Ядерная энергетическая установка

 

1. ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая ядерный реактор , с параллельно подключенными циркуляционными петлями, включающими парогенератор, горячий 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 циркуляционной петли, отличающаяся тем, что, с целью повышения безопасИзобретение относится к атомной энергетике, в частности с ядерным энергетическим установкам с водо-водяным реактором. Известна , ядерная энергетическая установка, содержащая ядерный реактор, ,параллельно подключенные к реактору циркуляционные петли, включающие па1рогенепатор , главный циркуляционный насос, горячий и холодный трубопровЪды с последовательно вклгоченными подъемными и опускными з астками и дренажные трубопроводы. кости и надежности установки в аварийных ситуациях путем исключения образования гидрозатворов и выравнивая давления в верхней и нижней частях ядерного реактора при разуплотнении трубопроводов циркуляционной петли, в нее введены, струйные насосы , установленные в разрыв каждого трубопровода подачи раствора борной кислоты, причем дренажные трубки каждой Циркуляционной петли подключены к входу соответствующего струйного насоса по инжектируемому потоку. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что, с целью повьшшния безопасности и надежности путем исключения влияния мест разуп (Л лотнения трубопроводов одной циркуляционной петли на другую, дренажные патрубки одной петли подключены.к входу струйного насоса по инжектируемому потоку другой циркуляционной петли. со 00 4 Компоновка оборудования в извест00 О5 ных установках с помощью трубопроводов , включающих последовательно расположенные подъемные и опускные участки , обеспечивая сокращение размеров установки по высоте, приводит к тому, что при авариях, связанных с разуп- . лотнением (разрывом) трубопроводов циркуляционных петель и утечкой теплоносителей в горячих и холодных трубопроводах , образуются гидрозатворы, препятствующие выравниваниюдавления в верхней и нижней частях корпуса

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

Ю\

° °

° аЭ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21). 3527912/25 . (22) 27.12,82 (4б) 30.03.91. Бюл. М- 12 (71) Всесоюзный теплотехнический научно-исследовательский институт им..Ф.Э.Дзержинского (7 2) Б. К Лаль цев, Г.Н. Но здрин, " М.Л.Мармер-Вильнер, Д.А.Элатин, Г.Ф.1!орева и А.А.Свердлов (53) б21.039.5(088,8) (54)(57) 1. ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ

УСТАНОВКА, содержащая ядерный реактор, с параллельно подключенными циркуляционными петлями, включающими парогенератор, горячий и холодный трубопроводы с подъемными и опускными участками, между которыми установлены дренажные патрубки, и трубопроводы подачи раствора борной кис-. лоты, каждый из которых соединен с холодным трубопроводом циркуляционной петли, отличающаяся тем, что, с целью повышения безопасИзобретение относится к атомной энергетике, в частности с ядерным энергетическим установкам с водо-водяным реактором.

Известна, ядерная энергетическая

I установка, содержащая ядерныи реактор,,параллельно подключенные к реактору циркуляционные петли, включающие па рогеневатор, главный циркуляционный насос, горячий и холодный трубопроводы с последовательно включенными подъемными и опускными участками и дренажные трубопроводы.

„„SU„„1098436 А 1 (51) 5 С 21 С 15/18

2 ности и надежности установки в аварийных ситуациях путем исключения образования гидрозатворов и выравнивая давления в верхней и нижней частях ядерного реактора при разуплотнении трубопроводов циркуляционной петли, в нее введены струйные насосы, установленные в разрыв каждого трубопровода подачи раствора борной кислоты, причем дренажные трубки каждой циркуляционной петли подключены к входу соответствующего струйного насоса по инжектируемому потоку.

2. Установка по п.l о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьш ения безопасности и надежности путем исключения влияния мест разуплотнения трубопроводов одной циркуляционной петли на другую, дренажные патрубки одной петли подключены.к входу струйного насоса по инжектируемому потоку другой циркуляционной петли.

Компоновка оборудования в извест" ных установках с помощью трубопрово- М дов, включающих последовательно рас- С5 положенные подъемные и опускные участ-! ки, обеспечивая сокращение размеров установки по высоте, приводит к тому, что при авариях, связанных с разуп- >В1 лотнением (разрывом) трубопроводов циркуляционных петель и утечкой теплоносителей в горячих и холодньм тру" бопроводах,образуются гидрозатворы, препятствующие выравниванию давления в верхней и нижней частях корпуса

1098436 реактора и вызывающие обнажение части активной зоны ядерного реактора, что может привести к ее расплавлению.

Таким образом, недбстатки известной ядерной энергетической установки— низкие надежность и безопасность.

Наиболее. близкой к изобретению по своей технической сущности и достига-. емому результату является известная ядерная энергетическая установка, содержащая ядерный реактор с параллельно подключенными циркуляционными петлями, включающими парогенератор, горячий 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 циркуляционной петли.

