Подводный модуль для производства электрической энергии



Подводный модуль для производства электрической энергии
Подводный модуль для производства электрической энергии
Подводный модуль для производства электрической энергии

 


Владельцы патента RU 2608843:

АО "Санкт-Петербургское морское бюро машиностроения "Малахит" (АО "СПМБМ "Малахит") (RU)

Использование: в области электроэнергетики. Техническим результатом является упрощение конструкции, повышение срока службы, повышение надежности и автономности работы. Подводный модуль для производства электрической энергии включает средство, в котором размещены электрические энергоблоки, включающие ядерные реакторы, связанные со средствами производства электрической энергии, электрические кабели, опорные средства. Энергоблоки размещены на подводной несущей проницаемой платформе, выполненной с возможностью ее стационарной установки на дне на вертикальных опорах и включающей посадочные места для энергоблоков с направляющими устройствами и средствами защиты и конвекторы, электрически разъемно соединенные с электротехническим отсеком в виде прочного корпуса с электротехническим оборудованием, который установлен за счет его отрицательной плавучести на центральной продольной оси платформы и снабжен средствами балластировки, люк-шлюзом, комингс-площадкой, входными и как минимум одним выходным сильноточными разъемами. При этом энергоблоки выполнены в виде подводных ядерных термоэлектрических установок и состыкованы с подводной платформой в посадочных местах по обе стороны вдоль электротехнического отсека разъемными механическими и электрическими соединениями. 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области подводного производства электрической энергии, а именно к подводному модулю для производства электрической энергии в условиях замерзающих морей. Изобретение может быть использовано для обеспечения электроэнергией стационарных подводных и надводных объектов.

Известен комплекс технических средств для обеспечения электроэнергией потребителей в условиях замерзающих арктических морей (RU, п. №2522698, д. пр. 01.08.2012), включающий по крайней мере одно приемно-распределительное устройство, соединенное с потребителями, по крайней мере один источник электрической энергии - плавучий энергоблок, соединенный силовым электрокабелем с подводным распределительным устройством, а также якорные линии. Комплекс имеет ледокольное судно обеспечения с по крайней мере одним подводным аппаратом и подводный буй-ловитель. При этом приемно-распределительное устройство установлено на дне, каждый плавучий энергоблок снабжен штатными якорными линиями с мертвыми якорями, сильноточным разъемом, цистернами главного балласта, специальной цистерной для придания отрицательной плавучести, опорами, устанавливаемыми на дно, и имеет наружные посадочные комингсы для обслуживающих подводных аппаратов, а соединение плавучего энергоблока с приемно-распределительным устройством осуществлено посредством сильноточного разъема и буя-ловителя с силовым электрокабелем.

Недостатками являются невозможность ремонта энергетической установки энергоблока без замены энергоблока в целом, необходимость постоянного присутствия на борту энергоблока обслуживающего персонала, а также необходимость частого регламентного обслуживания энергоблока под водой. Не раскрыт источник электрической энергии.

Известна атомная установка энергоснабжения объектов морского нефтегазового месторождения (RU, п.м. №153219, д. пр. 04.07.2014), содержащая несколько энергетических модулей и расположенная на плавучей платформе, снабженной якорной системой, обеспечивающей возможность ее стабилизации в подводном положении или надводном положении. При этом каждый из энергетических модулей состоит из ядерного реактора, парогенератора и паровой турбины с электрогенератором. Установка содержит пароводяной теплообменник и модуль управления с распределителем тепла, к которому подключены патрубки выхода пара паровых турбин всех энергетических модулей, и с электрораспределительным устройством, соединенным с электрогенератором каждого из энергетических модулей и выполненным с возможностью соединения с электрораспределительными устройствами подводного и надводного объектов МНГМ. Причем пароводяной теплообменник имеет патрубок входа пара из распределителя тепла, патрубок для отвода конденсата и патрубки отвода и подвода воды, при этом патрубки отвода и подвода воды выполнены с возможностью подключения через теплоизолированные трубопроводы к системе теплоснабжения надводного и/или подводного объекта.

