Гидравлический аккумулятор и способ приготовления текучей среды под давлением
Изобретение относится к ядерной технике, в особенности к аварийным бакам или аккумуляторам для воды аварийного охлаждения в ядерных энергетических установках. В гидравлическом аккумуляторе предусмотрено нагревательное устройство, которое создает паровую подушку и необходимое рабочее давление текучей среды. При протекании рабочей среды давление в гидравлическом аккумуляторе после прохождения определенной высоты уровня автоматически снижается, за счет чего пар конденсируется на холодном изолирующем устройстве с высокой теплоаккумулирующей способностью. Изобретение позволяет повысить надежность при эксплуатации. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к гидравлическому аккумулятору с закрытым корпусом, который проходит вдоль средней оси от нижней к верхней области, и с нагревательным устройством в верхней области. Изобретение относится также к способу приготовления текучей среды под давлением для направления к включенной далее компоненте установки, например ядерной энергетической установки, при котором текучую среду нагревают за счет подвода тепла в верхней области емкости под давлением.
В ядерно-технических установках гидравлические аккумуляторы применяют, например, в качестве устройств техники безопасности. Они служат для приготовления текучей среды под давлением, которую, например, в случае аварии можно направлять к включенной далее компоненте. Включенной далее компонентой является, например, привод регулирующих стержней кипящего реактора или корпус реактора под давлением ядерной энергетической установки.
Из брошюры Крафтверк Унион (Сименс АГ) "Реактор, охлаждаемый водой под давлением" номер заказа К/10567-01, август 1981 (ФРГ), известен гидравлический аккумулятор для реактора, охлаждаемого водой под давлением, который содержит борсодержащую воду для аварийного охлаждения активной зоны. Давление в гидравлическом аккумуляторе обеспечивается азотной подушкой. Для этого требуется специальная система снабжения азотом. Задачей гидравлического аккумулятора является держать наготове определенное количество текучей среды в любое время и на протяжении многих лет. Она является пассивным конструктивным узлом техники безопасности, который активируют только при необходимости.
Недостатком при этом является, во-первых, то, что азотная подушка занимает большой объем, а именно до трех четвертей общего объема емкости под давлением. Во-вторых, азот со временем (как правило, в течение нескольких лет) может частично растворяться в воде. В случае аварии, например для аварийного охлаждения, воду из гидравлического аккумулятора вместе с растворенным в ней азотом запитывают в реактор. Таким образом, в случае необходимости с азотом в реактор поступает неконденсирующийся газ, который оказывает, между прочим, отрицательное воздействие на режим конденсации пара и тем самым на действие конденсаторов или аварийных конденсаторов.
Из названной выше брошюры известен, кроме того, компенсатор давления для реактора, охлаждаемого водой под давлением, которым устанавливают и поддерживают на желаемом значении рабочее давление теплоносителя в системе охлаждения реактора. Он компенсирует изменения температуры и объема теплоносителя и поэтому постоянно соединен через уравнительный трубопровод с системой охлаждения реактора. Для регулирования рабочего давления он содержит как нагревательное устройство так и устройство охлаждения. Нагревательное устройство расположено в нижней области компенсатора давления и нагревает всю находящуюся в компенсаторе давления воду.
Для исключения недостатков, связанных с азотной подушкой, из статьи "Разработка усовершенствованного бака инжекции бора "Каори Ямагучи и др. в публикации "Transactions of the American Nuclear Society", 1996, том 74, стр. 258-259, известен гидравлический аккумулятор, выполненный в виде бака подпитки бора. Он полностью заполнен раствором бора и содержит в своей верхней области нагревательное устройство для нагрева находящегося в нем раствора бора. При этом в гидравлическом аккумуляторе создается давление. Раствор бора из гидравлического аккумулятора при необходимости запитывают в систему охлаждения реактора. При этом в гидравлическом аккумуляторе вначале происходит понижение давления, которое приводит к испарению находящегося в верхней области горячего раствора бора.
Поэтому при вытекании давление снижается медленно.
