UA119890C2 - Система пасивного відведення тепла з внутрішнього об'єму захисної оболонки - Google Patents
Система пасивного відведення тепла з внутрішнього об'єму захисної оболонки Download PDFInfo
- Publication number
- UA119890C2 UA119890C2 UAA201707011A UAA201707011A UA119890C2 UA 119890 C2 UA119890 C2 UA 119890C2 UA A201707011 A UAA201707011 A UA A201707011A UA A201707011 A UAA201707011 A UA A201707011A UA 119890 C2 UA119890 C2 UA 119890C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- heat exchanger
- water
- heat
- protective shell
- collector
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 37
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims 2
- 241001435619 Lile Species 0.000 claims 1
- 101100047645 Oryza sativa subsp. japonica TRX-X gene Proteins 0.000 claims 1
- 241000013757 Ranina Species 0.000 claims 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 14
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract description 13
- 238000013461 design Methods 0.000 description 12
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 241001116389 Aloe Species 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 235000011399 aloe vera Nutrition 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 101800004149 NPP 2 Proteins 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012354 overpressurization Methods 0.000 description 1
- 230000009528 severe injury Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
- G21C15/18—Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C1/00—Reactor types
- G21C1/02—Fast fission reactors, i.e. reactors not using a moderator ; Metal cooled reactors; Fast breeders
- G21C1/028—Fast fission reactors, i.e. reactors not using a moderator ; Metal cooled reactors; Fast breeders cooled by a pressurised coolant
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C13/00—Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
- G21C13/02—Details
- G21C13/032—Joints between tubes and vessel walls, e.g. taking into account thermal stresses
- G21C13/036—Joints between tubes and vessel walls, e.g. taking into account thermal stresses the tube passing through the vessel wall, i.e. continuing on both sides of the wall
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C9/00—Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
- G21C9/004—Pressure suppression
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
- F28C3/00—Other direct-contact heat-exchange apparatus
- F28C3/04—Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media both being liquids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D3/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium flows in a continuous film, or trickles freely, over the conduits
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
- G21C15/02—Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices
- G21C15/14—Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices from headers; from joints in ducts
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21D—NUCLEAR POWER PLANT
- G21D3/00—Control of nuclear power plant
- G21D3/02—Manual control
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21D—NUCLEAR POWER PLANT
- G21D3/00—Control of nuclear power plant
- G21D3/04—Safety arrangements
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear 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)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Винахід належить до галузі атомної енергетики, а саме до систем пасивного відведення тепла з внутрішнього об'єму захисної оболонки водоводяного енергетичного реактора (СПВТ ЗО), і призначене для охолодження захисної оболонки реактора шляхом природної циркуляції охолоджуючої рідини (води) в контурі системи. Технічний результат - підвищення ефективності тепловідведення, стійкості потоку в контурі і, як наслідок, надійності роботи системи. Система включає щонайменше один контур циркуляції охолоджуючої води, що містить теплообмінник, що розміщений всередині об'єму захисної оболонки і включає верхній і нижній колектори, з'єднані теплообмінними трубками, підйомний і опускний трубопроводи, пов'язані з теплообмінником, ємність запасу охолоджуючої води, розміщену вище теплообмінника поза об'ємом захисної оболонки і з'єднану з опускним трубопроводом, пароскидний пристрій, поєднаний з підйомним трубопроводом, розміщений в ємності запасу води і гідравлічно пов'язаний з останнім. При цьому верхній і нижній колектори теплообмінника розбиті на секції теплообмінних трубок, виходячи з умови: L/D£20, де L - довжина секції колектора, D - внутрішній діаметр колектора.
Description
Винахід відноситься до галузі атомної енергетики, а саме до систем пасивного відведення тепла з внутрішнього об'єму захисної оболонки водоводяного енергетичного реактора (СПВТ
ЗО), і призначений для охолодження захисної оболонки реактора шляхом природної циркуляції охолоджуючої рідини (води) в контурі системи.
З рівня техніки відомо безліч конструкцій систем відведення тепла з захисної оболонки реактора з використанням природної циркуляції тепла.