Недостатками являются невозможность работы установки энергоснабжения в ледовых условиях, сложность конструкции энергетических модулей из-за наличия парогенератора, паровой турбины с электрогенератором и теплообменников.

Известна подводная атомная станция для обеспечения электрической энергией потребителей в закрываемых льдами акваториях шельфа (RU, п. №2399104, д. пр. 03.12.2008), которая включает подтопленную заякоренную платформу с посадочными местами с направляющими кранцами и ловильно-стыковочными устройствами, с приемно-распределительными устройствами, соединенными с потребителями кабельными линиями, и источник электрической энергии - подводные атомные энергетические модули, состыкованные с платформой. Подводные атомные энергомодули являются автономными, способными, как подводные лодки, самостоятельно совершать подводно-подледное плавание, осуществлять маневры по наведению, швартовке и стыковке с платформой подводной атомной электростанции. В прочном корпусе подводного атомного энергомодуля установлены однореакторная и турбогенераторная установки сравнительно небольшой электрической мощности.

Недостатками являются повышенная сложность конструкции и эксплуатации самоходных атомных энергетических модулей с экипажем, длительное бездействие их движительных комплексов, сложность и опасность стыковки-расстыковки энергетических модулей с работающими реакторами с заякоренной платформой, отсутствие возможности смены персонала и пополнения запасов без всплытия в надводное положение в сложной ледовой обстановке.

Известен подводный модуль для производства электрической энергии (RU, п. №2549362, д. пр. 28.09.2010), принятый за прототип и содержащий средства в виде удлиненного цилиндрического корпуса, в которые интегрированы средства, образующие электрический энергоблок и содержащие средства в виде кипящего ядерного реактора, связанные со средствами производства электрической энергии, соединенными при помощи электрических кабелей с внешним пунктом распределения электрической энергии. Модуль содержит два электрических энергоблока, расположенные симметрично с двух сторон от центральной поперечной плоскости средств в виде корпуса вдоль их продольной оси, и подсобный отсек, общий для обоих электрических энергоблоков, который расположен в центре средств в виде корпуса и с двух сторон которого расположены энергоблоки.

Недостатками являются наличие теплообменников, турбогенераторов в энергоблоке, необходимость выравнивания и уплотнения донного грунта для постановки модуля на длинных опорах, невозможность использования сигнального буя в ледовых условиях и гондол-движителей при длительной стоянке на дне.

Техническим результатом является упрощение конструкции, повышение срока службы, повышение надежности, автономности работы.

Технический результат достигается тем, что в подводном модуле для производства электрической энергии, включающем средство, в котором размещены электрические энергоблоки, включающие ядерные реакторы, связанные со средствами производства электрической энергии, электрические кабели, опорные средства, энергоблоки размещены на подводной несущей проницаемой платформе, выполненной с возможностью ее стационарной установки на дне на вертикальных опорах и включающей посадочные места для энергоблоков с направляющими устройствами и средствами защиты и конвекторы, электрически разъемно соединенные с электротехническим отсеком в виде прочного корпуса с электротехническим оборудованием, который установлен за счет его отрицательной плавучести на центральной продольной оси платформы и снабжен средствами балластировки, люк-шлюзом, комингс-площадкой, входными и как минимум одним выходным сильноточными разъемами, при этом энергоблоки выполнены в виде подводных ядерных термоэлектрических установок и состыкованы с подводной платформой в посадочных местах по обе стороны вдоль электротехнического отсека разъемными механическими и электрическими соединениями.

Энергоблоки, платформа и электротехнический отсек могут быть выполнены с возможностью их отдельной транспортировки, погружения и установки.

Энергоблоки, платформа и электротехнический отсек могут быть снабжены подъемными рымами.

