Подземная атомная энергетическая станция

 

Изобретение относится к атомной энергетике и касается атомных энергетических станций (АЭС) любого типа (электростанций, теплоцентралей, теплоэлектроцентралей), размещаемых в полостях прибрежных гор (холмов). Задача изобретения - упрощение и ускорение доставки и установки в подземные полости и удаления из полостей оборудования АЭС, а также повышение устойчивости энергоснабжения потребителей АЭС при замене ядерного топлива в реакторе. Для этого блок сооружений АЭС и водоем теплосброса неиспользованной теплоты с АЭС расположены в общей проточной полости, блок сооружений установлен в водоеме теплосброса на основании, выполненном в виде плавучего средства, а полость расположена в горе с возможностью сплава плавучего средства через выполненный в стенке полости проем в акваторию, перекрытый затвором. Для компенсации динамических нагрузок от землетрясений на плавучем средстве установлены снабженные амортизаторами упоры в свод полости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике и касается атомных энергетических станций (АЭС) любого типа (электростанций, теплоцентралей, теплоэлектроцентралей), размещаемых в полостях прибрежных гор (холмов).

Известна подземная АЭС, энергетическое оборудование которой (ядерный реактор, турбина, электрогенератор, теплообменники и др.) размещаются в отдельных сухих полостях, образованных в горной породе [1] Известна подземная АЭС, сооружения которой (реакторная установка, машинный зал, конденсационная установка и др.) скомпонованы в единый заглубленный в грунт блок сооружений, установленный на общем основании, которое опирается на водонепроницаемый слой грунта [2] в том числе установленный в полость горы, прилегающей к акватории (Unterirdishe Bauweise Kernkraftwerken. Stuttgart, 1982, c.109-123, сборник докладов).

Наиболее близкой к предлагаемой является подземная АЭС, в которой кроме полостей под оборудование под землей размещена и полость под водоем теплосброса, служащий для отвода теплоты, не использованной в тепловом цикле АЭС [3] В этой подземной АЭС, как и во всех приведенных известных подземных АЭС, имеет место стационарное размещение оборудования на неподвижных основаниях (фундаментах) в полостях, а доставка его по туннелям, установка на основания в полостях (при необходимости удаление из полостей) представляет собой сложный, трудоемкий и длительный процесс. Необходимость периодической замены ядерного топлива в активной зоне реактора приводит к остановке энергоблока на длительный срок и, следовательно, к неустойчивому энергоснабжению потребителей или к ограничению энергоснабжения, если АЭС имеет в составе несколько автономных энергоблоков.

Задача предлагаемого изобретения упрощение и ускорение доставки и установки в подземные полости и удаления из полостей оборудования АЭС, а также повышение устойчивости энергоснабжения потребителей АЭС при замене ядерного топлива в реакторе.

Это достигается тем, что в подземной атомной энергетической станции, содержащей расположенные в полостях горы, прилегающей к акватории, блок сооружений с ядерным реактором, установленный на общем основании, и водоем теплосброса, блок сооружений и водоем теплосброса расположены в общей проточной полости, блок сооружений установлен в водоеме теплосброса на основании, выполненном в виде плавучего средства, а полость расположена в горе с возможностью сплава плавучего средства через выполненный в стенке полости проем в акваторию, перекрытый затвором, кроме того, на плавучем средстве установлены снабженные амортизаторами упоры в свод полости.

Размещение блока сооружений и водоема теплосброса в общей полости и установка блока сооружений в водоеме теплосброса на плавучем средстве в сочетании с расположением полости в горе с возможностью плавсредства в акваторию и обратно обеспечивают простые и быстрые доставку в полость плавучего средства с баком сооружений АЭС сплавом и вывод его из полости для замены ядерного топлива реактора в специализированном месте. При этом на время замены ядерного топлива в полость может быть введено плавучее средство с другой АЭС или другим, временным, источником энергоснабжения, что сводит к минимуму ограничение в энергоснабжение потребителей.

Кроме того, размещение блока сооружений и водоема теплосброса в общей полости повышает безопасность АЭС, так как предоставляет дополнительные возможности для аварийного отвода теплоты из активной зоны реактора (воду водоема теплосброса в этом случае легко использовать, например, для охлаждения поверхности блока сооружений, для конденсации пара с аварийных систем, а в наиболее критических ситуациях для аварийной проливки активной зоны).

Установка на плавучем средстве снабженных амортизаторами упоров в свод полости компенсирует воздействие на блок сооружений АЭС динамических (ударных и вибрационных) нагрузок от землетрясений или других воздействий.

На чертеже показано взаимное расположение основных элементов подземной АЭС.

