UA44362C2 - Спосіб одержання рідкої проби та пристрій для його здійснення - Google Patents

Abstract

За допомогою імпульсу тиску (28) у пробовідбірній посудині (8) утворюють газову подушку (15) у просторі газової подушки (13). Газову подушку (15) використовують для транспортування, щонайменше, частини рідини (6), яка знаходиться в пробовідбірній посудині (8), із захисної протиаварійної оболонки реактора (2).

Description

Винахід стосується способу і пристрою для одержання рідкої проби з захисної протиаварійної оболонки реактора атомної електростанції за допомогою пробовідбірної посудини.

В області ядерної техніки часто встає задача, без погіршення міцності і герметичності оболонки одержувати ззовні представницькі рідкі проби рідини, яка знаходиться в оболонці. Ці проби повинні піддаватися вимірам поза оболонкою, наприклад, на радіоактивність. При відборі проб повинні уникатися відкладення складових частин проби, які спотворюють результат виміру. Крім того, відбір проб повинен бути здійсненим також із розрахованими на умови аварії, переважно механічно пасивними компонентами.

При відборі рідких проб із внутрішнього простору захисної протиаварійної оболонки реактора атомної електростанції, зокрема, з її відстійника, при важкій несправності або аварії встановлюються ускладнені умови. Всмоктування середовища відстійника внаслідок можливо високого тиску пари цього середовища відстійника може бути дуже невигідним. І, наприклад, по причинах готовності електричної енергії, внаслідок недостатньої стійкості до випромінювання і т.д. робота насоса не може бути достатньо гарантована. Таким чином тут потрібно шукати шляхи, щоб також при цих ускладнених умовах забезпечити надійний відбір проб.

З ЕР 0 598 789 ВІ1 відомі спосіб і пристрій для одержання проб з атмосфери в герметично замкнутій ємності, зокрема, із захисної протиаварійної оболонки реактора атомної електростанції. При цьому пробу заповнюють у пробовідбірну посудину, і складові проби, які розчинні і/або конденсуються в транспортуючій рідині, виводять разом із транспортуючою рідиною з захисної протиаварійної оболонки реактора. Варто помітити, що спосіб і пристрій, описані там, призначені не для рідких проб, а для газоподібних проб.

Задачею даного винаходу є вказівка способу і пристрою вище названого виду, які призначені для відбору рідких проб і надійно працюють також при згаданих ускладнених умовах.

Відносно способу названа задача вирішується відповідно до винаходу за рахунок того, що в пробовідбірній посудині за допомогою імпульсу тиску утворюють газову подушку, яку використовують для транспортування, щонайменше, частини рідини, яка знаходиться в пробовідбірній посудині, із захисної протиаварійної оболонки реактора Переважно діють таким способом, що в заздалегідь включеній першій фазі перед завданням імпульсу тиску рідину з захисної протиаварійної оболонки реактора вводять у пробовідбірну посудину. Це може відбуватися, зокрема, за рахунок того, що з пробовідбірною посудиною з'єднують ємність, яка знаходиться при зниженому тиску. Тоді ємність всмоктує через підключений сполучний трубопровід рідину з захисної протиаварійної оболонки реактора в пробовідбірну посудину.

У наступній другій фазі - як згадано - за допомогою імпульсу тиску в пробовідбірній посудині утворюють газову подушку. Це може відбуватися шляхом відкривання стоячого під тиском резервуара. Наприклад, цей резервуар може бути ємністю, тиск в якій створено компресором, або газовим балоном, який знаходиться під власним тиском.

Параметри імпульсу тиску орієнтуються на місцеві умови. Для звичайних розрахунків розмір імпульсу тиску може складати декілька бар, переважно від 2 до 5 бар, а тривалість імпульсу тиску може складати декілька секунд, переважно від 20 до 100 секунд.

У наступній після цього третій фазі, яка іде після подачі імпульсу тиску, газова подушка в пробовідбірній посудині може розширюватися в ємність, яка знаходиться при зниженому тиску. За рахунок цього, щонайменше, частина рідини, яка знаходиться в пробовідбірній посудині, витискається з пробовідбірної посудини в ємність.