У патенті РФ МКИ2125744, (21С15/18, 27.01.1999 розкрита система для пасивного відведення тепла з внутрішнього об'єму захисної конструкції ядерного реактора, що містить перший теплообмінник, розміщений зовні захисної конструкції, другий теплообмінник, розташований всередині захисної конструкції реактора. Перший і другий теплообмінники гідравлічно з'єднані один з одним в замкнутому контурі за допомогою труб, що містять теплоносій і що проходять через захисну конструкцію і витяжну трубу зверху, що сполучається з зовнішньою атмосферою. Система також включає резервуар, заповнений водою до заданого рівня, пов'язаний із захисною конструкцією і розташований поблизу її верхньої стіни. Перший теплообмінник занурений під воду в резервуарі і витягнений вертикально від основи, що примикає до дна резервуара, до верхнього ділянці, розділяючи резервуар на дві гідравлічно пов'язані області. Резервуар обладнаний перекриттям, яке визначає перший і другий канали, кожен з яких перекриває відповідну область, утворених першим вертикальним теплообмінником і з'єднаний тільки з відповідною областю. Один з каналів пов'язаний із зовнішнім повітрозбірником, а інший - з витяжною трубою, а сполучення між каналами блокується водою, що знаходиться в резервуарі, коли він заповнений до заданого рівня.
У патенті РФ КИ2302674, (521С9/00, 10.07.2007 розкрита система відведення тепла з захисної оболонки, яка містить змонтований під захисною оболонкою теплообмінник, вхід і вихід якого пропущені через захисну оболонку і підключені до замкнутого контуру циркуляції легкозакипного теплоносія, що включає турбіну з електрогенератором, розташовані під захисною оболонкою енергоблок з парогенератором і установки для забезпечення безпеки енергоблоку, одна з яких має гідропристрій і пароводяну турбіну. Теплообмінник встановлений під куполом захисної оболонки і виконаний у вигляді двохярусно розташованих кільцеподібних труб, з'єднаних між собою С-образними оребреними трубками, кінці яких спрямовані до стінки
Зо захисної оболонки і охоплюють гідропристрій установки для забезпечення безпеки енергоблоку.
Найбільш близьким аналогом заявленого винаходу є система СПВТ, розкрита в патенті РФ на корисну модель КО85029, (321С15/18, 20.07.2009, і яка містить контур циркуляції теплоносія, що включає принаймні один теплообмінник, розміщений всередині об'єму захисної оболонки, і ємність з запасом теплоносія, встановлену вище теплообмінника поза об'ємом захисної оболонки, з'єднані між собою підвідний і відвідним трубопроводами. Система також обладнана пароприймальним пристроєм, встановленим в ємності з запасом теплоносія, гідравлічно пов'язаних з останньою і з'єднаним з відвідним трубопроводом.
Недоліком відомих пристроїв є можливість виникнення гідроударів в системі.
Завданням винаходу є створення системи для ефективного відводу тепла з захисної оболонки реактора.
Технічним результатом винаходу є підвищення ефективності тепловідведення, стійкості потоку в контурі (відсутність гідроударів) і, як наслідок, надійності роботи системи.
Зазначений технічний результат досягається за рахунок того, що система пасивного відведення тепла з внутрішнього об'єму захисної оболонки водоводяного енергетичного реактора, що включає щонайменше один контур циркуляції охолоджуючої води, містить теплообмінник, розміщений всередині об'єму захисної оболонки і включає верхній і нижній колектори, з'єднані теплообмінними трубками, підйомний і опускний трубопроводи, пов'язані з теплообмінником, ємність запасу охолоджуючої води, розміщену вище теплообмінника поза об'ємом захисної оболонки і з'єднану з опускним трубопроводом, пароскідний пристрій, поєднаний з підйомним трубопроводом, розміщений в ємності запасу води і гідравлічно пов'язаний з останнім. При цьому верхній і нижній колектори теплообмінника розбиті на секції теплообмінних трубок, виходячи з умови:
І.О х 20, де І - довжина секції колектора; р - внутрішній діаметр колектора, причому конструкція підйомного трубопроводу забезпечує мінімальну висоту тягової ділянки
Нту, що задовольняє умові:
АДРкесопр У ДртудПту Ж АртодПто;
Пту - (ДРсопр-Арто9Пто)/Артуд, бо де АРесопр - Сумарний гідравлічний опір контуру;
Нто - висота теплообмінника; 9 - прискорення вільного падіння;
Арту - рхв- (р«1-х) ж р '7х);
Дрто - рхв-Огв, де рхв - щільність води в опускному трубопроводі; ргв - щільність води в підйомному трубопроводі в діапазоні висот теплообмінника; р, р"- щільність води і пара в стані насичення; х - середній масовий паровміст двохфазної суміші в тяговій ділянці.