На платформе может быть установлено как минимум четыре энергоблока.

Подводная ядерная термоэлектрическая установка может быть выполнена в виде расположенного в газоплотной защитной оболочке легководного ядерного реактора и термоэлектрических блоков, равномерно расположенных вокруг реактора и состоящих из корпуса с размещенными в нем термоэлектрическими модулями.

Вертикальные опоры могут быть выполнены с возможностью стационарной установки платформы над донным грунтом на расстоянии не менее 3,5 м.

Стационарные вертикальные опоры могут быть установлены по периметру платформы и выполнены в виде трубчатой конструкции с возможностью завинчивания в грунт или в виде вакуумных свай.

Посадочное место может быть выполнено с возможностью быстрой стыковки-растыковки механического соединения энергоблоков с платформой.

Посадочное место может быть снабжено соединительным устройством пружинно-рычажного и электромагнитного типа.

Посадочное место может быть выполнено с возможностью быстрой стыковки-растыковки электрического соединения энергоблоков с электротехническим отсеком.

Посадочное место может быть снабжено сильноточным разъемом, соединенным с подводным кабель-каналом, проложенным в трубе, закрепленной на платформе.

На платформе могут быть закреплены подводные кабели.

Прочный корпус электротехнического отсека может быть выполнен цилиндрическим с полусферическими концевыми переборками.

Электротехнический отсек может быть снабжен средствами балластировки в виде расположенных в его нижней части уравнительно-балластных цистерн и баллона воздуха высокого давления в его верхней части.

Конвекторы могут быть выполнены в виде подводных винтов, установленных в горизонтальной плоскости платформы между энергоблоками.

Модуль может быть выполнен с возможностью дистанционного управления с берегового пункта.

Устройство поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен вид подводного модуля сверху, где часть укрытий не показана. На фиг. 2 представлен продольный разрез электротехнического отсека по центральной продольной оси подводного модуля. На фиг. 3 представлен поперечный разрез Α-A подводного модуля.

Подводный модуль включает средство, на котором размещены электрические энергоблоки, и электрические энергоблоки, включающие ядерные реакторы, связанные со средствами производства электрической энергии, а также опорные средства и электрические кабели. В конкретном исполнении подводный модуль выполнен в виде энергоблоков 3 в виде ядерных термоэлектрических установок, подводной несущей проницаемой платформы 1 с вертикальными опорами 2 и электротехнического отсека 5 в виде прочного корпуса 10 с электротехническим оборудованием.

Электрические энергоблоки 3 включают ядерные реакторы, связанные со средствами производства электрической энергии. Энергоблоки 3 выполнены в виде подводных ядерных термоэлектрических установок, каждая из которых выполнена в виде подводного водо-водяного ядерного реактора блочного типа с термоэлектрическими генераторами в виде термоэлектрических блоков (не показано). Известная подводная ядерная термоэлектрическая установка выполнена в виде расположенного в газоплотной защитной оболочке легководного ядерного реактора и термоэлектрических блоков, равномерно расположенных вокруг реактора и состоящих из корпуса с размещенными в нем термоэлектрическими модулями (RU, п. 2568433, д.пр. 14.11.2014). Оборудование первого контура размещено внутри прочноплотного модуля, рассчитанного на максимальные проектные аварии. В ядерной термоэлектрической установке одноконтурной схемы с рабочей средой первого контура воды высокой степени чистоты использован естественной циркуляции на всех мощностных режимах функционирования. Электрический ток вырабатывается вследствие прямого преобразования тепловой энергии в электрическую с использованием термоэлектрических генераторов. Автоматика работы ядерной термоэлектрической установки и ее электрическая система встроены в модуль.