Вследствие больших разностей температуры между холодной текучей средой в нижней области и горячей текучей средой в верхней области при вытекании могут появляться большие термические нагрузки гидравлического аккумулятора. Как правило, к тому же предусмотрена сложная система запирания, которая препятствует полному опорожнению гидравлического аккумулятора. Таким образом обеспечивается то, что горячая текучая среда из гидравлического аккумулятора не попадает в подключенный к гидравлическому аккумулятору трубопровод. Система запирания выполнена очень сложной, так как она в самое кратчайшее время должна запирать трубопровод и так как она вследствие возможных разностей давления должна обеспечивать очень высокую запирающую силу.
Задачей настоящего изобретения является создание гидравлического аккумулятора, а также способа приготовления текучей среды под давлением, для которых гарантируется высокая надежность эксплуатации и устранены перечисленные недостатки известных гидравлических аккумуляторов.
Задача согласно изобретению решается тем, что гидравлический аккумулятор названного в начале вида, в котором идущая на нагрев мощность его нагревательного устройства выбрана так, что в верхней области текучая среда является испаряемой уже в режиме готовности так, что в образованном в верхней области паровом пространстве может поддерживаться заданное давление. Давление устанавливается через идущую на нагрев мощность.
При вводе в эксплуатацию гидравлического аккумулятора его не заполняют целиком текучей средой, так что образуется паровое пространство. В нормальном режиме (режиме готовности) часть текучей среды испаряют с помощью нагревательного устройства. В паровом пространстве при этом образуется паровая подушка. Текучая среда, в частности, представляет собой воду или борсодержащую воду. Азотная подушка для создания давления является ненужной. Текучая среда в нижней области остается холодной и при необходимости привлекается для управления подключенной арматуры. При этом так называемая горячая текучая среда попадает из верхней области в нижнюю область. Находящаяся в нижней области так называемая холодная текучая среда течет из гидравлического аккумулятора в подключенный к ней трубопровод. То есть при вытекании в трубопровод попадает вначале только холодная текучая среда так, что он является защищенным от термических нагрузок. Так как, если бы в трубопровод втекала горячая текучая среда с температурой вблизи температуры кипения, он претерпевал бы ударную термическую нагрузку. Часть горячей текучей среды испарялась бы при втекании в трубопровод так, что возникло бы двухфазное течение. Обращение с таким двухфазным течением с точки зрения гидродинамики, однако, является более тяжелым, чем с простым течением жидкости.
Преимущество паровой подушки заключается в том, что рабочее давление можно очень просто настраивать и также поддерживать на желаемом значении, например давление насыщения водяного пара. Так как пар является сжимаемым, небольшое повышение температуры не приводит к сверхпропорциональному повышению давления, которое неизбежно возникает в гидравлическом аккумуляторе, который полностью заполнен несжимающейся жидкостью.
Другим преимуществом является малый объем, который занимает паровая подушка. Она составляет лишь порядка одной десятой общего объема. За счет этого гидравлический аккумулятор может выполняться очень компактным и экономичным.
Предпочтительно предусмотрен измеритель уровня, которым контролируют высоту уровня текучей среды в гидравлическом аккумуляторе как при заполнении, так и в режиме готовности, чтобы поддерживать подходящий объем для образования паровой подушки. В предпочтительном выполнении в нижней области на внешней стенке гидравлического аккумулятора, в частности на его внутренней стороне, предусмотрено, по меньшей мере, частично изолирующее устройство.
Существенное преимущество изолирующего устройства заключается в том, что оно исключает прямой контакт между горячей текучей средой и холодной внешней стенкой и тем самым поддерживает малой ее термическую нагрузку. Изолирующее устройство принципиально можно также комбинировать с гидравлическим аккумулятором, известным из уровня техники независимо от того, каким образом создают и поддерживают давление.
В особенно предпочтительной форме выполнения изолирующее устройство выполнено для приема изолирующей среды с высокой теплоаккумулирующей способностью так, что горячая текучая среда и пар, если они приходят в нижней области в контакт с изолирующим устройством, отдают часть своего тепла изолирующей среде.
