Система компенсации давления атомной энергетической установки

 

1. Система компенсации давления атомной энергетической установки, содержащая компенсатор давления с термоэлектронагревателями, сообщенный в нижней части с горячей ниткой петли первого контура, а в верхней части с холодной йиткой на напоре главного циркуляционного насоса трубопроводом впрыска с разбрызгивающим устройством, отличающаяся тем, что, с Целью повьшения экономичности работы и надежности компенсатора давления путем снижения термических напряжений, в нижней части компенсатора давления под термозлектронагревателями расположен дополнительный поверхностный теплообменник, вход которого соединен с паровым объемом компенсатора, а выход соединен с холодной ниткой петли перед главным циркуляционным насосом. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что на трубопроводе впрыска компенсатора давления перед . разбрызгивающим устройством установлен гидрозатвор.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1017108 А

{504 { 21 D 1 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстВенный Комитет сссР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3346179/18-25 (22) 16. 10. 81 (46) 30. 12, 85 . Бюл. К- 48 (71) Всесоюзный дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт им. Ф.Э.Дзержинского (72) Б,К.Мальцев и А.С.Коршунов (53) 621.039.5(088.8) (56) Дорощук В.Е. Ядерные реакторы на электростанциях. — М., Атомиздат, 1977 с. 121.

Дорощук В.E. Ядерные реакторы на электростанциях. — M. Атомиздат, 1977, с. 122. (54) СИСТЕМА КОМПЕНСАЦИИ ДАВЛЕНИЯ . АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ. (57) 1. Система компенсации давления атомной энергетнческой установки, содержащая компенсатор давления с термоэлектронагревателями, сообщенный в нижней части с горячей ниткой петли первого контура,а в верхней части с холодной ниткой на напоре главного циркуляционного насоса трубопроводом впрыска с разбрызгивающим устройством, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности работы и надежности компенсата- ра давления путем снижения термических напряжений, в нижней части компенсатора давления под термоэлектронагревателями расположен дополнительный поверхностный теплообменник, вход которого соединен с паровым объемом компенсатора, а выход соединен с холодной ниткой петли перед глав- Е ным циркуляционным насосом.

2. Система по и. 1, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что на трубопроводе впрыска компенсатора давления перед разбрызгивающим устройством уетановС лен гидрозатвор.

: laeL

1017108 кампенсатаром давления,, <адержащая компенсагар давления с термаэлектронагревателями, сообщенный в нижней части с горя-.åé ниткой петли первого кантура, а в верхней части с холодной ниткой на нагсоре главного циркуляционнога насоса трубоправодоч впрыска с разбрызгивающим устройствам.

Система комлекс ации давления с паровым КД лишена недостатков системы, содержащей газовый КЦ, однако она имс>ет сваи недастатки. Термаэлектрс-нагреватели (ТЭН), расположенные в водяном объеме КД, предназначены для паддержания всего объема воды при -.емпературе насьпцения. Однако 3 тс имеет места талька при одS0

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использована в контуре охлаждения воцоводяных энергетических реакторов.

Известны системь> компенсации давления, включающие в себя газовый кампенсатар давления (КД), в котором в качестве рабочего газа используется азот или гелий. Компенсация давления в этом случае осуществляется либо 30 за счет адиабатическога с>хатия-расширения газа в КД, либо за счет подачи газа высокого давления в КД при сни>хе»ии давления в первом контуре и сброса "r à в сосуд низкого давления 15 в случаях, если давление превышает установленную величину.

Педос..-атком гакой системы кампен-.

oации давления являетс я та чта упру—

1 ис характеристики гаэавага пол- 20 пастью определяются свойствами исгсальзуемого газа (адиабатической сжимаемостью), что приводип. либо к необходимости использования КД большого объема, либо к необходимости иметь 25 дополните п,ные емкости для хранения аза выс<>кого и низкого давления.

Кроме того.„ высокая степень растворимости газа при высоких температу-рах и давлении налагает ограничения на с:сарость сни>хения давления в кантурс и1 — за опасности газавыделений в реакторе, на рабату некоторого оборудования (например уплотнения главных пиркуляционных насосав — ПHH), 35 а также опасна с точки зрения взаимодействия нейтронного из.гучения.

Наиба ее близкой к описываемой па тех1ической сущности является сис— тема ксм-.;енсации давления атомной

40 энергетической установки с: паровым новременной работе бальшога числа

ТЭН, поскольку только в этом случае организуется естественная циркуляция внутри КД. Если АЭС работает в стационарном режиме, то в работе находится -2 группы T 3H малой мощности, которые компенсируют тепловые потери

1Я. Б этом случае естественной циркуляции нет и часть водяного объема, расположенная ниже ТЭН, остывает и в дальнейшем в динамике КД не участвует. Организация естественной циркуляции в КД включением групп ТЭН боль>пой мощности в этом случае нецелесообразна, так как это приведет к росту давления и, как следствие, к необходимости впрыскивания "холодной воды для поддержания давления на прежнем уровне, т.е. помимо воды, находящейся в днище КД, необходимо будет тратить энергию на дагревание до температуры насьпцения дополнительной массы холодной воды из петли первого контура.