Использование термоэлектрических генераторов прямого преобразования энергии обеспечивает упрощение конструкции энергоблоков 3, их компактность, повышенную автономность и повышенный ресурс работы по сравнению с машинным преобразованием, для которого необходимо наличие габаритных парогенераторов и турбин. Естественная циркуляция охлаждающей воды позволяет отказаться от насосов второго контура и дает возможность автономной работы ядерной термоэлектрической установки, находящейся под водой на акватории. Упрощение конструкции энергоблока 3 происходит также за счет отсутствия паропроводов, насосов, клапанов и регулируемой арматуры и отсутствия аварийных систем проливки и аварийного расхолаживания. Выполнение энергоблоков 3 в виде ядерной термоэлектрической установки обеспечивает упрощение конструкции, надежность и автономность работы подводного модуля при длительном ресурсе работы.

Компактное размещение ядерной термоэлектрической установки внутри защитного прочного корпуса, например, в виде транспортабельной прочной капсулы и полная автоматизация ядерной установки дают возможность размещения нескольких энергоблоков 3 на открытой подводной несущей платформе 1 без заключения их в единый прочный корпус, а также возможность замены отдельного энергоблока 3 в процессе работы подводного модуля по прямому назначению без его отключения в целом. Установка энергоблоков 3 на несущем средстве обеспечивает их электрическое подключение и готовность к пуску. Каждый энергоблок 3 снабжен подъемными рымами 17 для обеспечения его транспортирования.

Средство, на котором размещены энергоблоки 3, выполнено в виде подводной несущей проницаемой платформы 1. Энергоблоки 3 размещены на подводной несущей проницаемой платформе 1, выполненной, например, в виде горизонтальной продольной рамной конструкции прямоугольной формы. Платформа 1 также служит основанием для размещения посадочных мест 4, конвекторов 9, подводных кабелей 16, продольного прочного корпуса 10 электротехнического отсека 5. Вытянутая форма платформы 1 обеспечивает оптимальную компоновку и позиционирование оборудования подводного модуля, устойчивость подводного модуля, установку защиты энергоблоков 3. Габариты платформы 1 выбирают в зависимости от количества устанавливаемых на ней энергоблоков 3, т.е. в зависимости от мощности подводного модуля. Расстояние между посадочными местами 4 принято конструктивно и обеспечивает возможность проведения грузоподъемных операций с энергоблоками 3 и эффективное охлаждение каждого энергоблока 3. Проницаемость позволяет не рассчитывать конструкцию на забортное давление. Конструкция платформы 1 обеспечивает ее универсальность, т.е. возможность использования платформы на любой глубине дна, простоту и надежность, неограниченный срок службы.

Платформа 1 выполнена с возможностью ее стационарной установки на дне на вертикальных опорах 2. Стационарные вертикальные опоры 2 установлены по периметру платформы 1 и могут быть выполнены в виде труб большого диаметра с возможностью завинчивания в грунт или в виде вакуумных свай. Вертикальные опоры 2 обеспечивают устойчивое положение подводного модуля на дне. Вертикальные опоры выполнены с возможностью стационарной установки платформы над донным грунтом на расстоянии не менее 3,5 м. Такая высота вертикальных опор 2 предотвращает попадание в охлаждающий контур энергоблока 3 песка и ила и исключает выход придонных гидрантов из-за повышения температуры воды у дна при работе ядерных реакторов энергоблоков 3. Это повышает надежность работы подводного модуля.

Энергоблоки 3 состыкованы с подводной платформой 1 в посадочных местах 4 разъемными механическими и электрическими соединениями. Платформа 1 включает посадочные места 4 для установки энергоблоков 3 с направляющими устройствами и средствами защиты 6 и 7. Посадочные места 4 расположены симметрично по обе стороны электротехнического отсека 5, вдоль него, например, по 5 с каждой стороны. Такая компоновка обеспечивает симметричность нагрузки на платформу-основание 1 и вертикальные опоры 2, а также возможность раздельного монтажа и замены энергоблоков 3. Направляющее устройство 8 обеспечивает точную установку энергоблока 3 в посадочное место 4.