При достаточно большой выбранной теплоаккумулирующей способности с этим связано большое преимущество, что можно отказаться от очень сложной системы запирания для трубопровода. Изолирующая среда является в состоянии воспринимать достаточно тепла из пара, так что он конденсируется, и давление в гидравлическом аккумуляторе автоматически уменьшается. При этом давление в гидравлическом аккумуляторе предпочтительно уменьшают настолько, что оно уравнивается с давлением, имеющим место в подключенной компоненте. Вследствие отсутствия разницы давления вытекание горячей текучей среды в трубопровод и последующее подключение компоненты в основном исключается. С целью проведения ревизионных работ может быть необходимой блокировка, которую, однако, можно выполнять в виде простой запорной задвижки.
В особенно целесообразном выполнении изолирующее устройство содержит перегородку, которой образовано внешнее пространство между внешней стенкой корпуса и перегородкой. Во внешнее пространство можно вводить изолирующую среду. Изолирующая среда может представлять собой, в частности, текучую среду, которой заполняют гидравлический аккумулятор. При заполнении она предпочтительно автоматически попадает во внешнее пространство.
Для автоматического заполнения внешнего пространства текучей средой оно содержит на своем верхнем конце отверстие, соединяющее его с остальным внутренним пространством, а в остальном образует замкнутое пространство.
Вместо текучей среды во внешнее пространство может вводиться также другая подходящая изолирующая среда, например особая жидкость или твердое вещество с особенно высокой теплоаккумулирующей способностью. Внешнее пространство образует при необходимости полностью закрытое пространство. Изолирующая среда тогда также может быть закреплена непосредственно как изолирующее устройство на внешней стенке корпуса.
Для исключения достаточного снижения давления и тем самым вытекания горячей текучей среды объем внешнего пространства составляет порядка 15-25% и, в частности, порядка 18% общего объема корпуса. Объем верхней области составляет предпочтительно порядка 10-30% и, в частности, 18% общего объема. Это является достаточным для создания и поддержания необходимого давления. Одновременно этой частью объема обеспечивается, чтобы при вытекании давление в гидравлическом аккумуляторе вначале спадало только легко, чтобы можно было подводить достаточное количество текучей среды следующей подключенной компоненте. Только когда предусмотренное для компоненты количество текучей среды покинуло гидравлический аккумулятор, давление снижается за счет конденсации пара.
Для создания распределения температуры необходимо преимущественно располагать нагревательное устройство, в основном, в плоскости, перпендикулярно средней оси, за счет чего в верхней области достигается равномерный нагрев и на большей площади. Нагревательное устройство выполнено предпочтительно с электрическим нагревом.
В предпочтительной форме выполнения гидравлический аккумулятор рассчитан на рабочее давление порядка выше 50 бар и, в частности, на рабочее давление 150 бар. Это является выгодным для использования в энергетических установках.
Чтобы поддерживать энергию на нагрев по возможности малой, гидравлический аккумулятор, по меньшей мере, в верхней области выполнен термически изолированным наружу. Таким образом, тепловые потери являются малыми.
Согласно изобретению, относящемуся к способу, при котором во время режима готовности текучую среду в только частично заполненном гидравлическом аккумуляторе для создания и поддержания давления частично нагревают и испаряют так, что получается паровая подушка.
При необходимости, например при аварии с потерей теплоносителя, в ядерно-технической установке текучую среду из гидравлического аккумулятора вводят для охлаждения в корпус реактора под давлением установки. Однако текучая среда может быть предусмотрена также в качестве приводной текучей среды для включения регулирующих стержней в корпус реактора под давлением кипящего реактора. Как уже было упомянуто, при наличии паровой подушки установка и поддержание желательного значения давления по сравнению с гидравлическим аккумулятором, полностью заполненного жидкостью, является значительно более простой. Для обеспечения снабжения подключенной компоненты достаточным количеством текучей среды и исключения падения давления в гидравлическом аккумуляторе преждевременно, в режиме готовности количество горячей текучей среды соответствует предпочтительно количеству текучей среды, необходимому для подключения компоненты. Это приводит к тому, что за счет управления компонентой объем текучей среды в гидравлическом аккумуляторе сначала уменьшают только на количество объема горячей текучей среды. За счет этого обеспечивают то, что находящийся в верхней области пар сначала вступает в контакт только с нагретой горячей текучей средой внешней стенкой и не конденсируется.
