реактора при разуплотнении трубопроводов циркул ционной петли, в нее введены, струйные насосы , установленные в разрыв каждого трубопровода подачи раствора борной кислоты, причем дренажные трубки каждой Циркул ционной петли подключены к входу соответствующего струйного насоса по инжектируемому потоку. 2. Установка по п.1, отличающа с тем, что, с целью повьшшни безопасности и надежности путем исключени вли ни мест разуп (Л лотнени трубопроводов одной циркул ционной петли на другую, дренажные патрубки одной петли подключены.к входу струйного насоса по инжектируемому потоку другой циркул ционной петли. со 00 4 Компоновка оборудовани в извест00 О5 ных установках с помощью трубопроводов , включающих последовательно расположенные подъемные и опускные участки , обеспечива сокращение размеров установки по высоте, приводит к тому, что при авари х, св занных с разуп- . лотнением (разрывом) трубопроводов циркул ционных петель и утечкой теплоносителей в гор чих и холодных трубопроводах , образуютс гидрозатворы, преп тствующие выравниваниюдавлени в верхней и нижней част х корпуса1. NUCLEAR ENERGY INSTALLATION, containing a nuclear reactor, with parallel-connected circulation loops, including a steam generator, hot and cold pipelines with lifting and lowering sections, between which drainage pipes are installed, and pipelines for supplying boric acid solution, each of which is connected to cold loop pipe, characterized in that, in order to increase safety, the Invention relates to nuclear power engineering, in particular with nuclear power plants with water in any reactor. The turf power plant is known, containing a nuclear reactor, parallel-connected circulation loops to the reactor, including a steam generator, a main circulation pump, a hot and cold pipeline with successively switched on lifting and lowering pipes and drainage pipelines. bones and installation reliability in emergency situations by eliminating the formation of hydraulic locks and equalizing the pressure in the upper and lower parts of the nuclear reactor when the pipelines of the circulation loop are decompressed, jet pumps installed in the gap of each boric acid solution supply pipe are inserted into it, and the drainage pipes each Circulation loop is connected to the input of the corresponding jet pump via the injected flow. 2. Installation according to claim 1, characterized in that, in order to improve safety and reliability by eliminating the impact of the locations (line pipes of one circulation loop to another, the drainage pipes of one loop are connected to the jet pump inlet through the injected flow another circulation loop from 00 4 Equipment layout in limestone installations using pipelines, including successive lifting and lowering sections, reducing the size of the installation in height, causes In case of accidents related to the opening and closing (breaking) of pipelines of circulation loops and leakage of coolants in hot and cold pipelines, hydraulic locks are formed that prevent pressure equalization in the upper and lower parts of the body.

Description

реактора и вызьюагощие обнажение части активной зоны дерного реактора, что может привести к ее расплавлению. Таким образом, недостатки известной дерной энергетической установки низкие надежность и безопасность.reactor and causing exposure of part of the core of the nuclear reactor, which can lead to its melting. Thus, the disadvantages of the known nuclear power plant are low reliability and safety.

Наиболее .-близкой к изобретению по своей технической сущности и достигаг емому результату вл етс известна дерна энергетическа установка содержап;а дерный реактор с параллельно подключенными циркул ционными петл ми, вкл1очаюп1,ими парогенератор, гор чий и холодный трубопроводы с подъемными и опускными, участками, между которыми установлены дренажные трубки, и трубопроводы подачи раствора борной кислоты, каждый из которых соединен с холодным трубопроводом данной циркул ционной петли.Most closely related to the invention in its technical essence and the achieved result is the known turf power plant containing a nuclear reactor with parallel-connected circulation loops including a steam generator, a steam generator, hot and cold pipelines with lifting and descending sections, between which drainage pipes are installed, and pipelines for the supply of boric acid solution, each of which is connected to the cold pipeline of this circulation loop.

Недостатком этой дерной энергетической установки вл ютс ее низкие безопасность и надежность в аварийных ситуаци х, обусловленные тем, что в случае разуплотнени трубопроводов циркул ционной петли и образовани гидрозатворов в гор чем и холодном трубопроводах в результате работы системы -аварийного охлаждени будет происходить подпитка тидрозатвора холодного трубопровода, если трубопровод системы аварийного охлаждени врезан близко к -месту образовани гидрозатвора, или увеличиватьс сопротивление холодного трубопровода и, следовательно, повьшгатьс давление над активной зоной реактива, что може привести к полному или частичному оголению последней.The disadvantage of this nuclear power plant is its low safety and reliability in emergency situations, due to the fact that in the event of a loss of compaction of the circulation loop pipelines and the formation of hydraulic locks in the hot and cold pipelines, as a result of the operation of the emergency cooling system, the two-sided cold pipeline will be fed if the emergency cooling system piping is embedded close to the location of the hydraulic seal, or the resistance of the cold pipeline increases and, consequently, pressure should be increased above the active zone of the reagent, which could lead to complete or partial exposure of the latter.