В горе 1, прилегающей к судоходной акватории 2, выполнена проточная полость 3, содержащая водоем 4 теплосброса и расположенный в нем на основании в виде плавучего средства 5 (например, понтона, баржи) блок 6 сооружений АЭС с водозабором 7 и водосливом 8, включающий ядерный реактор 9 с активной зоной 10. Полость расположена в горе с возможностью сплава плавучего средства в акваторию и обратно, что обеспечивается, например, соответствием уровней воды в водоеме теплосброса и акватории, достаточной для сплава глубиной их и выполнением в стенке полости проема 11 в акваторию, перекрываемого подъемным затвором 12. Проточность полости обеспечивается с помощью той или иной циркуляционной системы, сообщающей водоем теплосброса с акваторием и содержащей, например, циркулятор 13 с приемным 14 и напорным 15 трубопроводами, сливную магистраль 16 и запорные устройства 17 и 18. Плавучее средство оснащено также упорами 19, снабженными амортизаторами 20 той или иной известной конструкции, например гидравлическими, и служащими для опоры плавучего средства на свод полости 3. Опора плавучего средства может быть осуществлена, например, подъемом уровня воды в водоеме теплосброса с использованием упомянутой выше циркуляционной системы.

Описанный вариант предлагаемого изобретения относится к размещению одного блока сооружений в полости. Принципиально ничего не изменится, если в одной полости установить несколько блоков сооружений, увеличив при этом число проемов в стенке полости.

Доставка плавучего средства 5 в полость 3 горы осуществляется следующим образом.

Вода в водоеме 4 теплосброса и в акватории 2 при необходимости приводится на один уровень с помощью циркуляционной системы, и поднимается затвор 12 (на чертеже положение поднятого затвора показано пунктиром). Плавучее средство 5 с блоком 6 сооружений АЭС, предварительно доставленное по акватории к горе 1, вводится, например, с помощью толкающего буксира через проем 11 в полость 3. После установки плавучего средства на штатное место в полости проем перекрывается затвором 12. Осуществляются пуск и вывод на рабочий режим ядерного реактора 9 (для ускорения пуска АЭС пуск ядерного реактора может быть произведен еще при нахождении плавучего средства в акватории) и подключение к блоку 6 сооружений коммуникаций. Генерируемая активной зоной 10 реактора теплота частично преобразуется в электроэнергию и (или) трансформируется в теплоту с параметрами, удобными для использования потребителем. Не использованная в цикле теплота отводится в воду, подаваемую из водоема 4 теплосброса по водозабору 7 на соответствующее теплообменное оборудование блока сооружений 6 и отводимую от него через водослив 8 снова в водоем теплосброса. Для исключения недопустимого нагрева воды в водоеме 4 теплосброса вводится в действие система циркуляции: включается в работу циркулятор 13, который через приемный трубопровод 14 при открытом запорном устройстве 17 отбирает воду из акватории 2 и подает ее по напорному трубопроводу 15 в водоем 4 теплосброса. С противоположного конца водоема теплосброса вода через открытое запорное устройство 18 с тем же расходом отводится в сливную магистраль 16.

При размещении подземной АЭС в районе, подверженном сейсмическим воздействиям, осуществляется компенсирующая динамические нагрузки фиксация плавучего средства 5 относительно полости 3. Для этого после перекрытия проема 11 затвором 12 закрывается запорное устройство 18 и открывается запорное устройство 17. Включается в работу циркулятор 13, который через приемный 14 и напорный 15 трубопроводы подают воду из акватории 2 в водоем 4 теплосброса и поднимает в нем уровень воды до поджатия сводом полости 3 на определенную величину амортизаторов 20 на упорах 19. Величина поджатия амортизаторов 20 устанавливается такой, чтобы исключить их отхождение от свода полости 3 при колебаниях уровня воды в водоеме 4 теплосброса, вызванных сейсмическим воздействием. При достижении требуемого для поджатия амортизаторов 20 уровня воды в водоеме 4 теплосброса открывается запорное устройство 18 и работа циркулятора 13 продолжается на обеспечение протока воды в водоеме 4 теплосброса.

При необходимости перезарядки активной зоны 10 реактора 9 производится остановка реактора и отсоединение блока 6 сооружений от коммуникаций. Открытые запорные устройства 17 и 18 при неработающем циркуляторе 13 обеспечивают спад уровня воды в водоеме 4 теплосброса до уровня воды в акватории 2, при этом амортизаторы 20 упоров 19 отходят от свода полости 3. Поднимается затвор 12, и плавучее средство 5 через проем 11 сплавляется в акваторию 2 и далее к месту перезарядки активной зоны, а полость 3 готова к установке другого энергоблока.

Формула изобретения

1. ПОДЗЕМНАЯ АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ, расположенная в полостях горы, прилегающей к акватории, содержащая блок сооружений с ядерным реактором, установленные на общем основании, и водоем теплосброса, отличающаяся тем, что общее основание выполнено в виде плавучего средства, установленного в водоеме теплосброса, а блок сооружений и водоем теплосброса расположены в полости горы, имеющей выход в акваторию с возможностью сплава плавучего средства через проем, перекрытый затвором.

2. Станция по п.1, отличающаяся тем, что плавучее средство выполнено с имеющими амортизаторы упорами в свод полости.

РИСУНКИ

Рисунок 1