Предпочтительно к текучей среде подмешивают неконденсирующийся газ. Таким образом, уменьшается тепловая нагрузка для трубопровода, так как неконденсирующиеся газы скапливаются на холодных стенках и существенно замедляют там теплообмен между горячей текучей средой и стенкой трубы. Они образуют как бы изолирующий слой. Неконденсирующиеся газы должны подмешиваться к текучей среде, однако, только в очень малой доле так, чтобы парциальное давление неконденсирующихся газов в емкости под давлением не превышало порядка 2 бар. При слишком высоком содержании неконденсирующихся газов оказывалось бы отрицательное воздействие на принцип действия конденсаторов или, соответственно, аварийных конденсаторов.
Другие предпочтительные формы выполнения способа следуют из пунктов формулы изобретения. Указанные относительно гидравлического аккумулятора преимущества являются справедливыми по смыслу также для способа.
Предпочтительно регулирующие стержни реактора ядерной энергетической установки с кипящей водой управляются посредством находящейся под давлением текучей среды из гидравлического аккумулятора. Гидравлический аккумулятор, таким образом, используют предпочтительно в качестве так называемого аварийного бака ядерной энергетической установки с кипящей водой.
Альтернативно текучую среду целесообразно подводят к системе аварийного охлаждения ядерной энергетической установки с водой под давлением в качестве воды аварийного охлаждения. Гидравлический аккумулятор таким образом используют в качестве аккумулятора для воды аварийного охлаждения в ядерной энергетической установке с водой под давлением.
В последующем пример выполнения изобретения, а также дальнейшие преимущества и детали поясняются более подробно с помощью чертежа. В схематическом представлении чертежи показывают:
Фиг.1-3 - гидравлический аккумулятор в продольном сечении в различных рабочих состояниях;
Фиг.4 - вырез из ядерной энергетической установки с кипящей водой с гидравлическим аккумулятором в качестве аварийного бака;
Фиг.5 - вырез из ядерной энергетической установки с водой под давлением, с емкостью под давлением в качестве аккумулятора для воды аварийного охлаждения.
Согласно фиг. 1 гидравлический аккумулятор 1 содержит закрытый и вертикально стоящий корпус 2 с верхней областью 3 и нижней областью 4, которая охватывает примерно 2/3 объема корпуса. Корпус 2 заполнен текучей средой f до высоты уровня h. Для точной установки высоты уровня h при заполнении гидравлического аккумулятора 1 текучей средой f и для контроля высоты уровня h во время режима готовности предусмотрен измеритель уровня 13. Согласно фиг. 1 он выполнен в виде датчика, который измеряет, поддерживается ли желаемая высота уровня h. Измеритель уровня 13 альтернативно может быть выполнен по типу сообщающихся сосудов в виде вертикального трубопровода, который соединен с гидравлическим аккумулятором 1. Таким образом, является возможным определение высоты уровня h во всей области заполнения.
Текучая среда f является, например, водой или "борсодержащей водой". Корпус 2 содержит на своем нижнем конце выпуск 5. Он может при необходимости, например перед вводом в эксплуатацию или после отдачи текучей среды f из гидравлического аккумулятора, также использоваться в качестве заполняющего отверстия, через которое текучую среду f вводят в гидравлический аккумулятор 1. В нормальном рабочем состоянии гидравлического аккумулятора 1 (режим готовности) выпуск 5 закрыт не представленным на чертеже вентилем.