В посадочных местах платформы энергоблоки закреплены с помощью разъемных механических соединений. Посадочное место 4 выполнено с возможностью быстрой стыковки-расстыковки механического соединения энергоблоков 3 с платформой 1. Посадочное место 4 снабжено средством разъемного механического соединения с энергоблоком 3, например фиксаторами или соединительными устройствами пружинно-рычажного и электромагнитного типа. Средство разъемного механического соединения обеспечивает, с одной стороны, надежное закрепление энергоблока 3 на платформе 1 и, с другой стороны, быструю стыковку-расстыковку механического соединения энергоблока 3 с платформой 1.

Посадочное место 4 выполнено с возможностью быстрой стыковки-растыковки электрического соединения энергоблоков 3 с электротехническим отсеком 5 и снабжено разъемными электрическими соединениями. Электрическое соединение энергоблоков 3 с электротехническим отсеком 5 может быть выполнено с помощью подводных сильноточных разъемов, установленных на посадочных местах 4 и соединенных с подводными кабель-каналами 16, проложенными в трубе, закрепленной на платформе 1. Труба обеспечивает дополнительную защиту подводного кабеля. Разъемное электрическое соединение обеспечивает надежное электрическое подключение энергоблоков 3 и позволяет быстро осуществить замену энергоблоков 3 в подводных условиях без остановки работы всего подводного модуля.

Средства защиты выполнены в виде верхнего съемного укрытия 6 и нижнего стационарного укрытия 7, например, в виде защитной проницаемой конструкции. Укрытия 6 и 7 предназначены для защиты энергоблоков 3 от тонущих и плавающих предметов и объектов и от возможных таранных ударов подводными аппаратами, крупными морскими животными. Укрытия 6 и 7 обеспечивают свободную естественную циркуляцию морской воды для надежного охлаждения ядерных реакторов энергоблоков 3.

Платформа 1 включает конвекторы 9, которые электрически разъемно соединены с электротехническим отсеком 5. Конвекторы 9 обеспечивают принудительную циркуляцию морской воды, за счет которой повышается интенсивность охлаждения энергоблоков 3 и предотвращается газообразование из придонных жидких гидрантов. Конвекторы 9 также обеспечивают требуемую интенсивность охлаждения ядерных реакторов забортной водой. Установка конвекторов 9 повышает надежность работы и срок службы подводного модуля. Конвекторы 9 выполнены, например, в виде подводных винтов большого диаметра, установленных в горизонтальной плоскости платформы 1 между энергоблоками 3. Электрическое соединение конвекторов 9 с электротехническим отсеком 5 выполнено разъемным, например, с помощью электрических разъемов, соединенных с подводным кабелем 16, проложенным в трубе, закрепленной платформе 1.

На центральной продольной оси платформы 1 в соответствующее посадочное место за счет его отрицательной плавучести установлен электротехнический отсек 5 в виде прочного корпуса 10 с электротехническим оборудованием. Длину электротехнического отсека 5 определяет длина платформы 1, его диаметр - объем размещаемого оборудования.

Продольная вытянутая форма электротехнического отсека 5 позволяет разместить отсек 5 по центру платформы 1, тем самым повысить ее устойчивость, компактно разместить электротехническое оборудование отсека 5 и обеспечить двухстороннее размещение и разъемное подключение энергоблоков 3 и конвекторов 9 к электротехническому отсеку 5.

Прочный корпус 10 электротехнического отсека 5 выполнен цилиндрическим и может быть снабжен полусферическими концевыми переборками (не показано). Прочная поперечная переборка разделяет электротехнический отсек 5 на 2 одинаковые по длине части. Это повышает прочность и устойчивость электротехнического отсека 5 и повышает живучесть подводного модуля в целом, т.е. его надежность и срок службы.