Целью изобретени вл етс повышение безопасности и надежности дерной энергетической установки в .аварийных ситуаци х путем исключени образовани гидрозатворов и выравнивани давлени в верхней и нижней част х дерного реактора при разуплотнении трубопроводов петель.The aim of the invention is to improve the safety and reliability of the nuclear power plant in emergency situations by eliminating the formation of water locks and equalizing the pressure in the upper and lower parts of the nuclear reactor when the loop pipelines become loose.

Поставленна цель достигаетс тем что в дерную энергетическую установку , содержащую дерный реактор с параллельно подключенными циркул ционными петл ми, включающими парогенератор , гор чий и холодньш трубопроводы с подъемными и опускными участками, между которьтми установлены дренажные патрубки, и трубопроводы подачи раствора борной кислоты, каждьй из которых соединен с холодным трубопроводом циркул ционной петли, введены струйные насосы, установленные в разрыв каждого трубопровода подачи раствора борной кислоты, причем дренажные патрубки каждой циркул ционной петли подключены к входу соответствующего струйного насоса до инжектируемому потоку.This goal is achieved by the fact that a nuclear power plant containing a nuclear reactor with parallel-connected circulation loops, including a steam generator, hot and cold pipelines with lifting and descending sections, between which drainage pipes are installed, and pipelines for supplying boric acid solution, each of which are connected to the cold pipeline of the circulation loop, jet pumps are installed, installed in the gap of each pipeline to supply the boric acid solution, and the drain nye tubes each circulation loop connected to the input of the corresponding jet pump to the injected current.

Кроме того, дренажные патрубки одной циркул ционной петли подключены к входу струйного- насоса по инжектируемому потоку другой циркул ционной петли.In addition, the drainage pipes of one circulation loop are connected to the jet pump inlet through the injected flow of the other circulation loop.

На фиг.1 изображена схема установки с подключением дренажного патрубка циркул ционной петли к соответствующему струйному насосу; на фиг.2 схема установки с подключением дренажного патрубка одной петли кструйному насосу другой циркул ционной петли.Fig. 1 is a schematic of the installation with the drainage pipe connecting the circulation loop to the corresponding jet pump; Fig. 2 is a diagram of the installation with the connection of the drainage pipe of one loop to the jet pump of the other circulation loop.