Зазначений технічний результат досягається також в приватних варіантах реалізації винаходу за рахунок того, що: - система включає чотири канали, в кожному з яких встановлені по чотири контури циркуляції охолоджуючої води, - принаймні частина підйомного трубопроводу від верхніх колекторів секцій теплообмінників до пароскидного пристрою виконана з нахилом вгору щодо горизонталі на кут не менше 10", - підйомний трубопровід включає ділянки, виконані з кутом нахилу щодо горизонталі менш 107, при цьому зазначені ділянки мають довжину Ііділі і внутрішній діаметр Оділі, що задовольняють наступному співвідношенню: І ділі/Оділі Х 10, - принаймні частина опускного трубопроводу виконана з нахилом вниз щодо горизонталі на кут не менше 10", - опускний трубопровід включає ділянки, виконані з кутом нахилу відносного горизонталі менш 10", при цьому зазначені ділянки мають довжину І ділг і внутрішній діаметр Оділо, ЩО задовольняють наступному співвідношенню: І діле/Оділо - 10, - висота теплообмінних трубок забезпечує виконання умови наявності турбулентного режиму конвекції на зовнішній поверхні теплообмінника, при якому:
На ло 5 . Р 7 Рзо алое де У Рзо ;
Ва - критерій Релея; 9 - прискорення вільного падіння; - характерний розмір конструкції - висота трубок теплообмінника;
Зо м - коефіцієнт кінематичної в'язкості пароповітряного середовища; рах - щільність пароповітряного середовища на зовнішній стінці трубчатки теплообмінника; рзо - щільність пароповітряного середовища в обсязі захисної оболонки;
Зо - Одиф.. число Шмідта;
Юдиф - коефіцієнт дифузії пара. - теплообмінник розміщений в підкупольному просторі захисної оболонки, - секція теплообмінника має однорядний вертикальний пучок, - в секції теплообмінника крок між сусідніми трубками задовольняє умові еквівалентної плоскої стінки.
У цій заявці тяговою ділянкою називається частина підйомного трубопроводу, в якому теплоносій знаходиться в вигляді пароводяної (двофазної) суміші із середнім масовим парозмістом х. Дана ділянка називається "тяговою", тому що вона вносить основний вклад в розвиток природної циркуляції в контурі і визначає її інтенсивність.
Проведені експерименти показали, що зазначені співвідношення параметрів системи забезпечують найбільш ефективний тепловідвід без виникнення гідроударів і пульсацій витрат теплоносія завдяки вибору найкращих геометричних характеристик системи - співвідношення довжини і внутрішнього діаметра секцій колекторів теплообмінника, довжини тягової ділянки контуру циркуляції, висоти теплообмінних трубок і оптимальному розміщенню теплообмінників системи в обсязі захисної оболонки.
Вибір співвідношення довжини секції і внутрішнього діаметра колекторів теплообмінника виконувався виходячи з умови мінімізації нерівномірності розподілу витрат теплоносія по трубках теплообмінника, тобто зниження, так званого, "колекторного ефекту". Забезпечення рівномірного розподілу потоку по трубчатці є одним з головних умов щодо підвищення енергетичної ефективності і продуктивності теплообмінних апаратів. Одним із способів поліпшення розподілу теплоносія по каналах колекторних теплообмінників є зниження втрат тиску по ходу середовища в колекторі. Це досягається шляхом зниження довжини колектора і збільшення його внутрішнього діаметра в межах можливостей технологічного виготовлення апарату та інших його конструкційних особливостей. Для колекторів, які відповідають співвідношенню 1/0 «х 20 втрати тиску по довжині колектора є мінімальними, а розподіл витрат теплоносія по трубках теплообмінника найбільш рівномірним. При перевищенні зазначеного критерію рівномірність розподілу середовища по каналах теплообмінника погіршується, що викликає виникнення нестійкості і пульсацій в загальній витраті теплоносія і, як наслідок, зниження теплової потужності теплообмінника.
Конструкція винаходу пояснена кресленнями, де: на фіг. 1 показана конструкція контуру циркуляції охолоджуючої води; на фіг. 2 показана експериментальна залежність потужності контуру охолодження СПВТ ЗО від тиску парогазового середовища в ємності; на фіг. З показана розрахункова залежність тиску і температури від часу в процесі аварії.
Заявлена система являє собою сукупність контурів циркуляції охолоджуючої води. У кращому варіанті реалізації винаходу заявлена система складається з чотирьох повністю незалежних один від одного каналів, в кожному з яких встановлені чотири таких контуру циркуляції.
Контур циркуляції (фіг. 1) містить теплообмінник (1), розміщений в об'ємузахисної оболонки (в підкупольному просторі) і включає верхній (2) і нижній (3) колектори, з'єднані теплообмінними трубками (4), що утворюють однорядний вертикальний теплообмінний пучок. До теплообміннику (1) підключені підйомний (5) і опускний (6) трубопроводи. Над теплообмінником поза об'ємом захисної оболонки розміщена ємність (7) запасу охолоджуючої води (бак аварійного відведення тепла (БАВТ)), поєднана з опускним трубопроводом (6). При цьому до підіймального трубопроводу (5) підключений пароскидний пристрій (8), розміщений в ємності (7) запасу води і гідравлічно пов'язаний з нею. Пароскидний пристрій (8) призначений для виключення конденсаційних гідроударів і підвищеного рівня вібрації в підйомному трубопроводі (5) системи.