Выше высоты уровня h для приема пара образовано паровое пространство 6. При заполнении корпуса 2 холодной водой оно заполнено, например, еще воздухом или азотом при атмосферном давлении и, по меньшей мере, после окончания процесса заполнения закрывается относительно окружающей среды за счет закрытия вентиля 7. Этим достигается то, что парциальное давление неконденсирующихся газов, как азот, в рабочем состоянии не превышает 2 бар. Текучая среда f предпочтительно занимает большую часть объема корпуса, в то время как паровое пространство 6 занимает только малый объем, например порядка одной десятой общего объема корпуса 2.
Паровое пространство 6 через вентиль 7 находится в соединении с окружающей средой так, что пар можно стравливать и уменьшать давление в гидравлический аккумулятор 1. Обычно гидравлические аккумуляторы в ядерной энергетической установке при вводе в действие ядерной энергетической установки устанавливают на максимальное давление, которое необязательно соответствует нормальному рабочему давлению. Давление в гидравлическом аккумуляторе 1 при вводе в действие ядерной энергетической установки можно легко изменять за счет выбора подходящей, идущей на нагрев мощности нагревательного устройства 8 или соответственно за счет стравливания пара.
Измеритель уровня 13 альтернативно может быть выполнен, например, также по типу сообщающихся сосудов в виде вертикального трубопровода, который находится на вертикальном трубопроводе, соединенным с гидравлическим аккумулятором 1. Таким образом, является возможным определение высоты уровня h по всей области заполнения.
Нагревательное устройство 8 предусмотрено в верхней области 3. Оно может быть принципиально расположено внутри или снаружи емкости под давлением. В случае расположенного снаружи нагревательного устройства текучей среде f подводят энергию за счет электромагнитного излучения или за счет теплоты лучеиспускания. В случае расположенного снаружи нагревательного устройства в емкость под давлением не нужно проводить никакие линии питания. Предпочтительно нагревательное устройство 8 выполнено таким образом, что с текучей средой f не имеет места никакой обмен веществ, и количество текучей среды f в гидравлическом аккумуляторе 1 остается постоянным.
В примере выполнения, фиг. 1, нагревательное устройство 8 расположено внутри корпуса 2 и, в частности, в плоскости, перпендикулярной к средней оси 9. Таким образом, нагревательное устройство 8 расположено горизонтально и, в основном, параллельно к поверхности текучей среды f и образовано, например, электронагревательными стержнями. Предпочтительно оно выполнено таким образом, что оно отдает тепло только вверх. Альтернативно нагревательное устройство 8 может быть образовано также теплообменником, который содержит, например, нагревательные трубы, обтекаемые горячим паром.
Корпус 2, в своей верхней области 3, в которой расположены нагревательное устройство 8, а также паровое пространство 6, термически изолирован наружу с помощью изолирующей оболочки 10. Изолирующая оболочка 10 необязательно является ограниченной верхней областью 3.
В нижней области 4 на внутренней стороне 11 внешней стенки корпуса 2 предусмотрено изолирующее устройство 12. Оно образовано, в основном, перегородкой 16, которая расположена на расстоянии от внешней стенки корпуса 2 и образует вместе с ней внешнее пространство 14. Перегородка 16 соединена на своем нижнем конце со стенкой корпуса 2 так, что внешнее пространство 14 является закрытым вниз. На своем верхнем конце внешнее пространство 14 открыто и через отверстие 17 гидравлически соединено с текучей средой f так, что внешнее пространство 14 при эксплуатации гидравлического аккумулятора 1 наполнено текучей средой f, которая действует в качестве изолирующей среды m. Перегородка 16 может рассматриваться как кольцевая, открытая наверх юбка. Изолирующим устройством 12 внутренняя сторона 11 защищена от термических нагрузок. Изолирующее устройство 12 принципиально может быть предусмотрено также для всего корпуса 2.