Названа задача відносно пристрою вирішується відповідно до винаходу за рахунок того, що пробовідбірна посудина містить у верхній частині простір газової подушки, яка з'єднана з датчиком імпульсу тиску.

Краща форма виконання відрізняється тим, що пробовідбірна посудина є переважно циліндричною посудиною з вхідним отвором для рідини в області дна і з прохідним отвором для газу в області склепіння, а також із байпасним трубопроводом між областю дна і підключенням, яке лежить поза областю склепіння.

Як датчик імпульсу тиску може бути передбачений підлягаючий відкриванню за допомогою клапанна резервуар, наприклад, ємність, яка доводиться до тиску компресором, або газовий балон.

Датчик імпульсу тиску доцільно через головний у корпус реактора трубопровід з'єднують із прохідним отвором для газу в області зводу пробовідбірної посудини. Крім того ємність, яка доводиться до зниженого тиску, може бути підключена через сполучну арматуру до пробовідбірної посудини. Обидві названі останніми форми виконання можуть бути кращим способом скомбіновані одна з одною так, що в захисній проти аварійній оболонці реактора потрібне тільки одне єдине введення.

До виходів ємності можуть бути підключені крім того рідинний насос і газовий компресор.

Приклади виконання винаходу пояснюються нижче за допомогою семи фігур, на яких показано:

Фігура 1 пристрій для одержання рідкої проби, який працює з відповідною винаходу технікою імпульсів тиску,

Фігура 2 виріз цього пристрою в першій фазі, у якій заповнюють пробовідбірну посудину,

Фігура З той же самий виріз у другій фазі, у якій за рахунок імпульсу тиску в пробовідбірній посудині одержують транспортуючий тиск,

Фігура 4 той же самий виріз, у якому в третій фазі відбувається розвантаження тиску і транспортування рідини відстійника,

Фігура 5 принциповий ескіз вхідного отвору пробовідбірної посудини, яка тут має непостійний вихід і постійний вхід,

Фігура 6 принциповий ескіз пробовідбірної посудини, із підключеною перед нею циліндричною камерою у фазі всмоктування (малий опір),

Фігура 7 показаний на Фігурі 6 принциповий ескіз у фазі транспортування (високий опір).

Пристрій відповідно до Фігури 1 розрахований для захисної протиаварійної оболонки реактора 2 не поданої більш докладно атомної електростанції. Всередині цієї захисної протиаварійної оболонки реактора 2 знаходиться відстійник 4 з рідкого середовища відстійника 6, зокрема, води, яка у випадку аварії може бути радіоактивною і тому повинна відповідно контролюватися. Для цієї мети у відстійнику 4 розташована пробовідбірна посудина 8. Остання виконана у даному випадку вгорі в основному циліндричною і потім знизу конічною. В області дна вона містить вхідний отвір для рідини 10 і в області склепіння прохідний отвір для газу 12, причому останній має підключення для транспортуючого трубопроводу 14. Важливим є байпасний трубопровід 16, який розташований між областю дна або трохи вище, як подано, і сполучною крапкою 14 а, яка лежить поза областю склепіння. У верхній частині пробовідбірної посудини 8 утворюється простір газової подушки 13, який у певній фазі експлуатації заповнений газовою подушкою 15 (переважно з повітря).

Транспортуючий трубопровід 14 з'єднаний через увід 17, який проходить через стінку захисної протиаварійної оболонки реактора 2, і дві арматури 18, які закривають, з місцем розгалуження 20.

До місця розгалуження 20 підключений, з одного боку, датчик імпульсу тиску 22 і, з іншого боку, ємність 24, яка виконує різні функції.