Для забезпечення виконання цих функцій на підйомній трубі пароскидного пристрою (8) є сполучний отвір.
Верхній (2) і нижній (3) колектори теплообмінника розбиті на секції теплообмінних трубок, виходячи з умови:
І.О х 20, де І - довжина секції колектора;
Зо р - внутрішній діаметр колектора, при цьому конструкція підйомного трубопроводу забезпечує мінімальну висоту тягової ділянки Пд, що задовольняє умові:
АРопір - АртудПту що ДртодПто;
Пту - (ДАР опір-Арто9Нто)/Артуд, де АРоопір - Сумарний гідравлічний опір контуру;
Нто - висота теплообмінника; 9 - прискорення вільного падіння;
Арту - рхв- (р«1-х) ж р"х);
Дрто - рхв-Огв; рхв - щільність води в опускному трубопроводі; ргв - щільність води в підйомному трубопроводі в діапазоні висот теплообмінника; р, р"- щільності води і пари в стані насичення; х - середній масовий паровміст двохфазної суміші в тяговій ділянці.
Секція теплообмінника має однорядний вертикальний пучок. Крок між сусідніми трубками секції, переважно, задовольняє умові еквівалентної плоскої стінки.
У кращому варіанті реалізації висота теплообмінних трубок забезпечує виконання умови наявності турбулентного режиму конвекції на зовнішній поверхні теплообмінника, при якому:
На о В во «Рм 7 Рзо алое де У Рзо ;
Ва - критерій Релея; 9 - прискорення вільного падіння; - характерний розмір конструкції - висота трубок теплообмінника; м - коефіцієнт кінематичної в'язкості пароповітряного середовища; рах - щільність пароповітряного середовища на зовнішній стінці трубчатки теплообмінника; рзо - щільність пароповітряного середовища в обсязі захисної оболонки;
Зо - Одиф.. число Шмідта;
Юдіф - коефіцієнт дифузії пара.
Підйомний трубопровід від верхніх колекторів секцій теплообмінників до пароскидного пристрою виконаний з нахилом вгору щодо горизонталі на кут не менше 10", за винятком деяких ділянок, виконаних з кутом нахилу менше 10", що мають довжину І ділі і внутрішній діаметр Оділі, що задовольняють співвідношенню І ділі/Оділі Х 10.
Опускний трубопровід виконаний з нахилом вниз щодо горизонталі на кут не менше 10", за винятком окремих ділянок, розташованих під кутом менше 10" і мають довжину І ділг і внутрішній діаметр Оділь?, що задовольняють співвідношенню І ділг/Оділо Х 10.
У приватному варіанті реалізації винаходу для реакторної установки на Ленінградській АЕС- 2 теплообмінники (1) контурів розташовані по периметру на внутрішній стінці контайнменту над відміткою 49,3 м. Кожен теплообмінник має площу теплообміну 75 м". Висота теплообмінного пучка становить 5 м і набрана з вертикальних трубок 38 х З мм. Загальна площа теплообмінної поверхні кожного каналу становить 300м-. Довжина (І) верхньої і нижньої секцій колекторів теплообмінника складає 2755 мм. При цьому зовнішній / внутрішній діаметр (0) верхнього колектора становить 219/195 мм, нижнього колектора - 194/174 мм.
Теплова потужність системи обрана з урахуванням забезпечення зниження і підтримки в заданих проектом межах тиску всередині захисної оболонки при запроектних аваріях реакторів, включаючи аварії з важким пошкодженням активної зони.
На підйомному (5) і опускному (6) трубопроводах встановлена локалізувальна арматура (9) і (10), призначена для відсікання теплообмінника (1) в разі його течі. Для запобігання перепресування контурів СПВТ ЗО в разі аварійного закриття відсічної арматури встановлені запобіжні клапани (не показані) зі скиданням середовища під рівень ємності (7).
Локалізувальна арматура і запобіжні клапани розташовуються в приміщеннях кільцевого оббудування зовнішньої оболонки будівлі реактора на позначці 54,45 м.