Трудопровад впрыскивания холодной воды в КД имеет горизонтальный и вертикальный опускной участки.

Эта приводит к тому, что постоянная протечка, призванная поддерживать температурный режим трубопровода и штуцера подсоединения к верхнему днищу КД, на горизонтальном и опускнам участках заполняет только долю сечения трубопровода, а остальная часть прогревается за счет конденсации пара, поступающего из парового пространства КД, да температуры, близкой к температуре насыщения в

КД, При открытии оснавнага клапана впрыска сечение заполняется полностью, и участки трубопровода и штуцера, прогретые паром, испытывают термоудар.

Целью изобретения является повышение экономичности работы и надежнас— ти компенсатора давления путем снижения термических напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в известной системе компенсации давления атомной энергетической установки, содержащей компенсатор давления с термоэлектронагревателями, сообщенный в нижней части с горячей ниткой на напоре главного циркуляцианного насоса трубопроводом впрыска с разбрызгивающим устройством, в нижней части корпуса КД под ТЭНами расположен дополнительно поверхностный теплообменник„ вход которого сое30

3 10171 г динен с паровым объемом компенсатора, а выход -соединен с холодной ниткой петли перед ГЦН.

Кроме того, в системе компенсации давления атомной энергетической установки на трубопроводе впрыска КД перед разбрызгивающим устройством установлен гидрозатвор.

На чертеже схематически изображен компенсатор давления, продольный 10 разрез.

Поверхностный теплообменник 1 располагается в нижней части КД под

ТЭН 2. Входной трубопровод теплообменника 3 выводится в паровой объем 15

КД, а выходной трубопровод 4 через штуцер 5, расположенный на цилиндрической части корпуса КД, соединяется с "холодной" ниткой петли первого контура на всасе ГЦН 6. На выход- 20 ном трубопроводе теплообменника устанавливается вентиль 7 для отсечения в режимах пуска и расхолаживания первого контура, когда в КД имеется азотная подушка. На трубопроводе 25 впрыска 8 внутри КД перед разбрызгивающимн устройствами 9 устанавливается гидрозатвор 10, выполненный в виде U-.îáðàçíîé трубы того же диаметра., что и трубопровод впрыска.

Теплообменник и гидрозатвор работают следующим образом.

Пар из парового пространства КД за счет перепада давления, вызванно, го тем, что выход теплообменника подсоединен ко всасу ГЦН, поступает в

35 теплообменник, конденсируется, отдавая тепло воде, находящейся на днище КД, и выводится в петлю первого контура.

Вода, поступающая в качестве постоянной протеки через трубопровод впрыска, заполняет гидрозатвор, препятствуя проходу пара из парового объема КД, обеспечив тем самым нуж08 ный температурный режим .как трубопровода, так и штуцера подсоединения к КД..

Одним из вариантов, выполняющих ту же роль, что и гидрозатвор, может служйть конструкция трубопровода впрыска, не имеющего опускного участка вне корпуса КД. В этом случае штуцер подсоединения к КД будет располагаться в цилиндрической части корпуса ниже разбрызгивающего устройства, а трубопровод впрыска вне корпуса будет всегда полным сечением заполнен водой.

Использование поверхностного теплообменника для поддержания температурного режима придонного водяного слоя в КД позволит, во-первых, избежать нежелательных температурных напряжений в металле корпуса КД и, во-вторых, исключить необходимость работы дополнительных групп ТЭН для достижения того же эффекта, учитывая, что ТЭНы имеют срок службы около

15 тыс. ч и за весь срок службы КД (30 лет) должны периодически меняться. Кроме того, поддержание всего объема воды в КД при температуре насыщения дает возможность с большей достоверностью использовать расчетные данные по динамике КД, поскольку учесть эффект остывания воды в нижней части КД с достаточной точностью не представляется возможным.

Использование гидрозатвора на линии впрыска перед разбрызгивающим устройством улучшает термонапряженное состояние штуцера впрыска КД, т.е. допускается большее количество срабатываний впрыска при переходных режимах, что очень важно, имея в виду стремление использовать АЭС с не только в базовом режиме, но для работы в переменном режиме нагрузок.

1017108

Составитель К. Косоуров

Техред Ж. K;=.стелевич Корректор С. Черни

Редактор П.Горькова

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 8137/4 Тираж 407

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5