На одній стороні відбувається підключення датчика імпульсу тиску 22 через трубопровід імпульсу тиску 26, через який імпульси тиску можуть правильно за часом подаватися в напрямку захисної протиаварійної оболонки реактора 2. Подібний імпульс тиску на трубопроводі імпульсу тиску 26 схематично позначений позицією 28. Датчик імпульсу тиску 22 у даному випадку складається з резервуара 30, який через клапан 32 з'єднаний із трубопроводом 26. У випадку резервуара 30 може йти мова про ємність 34, яка за допомогою компресора 36 доводиться до підвищеного тиску або підтримується при ньому. Для створення тиску при цьому може служити повітря або азот. Можливо також використовувати як резервуар 30 відповідний газовий балон або декілька таких балонів. Важливим є, що клапан 32 представляє собою швидкодіючий клапан.

На іншій стороні місця розгалуження 20 розташована через сполучний трубопровід 40 і сполучну арматуру 42 ємність 24. Як стане зрозумілим пізніше, ємність 24 діє не тільки як збірна або приймальна посудина для рідкої проби, але і також як датчик розрядження. Ємність 24 підключена першим виходом через рідинний насос 44 до аналізатора 46. Цей аналізатор 46 служить для розведення проби й аналізу. Він вимірює, зокрема, присутню в пробі радіоактивність. Його вихід через трубопровід зворотної подачі 48 і клапан 50 з'єднаний із сполучним трубопроводом 40 і тим самим із місцем розгалуження 20.

Другий вихід ємності 24 веде через трубопровід відкачки 52 і компресор або нагнітач 54, а також через клапан 56 також до сполучного трубопроводу 40 і тим самим до місця розгалуження 20. Таким чином варто констатувати, що як датчик імпульсу тиску 22 за допомогою клапанна 32, так і ємність 24 за допомогою сполучної арматури 42 підключаються до транспортуючого трубопроводу 14 і тим самим з'єднуються з пробовідбірною посудиною 8.

Відносно роботи поданого пристрою варто сказати наступне.

У попередній фазі спочатку у відстійнику 4 захисної протиаварійної оболонки реактора 2 пробовідбірну посудину 8 навантажують тиском. Це відбувається через транспортуючий трубопровід 14 і арматури 18, а також клапан 32 з датчика імпульсу тиску 22 зжатим повітрям або азотом. За рахунок цього пробовідбірну посудину 8 звільнюють.

У поданій першій фазі, яка іде потім, зокрема, на Фігурі 2, відбувається заповнення пробовідбірної посудини 8. Пробовідбірна посудина 8 доводиться до тиску, меншого в порівнянні з тиском захисної протиаварійної оболонки реактора 2 за рахунок того, що сполучна арматура 42 до ємності 24, яка має більш низький тиск, ніж захисна протиаварійна оболонки реактора 2, відчиняється. Пробовідбірна посудина 8 за рахунок цього заповнюється середовищем відстійника 6.

Після цього в другій фазі відбувається прикладення транспортуючого тиску. Для цього пробовідбірну посудину 8 із ємності 34 короткочасно навантажують через клапан 32, який швидко відчиняється, тиском газу.

А саме датчиком імпульсу тиску 22 видається імпульс тиску 28. Рідина в пробовідбірній посудині 8 - внаслідок тиску газу - витікає через розташований знизу вхідний отвір 10. Тобто відбувається зворотне вимивання в захисну протиаварійну оболонку реактора 2.

У третій фазі, яка іде після цього, має місце розвантаження тиску і тим самим транспортування води відстійника. У цій фазі газ, який знаходиться в трубопроводах 14, 26 і 40, швидко розширюється в ємність 24, яка до цього моменту часу має більш низький тиск у порівнянні з тиском захисної протиаварійної оболонки реактора 2. За рахунок цього через транспортуючий трубопровід 14, а саме внаслідок газової подушки 15 у просторі газової подушки 13 пробовідбірної посудини 8, частина рідини, яка знаходиться в пробовідбірній посудині, транспортується через транспортуючий трубопровід 14 із захисної протиаварійної оболонки реактора 2. Ця частина рідини потрапляє як проба в ємність 24. Вона може бути піддана виміру в аналізаторі 46.

Для підготовки наступного відбору проби ємність 24 відкачують після цього через компресор або нагнітач 54.