Робота заявленої системи здійснюється за рахунок природної циркуляції теплоносія і не вимагає ніяких дій по запуску. Теплова енергія з захисної оболонки відводиться за рахунок конденсації пари з пароповітряної суміші на зовнішній поверхні теплообмінника (1), від якого шляхом природної циркуляції теплоносія передається в ємність запасу води (7). Остаточний відвід тепла від ємності запасу води до кінцевого поглинача здійснюється шляхом випаровування води в ємності. З пароскидного пристрою (8) теплоносій надходить в об'єм ємності запасу охолоджуючої води (7), після чого охолоджений теплоносій (вода) надходить по опускному трубопроводу (б) назад в теплообмінник (1). Таким чином, за допомогою контуру циркуляції шляхом випаровування води в ємності (7) здійснюється передача теплової енергії від внутрішнього об'єму захисної оболонки до кінцевого поглинача - навколишній атмосфері.
Для експериментального обгрунтування ефективності пропонованої конструкції системи виконано великий обсяг експериментальних робіт на кількох експериментальних установках.
Дослідження проводилися на повномасштабної моделі контуру охолодження СПВТ ЗО, встановленої на експериментальному стенді ВАТ ОКОМ Афрікантов. Модель контуру СПВТ ЗО включала в себе модель теплообмінника-конденсатора, розташовані в ємності моделі захисної оболонки штатні трубопроводи, а також штатний пароскидний пристрій, розташований в ємності з запасом води.
Потужність теплоз'єму досліджуваного контуру охолодження і параметри парогазового середовища в ємності максимально наближені до реальних умов штатної системи в умовах аварії реакторів. Тому при практично повній відповідності по геометричним і параметричним характеристикам контуру охолодження СПВТ ЗО натурної конструкції контуру охолодження результати досліджень, отримані в моделі контуру охолодження СПВТ ЗО, є представницькими і можуть бути перенесені на штатний контур охолодження СПВТ 30.
Проведені випробування повномасштабної петлі контуру охолодження СПВТ ЗО показали, що при максимальній температурі охолоджуючої води 100" С в ємності для охолоджуючої води і при заданій проектній потужності однієї петлі контуру охолодження тиск в ємності не перевищує граничного проектного тиску в 500 кПа.
На фіг. 2 представлена експериментальна залежність потужності контуру охолодження
СПВТ ЗО від тиску парогазового середовища в ємності.
На фіг. З показано вплив функціонування СПВТ ЗО на параметри всередині захисної оболонки при позапроектної аварії з розгерметизацією першого контуру реакторної установки (теча великого діаметра) і відмовою систем безпеки (лінією | показані параметри без роботи
СПВТ, а лінією ІІ - з роботою СПВТ).
Проведені випробування повномасштабної моделі контуру охолодження СПВТ ЗО показали, що задані проектні характеристики контуру забезпечуються як за ефективністю тепловідведення, так і по стійкості потоку в контурі. У всьому діапазоні режиму роботи контуру 60 охолодження - на потужності від вихідного стану до кипіння води - в ємності не спостерігалося гідроударів і вібрацій елементів і конструкцій випробуваного контуру, які могли б вплинути на його працездатність.
Таким чином, заявлена система дозволяє підтримувати тиск під оболонкою на рівні нижче розрахункового без участі оператора протягом тривалого часу і у всьому спектрі позапроектних аварій, пов'язаних з виходом маси і енергії під захисну оболонку.
Claims (1)