Недостатком этой ядерной энергетической установки являются ее низкие безопасность и надежность в аварий ных ситуациях, обусловленные тем, 25 что в случае разуплотнения трубопро-. водов циркуляционной петли и образования гидрозатворов в горячем и холодном трубопроводах в результате работы системы .аварийного охлаждения будет происходить "подпитка" гидрозатвора холодного трубопровода, если трубопровод системы аварийного охлаждения врезан близко к месту образования гидрозатвора, или увеличиваться 35 сопротивление холодного трубопровода и, следовательно, повьш аться давление над активной зоной реактива, что может привести к полному или частичному оголению последней. 40

Целью изобретения является повышение безопасности и надежности ядерной энергетической установки в аварийных ситуациях путем исключения образования гидрозатворов и выравни- 45 вания давления в верхней и нижнейчастях ядерного реактора при разуплотнении трубопроводов петель.

Поставленная цель достигается тем, что в ядерную энергетическую установ- 50 ку, содержащую ядерный реактор с параллельно подключенными циркуляционными петлями, включающими парогенератор, горячий и холодный трубопроводы с подъемными и опускными участками, между которыми установлены дренажные патрубки, и трубопроводы подачи раствора борной кислоты, каждыи из которых соединен с холодным трубопроводом циркуляционной петли, введены струйные насосы, установленные в разрыв каждого трубопровода подачи раствора борной кислоты, причем дренажные патрубки каждой циркуляцион- . ной петли подключены к входу соответствующего струйного насоса по инжектируемому потоку.

Кроме того, дренажные патрубки одной циркуляционной петли подключены к входу струйного. насоса по инжектируемому потоку другой циркуляционной петли.

На фиг.l изображена схема установки с подключением дренажного патрубка циркуляционной петли к соответствующему струйному насосу; на фиг.2 схема установки с подключением дренажного патрубка одной петли к струй-, ному насосу другой циркуляционной петли.

Установка содержит водо-водяной реактор 1 (см.фиг.l) с активной зоной 2,-размещенной в его корпусе, к нижней 3 и верхней 4 частям которого подклнчены холодные 5 и горячие 6 трубопроводы циркуляционных петель 7 и 8. Каждая из петель, например петля 7>,содержит парогенератор 9, насос

10 и соединяющие их трубопроводы с последовательно включенными подъемными 11 и 12 и опускными 13 и 14 участками. Между подъемным II и опускным 13 участками холодного трубопровода 5 на трубопроводе 15, соединяющем эти участки (сечения трубопроводов, находящиеся на самом низком уровне), имеется дренажный патрубок

16. Между подъемным .12 и опускным 14 участками горячего трубопровода 6 на трубопроводе 17, соединяющем эти участки (сечения трубопроводов,находящиеся на самом низком уровне), расположен дренажный патрубок 18, Дренажные патрубки 16 и 18 могут служить для ликвидации (дренажа) гидрозатворов или для выравнивания давлений в нижней 3 и верхней 4 частях корпуса реактора l. Дренажные патрубки 16, 18 подключены с помощью патрубка 19 инжектируемого потока струйноro насоса 20, установленного на трубопроводе 21 (высокого давления) подачи раствора борной кислоты в неотсекаемую часть 22 холодного трубопровода

5 петли 7, При этом для обеспечения независимого отсоса гидрозатвора из холодного 5 и горячего 6 трубопрово-.

98436

5

10 дов, дренажные патрубки 16 и 18 мо- гут 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 смесителя. Любой из указанных вариантов выполнения обеспечивает не только отсос инжектируемого потока (гидрозатвора), но и смешение потоков сред различной температуры — от, носительно холодного раствора борной кислоты, поступающего в патрубок 28, рабочей среды струйного насоса 20 и воды, отсасываемой из мест образования гидрозатворов в петлях, имеющей более высокую температуру. В результате перемешивания потоков температура потока, поступающего из камеры смешения насоса 20 в его напорный патрубок 29 повысится, благодаря чему уменьшится опасность возникновения термоудара в момент ввода сравнительно холодной жидкости в каналы активной зоны, перегретой в результате оголения значительной ее части при аварии с утечкой теплоносителя.

Возможен вариант выполнения 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.

Ядерная энергетическая установка работает следующим образом, При нормальном режиме работы установки теплоноситель (вода) подается из парогенератора 9 с помощью насоса 10 по холодному. трубопроводу 5 петли в нижнюю часть 3 корпуса реактора 1. При прохождении через каналы активной зоны 2 теплоноситель нагревается и выходит из верхней части 4 корпуса реактора 1 по горячему трубопроводу 6 петли 7 в парогенератор

9. Работа циркуляционных петель 8 и: остальных, не показанных на чертеже, с входящим в них оборудованием, аналогична .работе оборудования петли 7.