Установка содержит водо-вод ной реактор 1 (см.фиг.1) с активной зоной 2,-размещенной в его .корпусе, к Нижней 3 н верхней 4 част м которого подключены холодные 5 и гор чие 6 трубопроводы циркул ционных петель 7 и 8. Кажда из петель, например петл 7.содержит парогенератор 9, насос 10 и соедин ющие их трубопроводы с последовательно включенными подъемными 11 и 12 и опускными 13 и 14 участка ми. Между подъемным 1 1 и опускным 13 участками холодного трубопровода 5 на трубопроводе 15, соедин ющем эти участки (сечени трубопроводов , наход щиес на самом низком уровне), имеетс дренажный патрубок 16. Между подъемньм 12 и опускным 14 участками гор чего трубопровода 6 на трубопроводе 17, соедин ющем эти участки ( сечени трубопроводов, наход щиес на самом низком уровне), расположен дренажный патрубок 18. Дренажные патрубки 16 И 18 могут служит дл ликвидации (дренажа) гидрозатворов или дл выравнивани давлений в нижней 3 и верхней 4 част х корпуса реактора 1. Дренажные патрубки 16, 18 подключены с помощью патрубка 19 инжектируемого потока струйного насоса 20, установленного на трубопроводе 21 (высокого давлени ) подачи раствора борной кислоты в неотсекаемую часть 22 холодного трубопровода 5 петли 7. При этом дл обеспечени независимого отсоса гидрозатвора из холодного 5 и гор чего 6 трубопроводов , дренажные патрубки 16 и 18 могут быть подключены к патрубку 19 инжектируемого потока струйного насоса через коллектор 23 с помощью трубопроводов 24, 25, снабженных обратными клапанами 26, 27 соответственно .. Струйный насос 20 выполнен в виде эжектора, ; либо в виде струйного смесител . Любой из указанньк вариантов выполнени обеспечивает не только отсос инжектируемого потока (гидроаатвора), но и смешение потоков сред различной температуры - относительно холодного раствора борной кислоты, поступающего в патрубок 28, рабочей среды струйного насоса 20 и воды, отсасываемой из мест образовани гидрозатворов в петл х, имеющей более высокую температуру. В результате перемешивани потоков температура ,потока, поступающего из камеры смешени насоса 20 в его напорный патрубок 29 повыситс , благодар чему уменьшитс опасность возникновени термоудара в момент ввода срав нительно холодной жидкости в каналы активной зоны, перегретой в результате оголени значительной ее части при аварии с утечкой теплоносител . Возможен вариант выполнени данной установки, при котором дренажные патрубки одной петли 7 подключены к трубопроводу 30 (см.фиг.2) подачи раствора борной кислоты другой петли 7. В этом случае дренажные патрубки 31 и 32 подключены к патрубку 19 инжектируемого потока струйного насоса . 20 через коллектор 23, а дренажные патрубки 16 и 18 подключены к патрубку 33 инжектируемого потока струйного насоса 34 через коллектор 35. Ядерна энергетическа установка работает следующим образом. При нормальном режиме работы установки теплоноситель (вода) подаетс из парогенератора 9 с помощью насоса 0 по холодному трубопроводу-5 петли в нижнюю часть 3 корпуса реактора 1. При прохождении через каналы активной зоны 2 теплоносител ; нагреваетсй и выходит из верхней части 4 корпуса реактора 1 по гор чему трубопроводу 6 петли 7 в парогенератор 9. Работа циркул ционных петельВ и: остальных, не показанных на чертеже, с ВХОДЯ1ЦИМ в них оборудованием, анаЖ гична .работеоборудовани петли 7, 6 Б случае аварии, св занной с разуплотнением (разръгоон) трубопроводе, циркул ционных петель и потерей теплоносител , например, гор чего трубопровода 6 петли 7, трубопроводу петли 7 опорожн ютс в реактор через трубки парогенератора 9 в холодный трубопровод 5 петли 7 и заполн ютс паром на всем прот жении,, исключа подъемный 12 и опускной 14 участки . и соедин ющий их трубопровод 1.7, в которых теплоноситель остаетс и образует гидрозатвор. Существование гидрозатвора привело бы к звеличеншо перепада давлений в верхней 4 и нижней 3 част х корпуса реактора и, следовательно, к снижению уровн теплоносител в активной зоне 2, ухудша услови ее охлаждени . Кроме того, гидрозатвор затруднил бы прохождение пара к парогенератору и конденсацию его в парогенераторе. Прекращение же или ослабление процесса конденсации пара в парогенераторе при потере теплоносител означает, что давление в реакторе будет определ тьс только остаточными тепловьвделени ми и величиной отверсти , через которое происходит Потер теплоносител , что может привести при небольшой величине отверсти к росту давлени в реакторе до давлени срабатьшани предохранительных клапанов на коьшенсаторе давлени . Это,.в свою очередь, потребовало бы повышени напора насосов, обеспечивающих аварийную подпитку реактора. Во избежание опасных последствий подобной аварийной ситуации, в данной установке обеспечиваютс услови дл ликвидации гидрозатворов (образующихс ) или дл предотвращени возможности их образовани и в гор чем и в холодном трубопроводах петель. Так, по сигналу аварии подаваемый в контур по трубопроводу 21 раствор борной кислоты создает разрежение в патруб- . ке 19 инжектируемого потока, благодар чему предотвращаетс возможность образовани гидрозатворов в участках II, 13 и 12, 14 трубопроводов петли 7 и одновременно обеспечиваетс посто нный подогрев раствора борной кислоты, подаваемой в неотсекаемую часть 22 холодного трубопровода до температуры, близкой к теьшературе теплоносител в трубопроводах на участках 11, 13., 12, 14. ПосколькуThe installation contains a water reactor 1 (see Fig. 1) with an active zone 2 located in its housing, to the Lower 3 and the upper 4 parts of which are connected cold 5 and hot 6 pipelines of circulation loops 7 and 8 Each of the loops, for example the loop 7., contains a steam generator 9, a pump 10 and pipelines connecting them with a series-connected lifting 11 and 12 and lowering 13 and 14 sections. There is a drainage pipe 16 between the lifting 1 1 and the lowering 13 sections of the cold pipeline 5 on the pipeline 15 connecting these sections (the cross sections of the pipelines being at the lowest level). Between the lifting 12 and the lowering 14 sections of the pipeline 6 on the pipeline 17 A drainage port 18 is located connecting these sections (pipe sections at the lowest level). Drain pipes 16 and 18 can serve to eliminate (drain) hydraulic locks or to equalize the pressures in the lower 3 and upper 4 parts of the building reactor bore 1. Drainage pipes 16, 18 are connected via a pipe 19 of the injected flow of a jet pump 20 installed in a pipe 21 (high pressure) supplying a solution of boric acid to the unclipped part 22 of the cold pipe 5 of the loop 7. At the same time, to ensure an independent suction of the hydraulic trap from cold 5 and hot 6 pipelines, drainage pipes 16 and 18 can be connected to the pipe 19 of the injected flow of the jet pump through the collector 23 using pipes 24, 25 equipped with non-return valves 26, 27 respectively etstvenno .. The jet pump 20 is provided in the form of an ejector; or in the form of a jet mixer. Any of the specified embodiments provides not only a suction of the injected flow (hydraulic), but also a mixture of media streams of different temperatures — a relatively cold solution of boric acid entering the nozzle 28, the working medium of the jet pump 20 and water sucked from the places of formation of hydraulic locks in the loops having a higher temperature. As a result of mixing the flows, the temperature of the flow coming from the mixing chamber of the pump 20 into its discharge port 29 will increase, thereby reducing the risk of thermal shock occurring when a relatively cold liquid is introduced into the channels of the core overheated as a result of exposure to leakage. heat carrier. A possible embodiment of this installation, in which the drainage pipes of one loop 7 are connected to the pipeline 30 (see Fig.2) for supplying the boric acid solution of the other loop 7. In this case, the drain pipes 31 and 32 are connected to the pipe 19 of the injected flow of the jet pump. 20 through a collector 23, and the drainage nozzles 16 and 18 are connected to the nozzle 33 of the injected flow of the jet pump 34 through the collector 35. The nuclear power plant works as follows. During normal operation of the plant, coolant (water) is supplied from the steam generator 9 by means of pump 0 through a cold loop-5 pipeline to the lower part 3 of the reactor 1. When passing through the channels of the core 2 of the coolant; heats up and leaves the upper part 4 of the reactor vessel 1 through the hot line 6 of the loop 7 to the steam generator 9. The operation of the circulation loops B and: the rest, not shown in the drawing, with the equipment in them, is similar to the work of the equipment of loop 7, 6 B accidents associated with the softening (razrygoon) of the pipeline, circulation loops and loss of coolant, for example, the hot pipe 6 of the loop 7, the pipeline of the loop 7 are emptied into the reactor through the tubes of the steam generator 9 into the cold pipe 5 of the loop 7 and filled with steam the family over a period of 12 ,, excluding the lifting and standpipe 14 sites. and pipeline 1.7 connecting them, in which the coolant remains and forms a water seal. The existence of a water seal would lead to a remarkable pressure drop in the upper 4 and lower 3 parts of the reactor vessel and, consequently, to a decrease in the level of the coolant in the active zone 2, worsening its cooling condition. In addition, the water seal would make it difficult for steam to pass to the steam generator and condense it in the steam generator. Stopping or weakening the process of steam condensation in a steam generator when the coolant is lost means that the pressure in the reactor will be determined only by the residual heat output and the size of the hole through which the loss of coolant can occur, which can lead to pressure increase when the hole size is small. safety valves on the pressure control valve. This, in turn, would require an increase in the head of the pumps, providing emergency reactor feeding. In order to avoid the dangerous consequences of such an emergency, in this installation conditions are provided for the elimination of water locks (formed) or to prevent their formation in hot and cold loop pipelines. Thus, on the signal of an accident, the boric acid solution supplied to the circuit via pipeline 21 creates a vacuum in the pipe-. The injected flow 19, thereby preventing the possibility of formation of water locks in sections II, 13 and 12, 14 of the pipelines of loop 7, and at the same time provides a constant heating of the boric acid solution supplied to the unclipped part 22 of the cold pipeline to a temperature close to that of the coolant in the pipelines sections 11, 13., 12, 14. Since