Поданим на Фігурі 1 пристроєм вдається брати проби розташованих нижче і/або киплячих рідин за допомогою тільки одного транспортуючого трубопровода 14, який проходить через увід 16 захисної протиаварійної оболонки реактора 2. Можливим є також транспортування - при запобіганні випари - через легко реалізовані в установці вищі точки в трубопроводах 14, 26, 40.

Важливим є, що втікання проби в пробовідбірну посудину 8 відбувається знизу. За рахунок цього осадження можуть відповідно вимиватися і наступна проба не буде забруднюватися.

Внутрішній діаметр транспортуючого трубопроводу вибирають більше/рівним 10мм так, що за рахунок наявного поверхневого натягу досягається пробкове протікання води і виключається розшарування в горизонтальних частинах трубопроводів на двофазовий потік.

Кращі форми виконання вхідного отвору 10 пробовідбірної посудини 8 для зменшення кількості рідини, яка обернено вимивається в захисну протиаварійну оболонку реактора 2, полягають у тому, що цей вхідний отвір 10 виконано так, що втрати напору в обох напрямках плину (при заповненні посудини 8 і при зворотному вимиванні в захисну протиаварійну оболонку реактора 2) є різними.

Фігура 5 показує при цьому форму виконання з патрубком 58. Цей патрубок 58 знаходиться на нижньому кінці пробовідбірної посудини 8. Він має в напрямку входу 60 безупинний вхідний отвір 62 і в напрямку виходу 64 переривчастий вхідний отвір 66. Патрубок 58 таким чином діє як односторонній обмежник витрати. Тут коефіцієнт падіння напору вхідного отвору 62 у напрямку входу 60 у два - три рази нижче, ніж у напрямку виходу 64.

Особливо кращим є показане на Фігурах 6 і 7 виконання пробовідбірної посудини 8 з одностороннім обмежником витрати 70. Останній має у фазі всмоктування (Фігура 6) малий опір, а у фазі транспортування (Фігура 7) високий опір. Обмежник витрати 70 складається з циліндричної камери 72 із тангенціальним приєднувальним патрубком 74 і аксіальним приєднувальним патрубком 76.

У фазі всмоктування (порівняй Фігуру 6), тобто при заповненні пробовідбірної посудини 8, середовище відстійника б входить через аксіальний патрубок 76, затопляє циліндричну камеру 72 і переходить із неї через тангенціальний патрубок 74 у пробовідбірну посудину 8. У цьому напрямку опір потоку обмежника витрати 70 є малим. Він може підтримуватися ще меншим, наприклад, за рахунок дифузорів в обох патрубках 74, 76.

У наступній фазі транспортування (порівняй Фігуру 7), у результаті тангенціального входу через патрубок 74, у циліндричній камері 72, а також у вихідному патрубку 76 утворюється завихрення з відповідно високою втратою напору. З літератури відомі при порівнянних формах плину, наприклад, при відділенні пилу з газів у циклонах, втрати напору, які складають багатократне, наприклад, більше ніж п'ятикратне від втрати напору відповідно обтічного коліна труби.

Установку обмежника витрати 70 переважно роблять так, що при першому навантаженні тиском є можливим залишкове звільнення, тобто аксіальний приєднувальний патрубок 76 встановлюють у вертикальному напрямку.

Перевага виконання пробовідбірної посудини 8 з обмежником витрати 70 відповідно до Фігур 6 і 7 полягає в тому, що можна значно збільшувати тривалість часу фази транспортування при незмінному перетині вхідного отвору і таким чином збільшувати також загальну кількість середовища відстійника, яке транспортується, а також досяжну висоту транспортування. -

М

Н ;

Х во им

Ме З ц нт в в ; | в Ф хе ще Хор... «3 ку Її вай З | ГУ ГЕ В на - сеї пе ня, Я йкоош-щ в а ши Ше ! шо нище я Ж БИ ння ня -н й в. ше | вом Ши тик Фів і

Хднюния ІК шо ж. -7 нн ж коккджнни. сідлі Ікс сина ---

фен Мт по ї вій

АХ і їй й ; шк І

Кв я фік? писок пен -

І

Я

Фк в у вн й

Соя віга

Вижии зе кри

Шк к.