- ФОРМУЛА ВИНАХОДУ1. Система пасивного відведення тепла з внутрішнього об'єму захисної оболонки водоводяного 10 енергетичного реактора, що включає щонайменше один контур циркуляції охолоджуючої води, що містить: - теплообмінник, що розміщений всередині об'єму захисної оболонки і включає верхній і нижній колектори, з'єднані теплообмінними трубками, - підйомний і опускний трубопроводи, пов'язані з теплообмінником, 15 - ємність запасу охолоджуючої води, розміщену вище теплообмінника поза об'ємом захисної оболонки і з'єднану з опускним трубопроводом, - пароскидний пристрій, поєднаний з підйомним трубопроводом, розміщений в ємності запасу води і гідравлічно пов'язаний з останньою, яка відрізняється тим, що верхній і нижній колектори теплообмінника розбиті на секції теплообмінних трубок, виходячи з умови: 20 лаг, де І - довжина секції колектора; р - внутрішній діаметр колектора, при цьому конструкція підйомного трубопроводу забезпечує мінімальну висоту тягової ділянки Птд,що задовольняє умову: К 25 АВепір - АртудПту 7 Арто 9УПто Кк ту - (Аекір - Арто 9 ІЙ Артуд К АРопір 5. кош, , де - сумарний гідравлічний опір контуру; Пт - висота теплообмінника;9. прискорений вХрно/х падіння; Арту - Рув ТР -Х кр'х), Коо) ; Арто - Рув-Ргв. Рв - щільність води в опускному трубопроводі; Ргв- щільність води в підйомному трубопроводі в діапазоні висот теплообмінника; ' "РР. щільності води і пари в стані насичення; 35 х - середній масовий паровміст двофазної суміші в тяговій ділянці.2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що вона включає чотири канали, в кожному з яких встановлені по чотири контури циркуляції охолоджуючої води.3. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що принаймні частина підйомного трубопроводу від верхніх колекторів секцій теплообмінників до пароскидного пристрою виконана з нахилом вгору 40 щодо горизонталі на кут не менше 10".4. Система за п. 3, яка відрізняється тим, що підйомний трубопровід включає ділянки, виконані З кутом нахилу відносної горизонталі менше 10", при цьому зазначені дінки мають довжину ділі і вн : тя лі ділі вві ділі ділі - утрішній діаметр ;» що задовольняють співвідношення .5. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що принаймні частина опускного трубопроводу 45 виконана з нахилом вниз щодо горизонталі на кут не менше 10".6. Система за п. 5, яка відрізняється тим, що опускний трубопровід включає ділянки, виконані Кк! кутом нахилу щодо горизонталі менше 10", при цьому зазначені ділянки мають довжину "Ліле і шо. Юдідо НІЩА Ї діло / Оділо 10 внутрішній діаметр ;» що задовольняють співвідношення .7. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що теплообмінні трубки мають висоту, що 50 забезпечує виконання умови наявності турбулентного режиму конвекції на зовнішній поверхні ууплообмінника, при якому: а 5441018 Ва - ОЇ Зо «Бм твзо 2 де М Рзо ;Ва я . - критерій Релея; 9 - прискорення вільного падіння; - характерний розмір конструкції - висота трубок теплообмінника; У - коефіцієнт кінематичної в'язкості пароповітряного середовища; Р - щільність пароповітряного середовища на зовнішній стінці трубчатки теплообмінника; що щільність пароповітряного середовища в об'ємі захисної оболонки; б ----р . диф число Шмідта; - коефіцієнт дифузії пари.8. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що теплообмінник розміщений в підкупольному просторі захисної оболонки.9. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що секція теплообмінника має однорядний вертикальний пучок.10. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що в секції теплообмінника крок між сусідніми трубками задовольняє умові еквівалентної плоскої стінки. пт шир о РО тн Ше що вано т ши шення ШІ нт й 8 те п | Й ВО : :ї Б. з До | ме! ! ни | ши А, 5 Шо в ой ше шо З Ко їх й дя цихЙ 6 м га , ОДН Яд. НК ЩЕ її а в 1 Ге А з і г ш-2й '!і о пет: вай 1 НН о с дві о о хай я "г - й " шо о І З РАН ИНА шт «Фіг. 1
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014148910/07A RU2595639C2 (ru) | 2014-12-04 | 2014-12-04 | Система пассивного отвода тепла из внутреннего объема защитной оболочки |
| PCT/RU2015/000784 WO2016089250A1 (ru) | 2014-12-04 | 2015-11-16 | Система пассивного отвода тепла из внутреннего объема защитной оболочки |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA119890C2 true UA119890C2 (uk) | 2019-08-27 |
Family