в существзпощих системах аварийной защиты имеетс по три независимых трубопровода 21, обеспечиваетс надежное выравнивание давлени в верх ней А и нижней 3 част х реактора 1 при любом варианте протекани аварии и гарантированный подогрев поступающего в контур раствора борной кислоты . При этом установка обратных клапанов 26, 27 на трубопроводах 24, 25 . подклкгчающт« патрубки 16, 18 к патрубку , i 19, исключает байпасирование парогенератора 9 при нормальной эксплуатации установки. Бместе с тем подбор соответствующих сопротивлений трубопроводов 24, 25 обеспечивает возможность организации требуемого направлени теплоносител через реактор 1 , например,, при сопротивлеНИИ трубопровода 25 меньшем, чем сопротивление трубопровода 24, поток, теплоносител через активную зону 2 реактора 1 будет направлен снизу вверх.In the existing emergency protection systems, there are three independent pipelines 21 each, ensuring reliable pressure equalization in the upper A and lower 3 parts of the reactor 1 for any type of accident progression and guaranteed heating of the boric acid solution entering the circuit. The installation of check valves 26, 27 on the pipelines 24, 25. connection 16, 18 to the pipe, i 19, excludes bypassing the steam generator 9 during normal operation of the installation. However, the selection of the corresponding resistances of the pipelines 24, 25 enables the organization of the required direction of the coolant through the reactor 1, for example, when the resistance of the pipeline 25 is less than the resistance of the pipeline 24, the flow of the coolant through the core 2 of the reactor 1 will be directed upwards.