Давление в гидравлическом аккумуляторе 1 создают за счет того, что нагревательное устройство 8 нагревает и частично испаряет текучую среду f в верхней области 3. В верхней области 3 текучая среда f находится в виде горячей текучей среды hf, и в паровом пространстве 6 образуется паровая подушка р. В нижней области 4 текучая среда f находится в виде холодной текучей среды kf, причем переход к горячей текучей среде hf является расплывчатым. В направлении средней оси 9 вниз температура уменьшается и образуется стационарный температурный профиль.
Желаемое рабочее давление в гидравлическом аккумуляторе 1 предпочтительно устанавливают как давление насыщения горячей текучей среды hf. Горячая текучая среда hf является, в частности, насыщенной водой. Давление насыщения регулируют через подвод тепловой энергии через нагревательное устройство 8. Если рабочее давление достигнуто, то должны компенсироваться только тепловые потери за счет подходящего теплоподвода, например, за счет теплоты лучеиспускания. Тепловые потери поддерживают малыми за счет изолирующей оболочки 10. Для настройки давления могут быть предусмотрены не показанные более подробно измерительные и управляющие устройства.
На фиг.1 показано нормальное рабочее состояние гидравлического аккумулятора 1, в котором текучую среду поддерживают при желаемом рабочем давлении, например 130 бар.
На фиг.2 и 3 показаны рабочие состояния, когда в случае необходимости текучая среда f, в частности, холодная текучая среда kf, уже вытекла из гидравлического аккумулятора 1 и была направлена к включенной дальше компоненте. Эта компонента является, например, приводом регулирующих стержней 27 кипящего реактора (сравни относительно этого фиг.4).
Общее количество текучей среды f выбрано так, что только часть ее требуется для включенной дальше компоненты, чтобы исключить холостой ход гидравлического аккумулятора вытекания текучей среды f, давление в гидравлическом аккумуляторе 1 уменьшается, так что испаряется дополнительная горячая текучая среда hf. Этот эффект исключает слишком быстрое снижение давления.
Кроме того, необходимый объем, например, для введения регулирующих стержней 26 соответствует предпочтительно примерно объему горячей текучей среды hf. После введения регулирующих стержней 26, то есть когда для привода регулирующих стержней 27 больше не требуется никакой текучей среды f, высота уровня h опускается лишь до верхнего конца изолирующего устройства 12. Паровая подушка р, таким образом, вступает в контакт только с областью внешней стенки, которая была перед этим нагрета горячей текучей средой hf. За счет этого исключается, чтобы пар конденсировался на холодных стенках и чтобы это приводило к нежелательному преждевременному снижению давления. Давление снижается только, например, от 130 бар до 100 бар. Это представляет собой достаточное избыточное давление, чтобы можно было надежно произвести до конца включение регулирующих стержней (фиг. 2).
После включения регулирующих стержней 26 текучая среда f вследствие сначала существующей и дальше разницы давлений течет через отверстия утечки вдоль регулирующих стержней 26 в корпус реактора под давление 20а. Уровень h в гидравлическом аккумуляторе 1 поэтому снижается дальше во внутреннем пространстве гидравлического аккумулятора 1, как это представлено на Фиг. 3. Образованное перегородкой 16 внешнее пространство 14 в противоположность этому остается заполненным текучей средой f в качестве изолирующей среды т. Паровая подушка р вступает в контакт с охлажденной изолирующей средой m перегородкой 16 и конденсируется на ней, так что давление в гидравлическом аккумуляторе падает. Количество изолирующей среды m выбрано так, что может конденсироваться достаточно пара. Тем самым достигается достаточное снижение давления так, что дальнейшее вытекание текучей среды f из гидравлического аккумулятора избегается. В частности, избегается вытекание горячей текучей среды hf.