В случае аварии, связанной с разуплотнением (разрывом) трубопроводов, циркуляционных петель и потерей теплоносителя, например, горячего трубопровода 6 петли 7, трубопроводъ петли 7 опорожняются в реактор через трубки парогенератора 9 в холодный трубопровод 5 петли 7 и заполняются паром на всем протяжении,, исключая подъемный 12 и опускной 14 участки и соединяющий их трубопровод 1.7, в которых .теплоноситель остается и образует гидрозатвор. Существование гидрозатвора привело бы к увеличении перепада давлений в верхней 4 и нижней 3 частях корпуса реактора 1 и, следовательно, к снижению уровня теплоносителя в активной зоне 2, ухудшая условия ее охлаждения. 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 теплоносителя означает, что давление в реакторе будетопределяться только остаточными тепловыделениями и величиной отверстия, через которое происходит потеря теплоносителя, что может привести при небольшой величине отверстия к росту давления в реакторе до давления срабатывания предохранительных клапанов на компенсаторе давления. Это,.в свою очередь, потребовало бы повышения напора насосов, обеспечиваищих аварийнуи подпитку реактора.

Во избежание опасных последствий подобной аварийной ситуации, в данной установке обеспечиваются условия для ликвидации гидрозатворов (образующихся) или для предотвращения возможности их образования и в горячем и в холодном трубопроводах петель. Так, по сигналу аварии подаваемый в контур по трубопроводу 21 раствор борной кислоты создает разрежение в патрубке 19 инжектируемого потока, благодаря чему предотвращается возможность образования гидрозатворов в участках

11, 13 и 12, 14 трубопроводов петли

7 и одновременно обеспечивается постоянный подогрев раствора борной кислоты, подаваемой в неотсекаемую часть 22 холодного трубопровода до температуры, близкой к температуре теплоносителя в трубопроводах на участках 11, 13, 12, 14. Поскольку

1098436 в существующих системах аварийной защиты имеется по три независимых трубопровода 21, обеспечивается надежное выравнивание давления в верхней 4 и нижней 3 частях реактора 1 при любом варианте протекания аварии и гарантированный подогрев поступаюmего в контур раствора борной кисло, ты. При этом установка обратных кла- 10 панов 26, 27 на трубопроводах 24, 25, ..подключающих патрубки 16, 18 к патрубку.w 19, исключает байпасирование парогенератора 9 при нормальной эксплуатации установки. Вместе с тем под- 15 бор соответствующих сопротивлений трубопроводов 24, 25 обеспечивает воэможность организации требуемого направления теплоносителя через реактор 1, например,. при сопротивле- 20 нии трубопровода 25 меньшем, чем сопротивление трубопровода 24, поток: теплоносителя через активную зону 2 реактора 1 будет направлен снизу . вверх. . 25

Использование данной ядерной энергетической установки позволит повысить безопасность и надежность 3р в сравнении с базовым объектом— установкой, эксплуатируемой в настоя" щее время на Ровенской, Кольской, Армянской и ряде зарубежных атомных станций, принятой за прототип данно- 35

ro изобретения (унифицированная установка с ВВЭР— 440). Повышение безопасности и надежности будет обес1 печено за счет того, что практически по сигналу аварии удаляются гидрозатворы как горячих, так и из холодных трубопроводов цир- куляционных петель (исключается возможность их образования); гарантируется нужное направление движения теплоносителя через активную зону реакторов путем соответствующего подбора сопротивлений трубопроводов, идущих от дренажных патрубков горячих и холодных трубопроводов к патрубкам инжектируемого потока струйных насосов, осуществляется подогрев раствора борной кислоты, вводимого в циркуляционные петли, что исключает опасность образования температурных напряжений в оборудс . нии контура, причем подогрев осуществляется без до- полнительной затраты энергии за счет, тепла, аккумулированного в теплоносителе контура; исключается байпасирование парогенератора при нормальной эксплуатации, например, путем установки обратных клапанов на линиях, соединяющих дре- . нажные патрубки с патрубками инжектируемого потока струйного насоса, что приводит к увеличению доли полезно используемой мощности реактора и дает экономический эффект. Сум-. ма годового экономического эффекта от использования изобретения на шести действующих АЭС с ВВЭР— 440 (взамен базового объекта — установки, эксплуатируемой в настоящее время, принятой за прбтотип данного изобретения) составит 1,1 млн,80 тыс.руб.

1098436

Раствор

Горной кислоть!

cbiie 7

Техред А.Кравчук

Редактор С.Титова

Корректор А.Обручар

Подписное

Заказ 1061

Тираж 268

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101