Использование данной дерКой энергетической установки позволит повысить безопасность и надежность в сравнении с базовым объектом установкой , эксплуатируемой в насто щее врем на Ровенской, Кольской, Арм нской и р де зарубежных атомных станций, прин той за прототип данного изобретени (унифицированна установка с ВВЭР - 440). Повьшение безопасности и надежности будет обеспечено за счет того, чтоThe use of this derrick power plant will improve safety and reliability in comparison with the base facility of the plant currently operated at Rovno, Kola, Armns and some foreign nuclear power plants adopted as the prototype of the present invention (standardized installation with VVER-440) . Improvement in safety and security will be ensured by

практически по сигналу аварии удал ютс гидрозатворы как гор чих, так и из холодных трубопроводов циркул ционных петель (исключаетс возможность их образовани );almost at the alarm signal, water locks from both hot and cold pipelines of circulation loops are removed (the possibility of their formation is excluded);

гарантируетс нужное направление движени теплоносител через активну зону реакторов путем соответствующег подбора сопротивлений трубопроводов, идущих от дренажных патрубков гор чих и холодных трубопроводов к патрубкам инжектируемого потока струйных насосов;the direction of movement of the coolant through the active zone of the reactors is guaranteed by appropriate selection of the resistances of the pipelines running from the drainage pipes of the hot and cold pipelines to the pipes of the injected flow of the jet pumps;

осуществл етс подогрев раствора борной кислоты, вводимого в циркул ционные петли, что исключает опасность образовани температурных напр жений в оборудс &,1нии контура, причем подогрев осуществл етс без дополнительной затраты энергии за счет тепла, аккумулированного в теплоносителе контура;the boric acid solution is introduced into the circulation loops, which eliminates the risk of thermal stresses in the equipment, 1 circuit, and the heating is carried out without additional energy costs due to the heat accumulated in the coolant circuit;

исключаетс байпасирование парогенератора при нормальной эксплуатации например, путем установки обратных клапанов на лини х, соедин ющих дренажные патрубки с патрубками инжектируемого потока струйного насоса, что приводит к увеличению доли полезно используемой мощности реактора и дает экономический эффект. Сумма годового экономического эффекта от использовани изобретени на шести действующих.АЭС с ВВЭР - 440 (взамен базового объекта - установки, эксплуатируемой в насто щее врем , прин той за прототип данногоизобретени ) составит 1,1 млн.80 тыс,руб.Bypassing the steam generator during normal operation, for example, by installing check valves on the lines connecting the drainage pipes to the injected flow of the jet pump, is eliminated, which leads to an increase in the fraction of the useful power of the reactor and provides an economic effect. The sum of the annual economic effect of using the invention on six operating ones. A nuclear power plant with a VVER - 440 (instead of the base object — the installation currently in operation, adopted as the prototype of the invention) will be 1.1 million 80 thousand rubles.

Claims

1. NUCLEAR POWER PLANT, containing a nuclear reactor, with parallel connected circulation loops, including a steam generator, hot and cold. pipelines with lifting and lowering sections, between which drainage pipes are installed, and pipelines for supplying boric acid solution, each of which is connected to a cold pipeline of a circulation loop, characterized in that, in order to increase safety