ID=56092074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA201707011A UA119890C2 (uk) | 2014-12-04 | 2015-11-16 | Система пасивного відведення тепла з внутрішнього об'єму захисної оболонки |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10720250B2 (uk) |
| EP (1) | EP3229239B1 (uk) |
| JP (1) | JP6692827B2 (uk) |
| KR (1) | KR102198440B1 (uk) |
| CN (1) | CN107210071B (uk) |
| AR (1) | AR102873A1 (uk) |
| CA (1) | CA2969827C (uk) |
| EA (1) | EA201650101A1 (uk) |
| HU (1) | HUE046234T2 (uk) |
| JO (1) | JO3696B1 (uk) |
| MY (1) | MY189838A (uk) |
| RU (1) | RU2595639C2 (uk) |
| UA (1) | UA119890C2 (uk) |
| WO (1) | WO2016089250A1 (uk) |
| ZA (1) | ZA201704490B (uk) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108630327B (zh) * | 2017-03-24 | 2023-08-25 | 国核示范电站有限责任公司 | 非能动安全壳换热器系统 |
| CN111033824B (zh) | 2017-08-18 | 2022-09-06 | 株式会社Lg新能源 | 锂二次电池用负极和包含其的锂二次电池 |
| RU2670430C1 (ru) | 2017-11-30 | 2018-10-23 | Акционерное Общество "Российский Концерн По Производству Электрической И Тепловой Энергии На Атомных Станциях" (Ао "Концерн Росэнергоатом") | Способ обеспечения водородной взрывобезопасности атомной электростанции |
| CN110116189A (zh) * | 2018-02-06 | 2019-08-13 | 中国科学院金属研究所 | 一种核主泵壳体铸造过程中冒口的高效补缩方法 |
| RU2687288C1 (ru) * | 2018-08-16 | 2019-05-13 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Активная зона ядерного реактора |
| CN109387089B (zh) * | 2018-10-17 | 2020-06-26 | 中广核工程有限公司 | 核电厂非能动冷凝器 |
| CN109545401B (zh) * | 2018-12-19 | 2024-07-23 | 岭东核电有限公司 | 一种铅基快堆堆外非能动余热排出系统 |
| RU2725161C1 (ru) * | 2019-11-29 | 2020-06-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Охлаждаемая стенка токамака |
| CN112595135A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-02 | 哈尔滨工程大学 | 一种消除蒸汽冷凝诱发水锤的非能动安全系统 |
| RU2761866C1 (ru) * | 2020-12-30 | 2021-12-13 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Способ мониторинга системы пассивного отвода тепла из внутреннего объема защитной оболочки и устройство для его осуществления |
| CN113035393B (zh) * | 2021-03-05 | 2022-11-18 | 哈尔滨工程大学 | 一种自驱动抽气式非能动安全壳排热系统 |
| CN113237447B (zh) * | 2021-04-21 | 2023-05-26 | 武汉钢铁有限公司 | 高炉炉缸侧壁碳砖厚度估算方法 |
| CN113283189B (zh) * | 2021-04-30 | 2022-07-26 | 西安交通大学 | 安全壳与非能动安全壳空气冷却系统跨维度耦合分析方法 |
| CN114220573A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-03-22 | 中国核电工程有限公司 | 一种基于二次蒸发冷却的增强型非能动安全壳热量排出系统 |
| CN116313175A (zh) * | 2023-01-10 | 2023-06-23 | 中国核电工程有限公司 | 安全壳热量导出系统 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4502419A (en) * | 1984-05-14 | 1985-03-05 | Westinghouse Electric Corp. | Discharge tube for inhibiting stratification in feedwater headers of a steam generator |
| ES2001332A6 (es) * | 1985-07-02 | 1988-05-16 | Framatome Sa | Generador de vapor |
| US5126099A (en) * | 1991-02-25 | 1992-06-30 | General Electric Company | Boiling water reactor plant with hybrid pressure containment cooling system |
| US5303274A (en) * | 1993-01-21 | 1994-04-12 | General Electric Company | Retrofittable passive containment cooling system |
| US5612982A (en) * | 1995-07-31 | 1997-03-18 | Westinghouse Electric Corporation | Nuclear power plant with containment cooling |
| RU2294503C1 (ru) * | 2005-07-25 | 2007-02-27 | Борис Ергазович Байгалиев | Многосекционный теплообменник |
| JP4834349B2 (ja) * | 2005-08-18 | 2011-12-14 | 株式会社東芝 | 原子炉格納容器冷却設備 |
| RU85029U1 (ru) * | 2009-02-26 | 2009-07-20 | Открытое акционерное общество "Санкт-Петербургский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт "АТОМЭНЕРГОПРОЕКТ" (ОАО "СПбАЭП") | Система пассивного отвода тепла из внутреннего объема защитной оболочки |
| CN101539287B (zh) * | 2009-05-06 | 2011-01-05 | 清华大学 | 一种蒸汽发生器 |
| US8702013B2 (en) * | 2010-02-18 | 2014-04-22 | Igor Zhadanovsky | Vapor vacuum heating systems and integration with condensing vacuum boilers |
| RU98060U1 (ru) * | 2010-05-31 | 2010-09-27 | Негосударственное научно-образовательное учреждение "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных организаций" (ННОУ "Саранский Дом науки и техники РСНИИОО") | Система теплоснабжения |