Объем внешнего пространства 14 составляет при этом, например, порядка 20% общего объема емкости под давлением 1. Одновременно нагревательное устройство 8 расположено так, а ее идущая на нагрев мощность выбрана таким образом, что объем горячей текучей среды hf и объем паровой подушки р в нормальном рабочем состоянии вместе занимают также порядка 20% общего объема гидравлического аккумулятора 1, причем горячая текучая среда hf занимает вдвое больший объем, чем паровая подушка р. В настоящем примере давление в рабочем состоянии согласно фиг. 3 составляет, например, еще около 70 бар и соответствует тем самым давлению в корпусе реактора под давлением 20а так, что из гидравлического аккумулятора 1 больше не вытекает никакая текучая среда f. Гидравлический аккумулятор 1 должен иметь такие параметры, чтобы давление в нем автоматически могло понижаться также до порядка 20 бар. Это является важным для случая, если давление в корпусе реактора под давлением 20а понижается, например, вследствие аварии с потерей теплоносителя.
Указанные соотношения объемов являются особенно предпочтительными для примера выполнения аварийного останова кипящего реактора. Для других случаев применения могут быть более выгодными соотношения объемов, которые отличаются от выше названных.
На фиг.4 показан схематически вырез из ядерной энергетической установки с кипящей водой. В защитной оболочке 18а расположен упомянутый корпус реактора под давлением 20а с активной зоной 22. Корпус реактора под давлением 20а частично заполнен охлаждающей жидкостью с. Выше охлаждающей жидкости с находится пар v, который выводят по паропроводу 24 из защитной оболочки 18а и направляют к непредставленной более подробно турбине. Охлажденную охлаждающую жидкость с через трубопровод 25 для охлаждающей жидкости с снова подводят к корпусу реактора под давлением 20а. Мощность ядерного реактора можно регулировать путем введения или соответственно выведения регулирующих стержней 26 в активную зону 22. Регулирующие стержни 26 перемещают за счет уже упомянутого привода регулирующих стержней 27.
Привод регулирующих стержней 27 соединен по управляющему трубопроводу с расположенным, например, снаружи защитной оболочки 18а аварийным баком 32. Аварийный бак 32, в основном, соответствует описанному на фиг.1-3 гидравлическому аккумулятору 1. Для аварийного останова может быть предусмотрено также несколько аварийных баков 32.
Если вследствие значительной рабочей аварии ядерной энергетической установки является необходимым аварийный останов реактора, то открывают вентиль 34. Находящаяся в аварийном баке 32 под давлением текучая среда f через управляющий трубопровод 30 воздействует на привод регулирующих стержней 27 так, что регулирующие стержни 26 вводятся в активную зону 22. В случае такой аварии важно, чтобы через управляющий трубопровод 30 в корпус реактора под давлением 20а попадало возможно меньше неконденсирующихся газов. Дело в том, что с увеличением содержания неконденсирующихся газов в корпусе реактора под давлением 20а уменьшается конденсационная способность запитываемой на нем холодной воды аварийного охлаждения.
На фиг.5 показан схематически вырез из ядерной энергетической установки с водой под давлением. В защитной оболочке 18b расположен реактор, охлаждаемый водой под давлением 20b, охлаждающая жидкость с, нагретая в реакторе, охлаждаемом водой под давлением 20b, направляется в первый контур 36. Она покидает реактор, охлаждаемый водой под давлением 20b, и подводится к парогенератору 38, там охлаждается и затем через насос для циркуляции теплоносителя 40 снова подводится к реактору, охлаждаемому водой под давлением 20b.
К первому контуру 36 подключен трубопровод аварийного охлаждения 42, который соединен с аккумулятором 44 для воды аварийного охлаждения. Аккумулятор 44 для воды аварийного охлаждения, в основном, соответствует описанному на фиг.1-3 гидравлическому аккумулятору 1. В аккумуляторе 44 для воды аварийного охлаждения находится, например, борсодержащая вода в качестве текучей среды f. В случае аварии с потерей теплоносителя находящуюся под давлением текучую среду f по трубопроводу аварийного охлаждения 42 можно запитывать непосредственно в первый контур 36 и тем самым в реактор, охлаждаемый водой под давлением 20b.
Гидравлический аккумулятор 1 и соответствующий способ позволяют производить предпочтительно в области электростанций и, в частности, в случае аварий надежное снабжение части установки текучей средой f, причем необходимы только малые расходы и использование простых средств.