І. кУ- фік сш

І ще

Фіга їі У й се «Б м ШЕ ТЕ Я

Віт

Claims (16)

1. Спосіб одержання рідкої проби з захисної протиаварійної оболонки реактора атомної електростанції за допомогою пробовідбірної посудини, який відрізняється тим, що за допомогою імпульсу тиску в пробовідбірній посудині утворюють газову подушку, яку використовують для транспортування, щонайменше, частини рідини, яка знаходиться в пробовідбірній посудині, із захисної протиаварійної оболонки реактора.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перед подачею імпульсу тиску рідину з захисної протиаварійної оболонки реактора вводять у пробовідбірну посудину.

3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що для введення рідини ємність, яка знаходиться при зниженому тиску, з'єднують із пробовідбірною посудиною.

4. Спосіб за будь-яким з пп. 1, 2 або 3, який відрізняється тим, що імпульс тиску створюють за допомогою відкриття резервуара, який знаходиться під тиском, наприклад ємності, яка доведена до тиску компресором, або газового балона.

5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що розмір імпульсу тиску складає декілька бар, переважно від 2 до 5 бар, а тривалість імпульсу тиску складає декілька секунд, переважно від 20 до 100 секунд.

б. Спосіб за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що після подачі імпульсу тиску газову подушку в пробовідбірній посудині розширюють у ємність, яка знаходиться при зниженому тиску, за рахунок чого, щонайменше, частина рідини, яка знаходиться в пробовідбірній посудині, витискається з пробовідбірної посудини в цю ємність.

7. Пристрій для одержання рідкої проби з захисної протиаварійної оболонки реактора атомної електростанції за допомогою пробовідбірної посудини, який відрізняється тим, що пробовідбірна посудина містить у верхній частині простір газової подушки, яка з'єднана з датчиком імпульсу тиску.

8. Пристрій за п. 7, який відрізняється тим, що пробовідбірна посудина переважно виконана у вигляді циліндричної посудини з вхідним отвором рідини в області дна і з прохідним отвором газу в області склепіння, а також із байпасним трубопроводом між областю дна і розташованою поза областю зводу сполучною точкою.

9. Пристрій за п. 7 або 8, який відрізняється тим, що датчик імпульсу тиску містить резервуар, який відчиняється за допомогою клапана, наприклад ємність, яка доводиться до тиску компресором, або газовий балон.

10. Пристрій за будь-яким з пп. 7-9, який відрізняється тим, що датчик імпульсу тиску через трубопровід, який веде у захисну протиаварійну оболонку реактора, з'єднаний із прохідним отвором газу в області склепіння пробовідбірної посудини.

11. Пристрій за будь-яким з пп. 7-10, який відрізняється тим, що ємність, яка доводиться до тиску, підключена через сполучну арматуру до пробовідбірної посудини.

12. Пристрій за п. 11, який відрізняється тим, що до виходу ємності підключений аналізатор для рідин.

13. Пристрій за п. 11 або 12, який відрізняється тим, що до виходів ємності підключені рідинний насос і газовий компресор.

14. Пристрій за будь-яким з пп. 7-13, який відрізняється тим, що до прохідного отвору газу в області склепіння пробовідбірної посудини підключений транспортуючий трубопровід, який веде до місця розгалуження, до якого підключені трубопровід імпульсу тиску і сполучний трубопровід.

15. Пристрій за будь-яким з пп. 7-14, який відрізняється тим, що вхідний отвір рідини утворений патрубком із перерізом входу, який безупинно змінюється, і перерізом виходу, який змінюється переривчасто.

16. Пристрій за будь-яким із пп. 7-14, який відрізняється тим, що вхідний отвір рідини утворений порожнистою циліндричною камерою з тангенціальним приєднувальним патрубком і з аксіальним приєднувальним патрубком.