| JP2013088158A (ja) | 2011-10-14 | 2013-05-13 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 原子力プラントの非常用復水システムとその運用方法 |
| CN202855317U (zh) * | 2012-09-04 | 2013-04-03 | 中科华核电技术研究院有限公司 | 一种非能动启动冷却系统 |
| CN102903403B (zh) * | 2012-09-27 | 2016-04-06 | 中国核电工程有限公司 | 一种能动与非能动相结合的堆芯注水热量导出装置 |
| CN103267423A (zh) * | 2013-05-10 | 2013-08-28 | 中国核电工程有限公司 | 核电站安全壳内的热交换器 |
-
2014
- 2014-12-04 RU RU2014148910/07A patent/RU2595639C2/ru active
-
2015
- 2015-11-16 MY MYPI2017702043A patent/MY189838A/en unknown
- 2015-11-16 EP EP15866040.7A patent/EP3229239B1/en active Active
- 2015-11-16 WO PCT/RU2015/000784 patent/WO2016089250A1/ru active Application Filing
- 2015-11-16 CA CA2969827A patent/CA2969827C/en active Active
- 2015-11-16 JP JP2017549161A patent/JP6692827B2/ja active Active
- 2015-11-16 HU HUE15866040A patent/HUE046234T2/hu unknown
- 2015-11-16 UA UAA201707011A patent/UA119890C2/uk unknown
- 2015-11-16 KR KR1020177017874A patent/KR102198440B1/ko active IP Right Grant
- 2015-11-16 EA EA201650101A patent/EA201650101A1/ru unknown
- 2015-11-16 CN CN201580075448.2A patent/CN107210071B/zh active Active
- 2015-11-16 US US15/532,850 patent/US10720250B2/en active Active
- 2015-12-02 AR ARP150103928A patent/AR102873A1/es active IP Right Grant
- 2015-12-02 JO JOP/2015/0294A patent/JO3696B1/ar active
-
2017
- 2017-07-03 ZA ZA2017/04490A patent/ZA201704490B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ZA201704490B (en) | 2022-03-30 |
| JO3696B1 (ar) | 2020-08-27 |
| KR102198440B1 (ko) | 2021-01-07 |
| MY189838A (en) | 2022-03-11 |
| EP3229239A1 (en) | 2017-10-11 |
| JP6692827B2 (ja) | 2020-05-13 |
| HUE046234T2 (hu) | 2020-02-28 |
| CA2969827A1 (en) | 2016-06-09 |
| JP2017537332A (ja) | 2017-12-14 |
| CN107210071B (zh) | 2019-06-21 |
| CN107210071A (zh) | 2017-09-26 |
| BR112017011934A2 (pt) | 2017-12-26 |
| US20170372805A1 (en) | 2017-12-28 |
| EP3229239B1 (en) | 2019-07-31 |
| RU2595639C2 (ru) | 2016-08-27 |
| EA201650101A1 (ru) | 2017-03-31 |
| WO2016089250A1 (ru) | 2016-06-09 |
| US10720250B2 (en) | 2020-07-21 |
| EP3229239A4 (en) | 2018-05-30 |
| AR102873A1 (es) | 2017-03-29 |
| CA2969827C (en) | 2023-03-07 |
| KR20170105004A (ko) | 2017-09-18 |
| RU2014148910A (ru) | 2016-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| UA119890C2 (uk) | Система пасивного відведення тепла з внутрішнього об'єму захисної оболонки | |
| US20130272474A1 (en) | Passive containment air cooling for nuclear power plants | |
| KR101366218B1 (ko) | 원자로 및 원자로의 반응로 코어 냉각 방법 | |
| RU2583324C1 (ru) | Горизонтальный парогенератор для реакторной установки с водо-водяным энергетическим реактором и реакторная установка с указанным парогенератором | |
| KR20160014015A (ko) | 수동형 원자로 냉각시스템 | |
| JP7289032B2 (ja) | 上昇式熱交換器を備えた原子炉 | |
| KR101505475B1 (ko) | 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전 | |
| WO2016089249A1 (ru) | Система пассивного отвода тепла из водоводяного энергетического реактора через парогенератор | |
| CN211929059U (zh) | 一种压水堆非能动换热器 | |
| KR20150045491A (ko) | 원자력 발전소의 기기 냉각수 계통 | |
| CN114999683A (zh) | 反应堆的一体化安全系统 | |
| KR20220098791A (ko) | 일체형 원자로(실시예) | |
| EP2608215B1 (en) | Method and apparatus for an alternative suppression pool cooling for boiling water reactors | |
| RU2806815C1 (ru) | Система пассивного отвода тепла из внутреннего объема защитной оболочки водо-водяного энергетического реактора | |
| KR20140050154A (ko) | 이중 격납건물의 환형공간을 활용한 냉각수 탱크를 구비한 피동형 원자로건물 냉각계통 | |
| US8950365B2 (en) | Feed water pipe for steam generator | |
| CN114694857A (zh) | 安全壳冷却系统 | |
| RU2504031C1 (ru) | Устройство для отвода избыточной тепловой энергии из внутреннего объема защитной оболочки атомной электростанции | |
| RU153272U1 (ru) | Энергетическая установка | |
| RU2247434C1 (ru) | Гидроёмкость для пассивной системы аварийного залива реактора | |
| CN113948228A (zh) | 一种换热系统及其换热装置 | |
| JP2019045433A (ja) | 原子炉格納容器 |