1. Гидравлический аккумулятор, содержащий закрытый корпус с текучей средой, уровень заполнения которой образует со стенкой корпуса в его верхней области паровое пространство, и нагревательное устройство в этой области, мощность которого выбрана из условия испарения в верхней области текучей среды и поддержания в паровом пространстве заданного давления уже в режиме готовности.
2. Гидравлический аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что предусмотрен измеритель уровня для контроля высоты уровня текучей среды в корпусе.
3. Гидравлический аккумулятор по п.1 или 2, отличающийся тем, что в нижней области корпуса, преимущественно на внутренней стороне его стенки, предусмотрено изолирующее устройство.
4. Гидравлический аккумулятор по п.3, отличающийся тем, что изолирующее устройство выполнено для приема изолирующей среды, которая служит в качестве аккумулятора тепла.
5. Гидравлический аккумулятор по п.3 или 4, отличающийся тем, что изолирующее устройство содержит перегородку, образующую пространство между стенкой корпуса и перегородкой.
6. Гидравлический аккумулятор по п.5, отличающийся тем, что пространство между стенкой корпуса и перегородкой сообщается через отверстие в верхней своей части с остальным внутренним пространством корпуса.
7. Гидравлический аккумулятор по п.5 или 6, отличающийся тем, что объем между стенкой корпуса и перегородкой составляет 15-25%, в частности 18% общего внутреннего объема корпуса.
8. Гидравлический аккумулятор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что объем верхней области составляет порядка 10-30%, в частности 18% общего объема корпуса.
9. Гидравлический аккумулятор по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что нагревательное устройство в основном расположено в плоскости, перпендикулярной средней оси.
10. Гидравлический аккумулятор по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что он рассчитан на рабочее давление свыше 50 бар, в частности на рабочее давление 150 бар.
11. Гидравлический аккумулятор по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что он выполнен в виде аварийного бака ядерной энергетической установки с кипящей водой.
12. Гидравлический аккумулятор по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что он выполнен в виде аккумулятора для воды аварийного охлаждения в ядерной энергетической установке с водой под давлением.
13. Способ приготовления текучей среды под давлением в гидравлическом аккумуляторе для направления далее к включенной компоненте установки, при котором текучую среду, частично заполняющую полость корпуса гидравлического аккумулятора, во время режима готовности нагревают за счет подвода тепла в верхней области корпуса, создавая паровую подушку с поддержанием заданного давления.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что подвод тепла выбирают таким, что к паровой подушке примыкает область горячей текучей среды с горячей текучей средой, а к ней, в свою очередь, область холодной текучей среды с холодной текучей средой, причем объем области горячей текучей среды к объему паровой подушки имеет соотношение порядка 2:1 и оба объема образуют порядка 10-30%, в частности 18% объема гидравлического аккумулятора.
15. Способ по п.13 или 14, отличающийся тем, что количество горячей текучей среды соответствует примерно необходимому количеству текучей среды подключенной далее компоненты.
16. Способ по любому из пп.13-15, отличающийся тем, что при дальнейшем направлении текучей среды снижают высоту уровня в гидравлическом аккумуляторе, а горячую текучую среду и пар паровой подушки в нижней области охлаждают за счет теплоотдачи на изолирующее устройство, за счет чего уменьшают давление в гидравлическом аккумуляторе.
17. Способ по любому из пп.13-16, отличающийся тем, что к текучей среде подмешивают неконденсирующийся газ.
18. Способ по любому из пп.13-17, отличающийся тем, что текучую среду направляют к приводу регулирующих стержней реактора ядерной энергетической установки с кипящей водой.
19. Способ по любому из пп.13-17, отличающийся тем, что текучую среду направляют в качестве воды аварийного охлаждения к системе аварийного охлаждения ядерной энергетической установки с водой под давлением.
03.02.1998 по пп.1, 3-6, 9-11, 15-19;
08.10.1998 по пп.2, 7, 8, 12-14.