Энергоблоки 3, платформа 1 и электротехнический отсек 5 выполнены с возможностью их раздельной транспортировки, погружения и установки. Платформа 1 и электротехнический отсек 5 снабжены подъемными рымами. Отдельное исполнение электротехнического отсека 5 обеспечивает упрощение конструкции прочного корпуса 10, уменьшение его габаритов и металлоемкости, размещение в отсеке 5 только электротехнического оборудования без вращающихся частей с длительным сроком службы, а также возможность замены отдельного энергоблока 3 без вывода из строя подводного модуля, что повышает срок службы.

Таким образом, в конструкции подводного модуля реализован принцип модульной компоновки, который повышает надежность, срок службы подводного модуля, упрощает его конструкцию, транспортировку и монтаж, снижает трудоемкость эксплуатации.

Электротехнический отсек 5 снабжен средствами балластировки, люком-шлюзом 11, комингс-площадкой 12. Средства балластировки выполнены в виде уравнительно-балластных цистерн 13 и оборудования системы гидравлики в нижней части отсека и баллонов воздуха высокого давления 14. Уравнительно-балластные цистерны 13 позволяют электротехническому отсеку 5 иметь положительную плавучесть в надводном положении или подъеме со дна и приобретать отрицательную плавучесть для погружения и установки на платформе 1, т.е. позволяют маневрировать автономно от платформы-основания 1 при его транспортировке и обеспечивают устойчивость электротехнического отсека 5 на платформе 1 в подводных условиях. Устойчивость электротехнического отсека 5 обеспечивают за счет его отрицательной плавучести до 20-50 т/с. Баллоны воздуха высокого давления 14 находятся в проницаемой надстройке электротехнического отсека 5 и позволяют продувать уравнительно-балластные цистерны на перископной глубине, обеспечивая всплытие электротехнического отсека 5 в надводное положение.

Люк-шлюз 11 обеспечивает доступ в электротехнический отсек 5 и снабжен комингс-площадкой 12 для посадки обслуживающего обитаемого подводного аппарата. Это позволяет проводить ремонтные, обслуживающие и профилактические работы электротехнического отсека 5 без прекращения работы и всплытия подводного модуля, что повышает срок службы и надежность подводного модуля.

В верхней части электротехнического отсека 5 размещено электротехническое оборудование 15, обеспечивающее работу модуля по прямому назначению, а именно устройства для суммирования, преобразования и распределения электроэнергии для подачи ее на собственные нужды и для электроснабжения внешних потребителей. Электротехническое оборудование морского исполнения для сухих отсеков включает, в частности, главный распределительный электрощит, распределительные щиты собственных нужд, трансформаторы собственных нужд, выходные трансформаторы, преобразователи, оборудование систем погружения-всплытия, воздуха высокого давления, вентиляции и охлаждения оборудования электротехнического отсека 5 (не показано).

Электротехнический отсек 5 электрически соединен с энергоблоками 3 и конвекторами 9 с помощью подводных кабель-каналов 16, которые проложены в трубах, закрепленных на платформе 1, между электротехническим отсеком 5 и указанными устройствами и снабжены с двух концов подводными электрическими разъемами. Электротехнический отсек 5 снабжен соответствующими входными сильноточными разъемами. Разъемное электрическое соединение позволяет осуществить быструю стыковку-растыковку с электротехническим отсеком 5 при монтаже в подводных условиях. Электротехнический отсек 5 снабжен как минимум одним общим выходным подводным сильноточным разъемом и подводным сильноточным кабелем для соединения с подводным распределительным устройством. Общий выходной кабель к подводному распределительному устройству обеспечивает универсальность подводного модуля, т.к. дает возможность подключения к подводному модулю потребителей различного типа после распределительного устройства.

На модуле установлено как минимум 4 энергоблока. Такое количество энергоблоков 3 позволяет повысить надежность подводного модуля, т.к. в процессе эксплуатации вышедшие из строя ядерные термоэлектрические установки могут заменяться по одной без вывода из действия модуля в целом. Для примера реализации на платформе 1 с обеих сторон от электротехнического отсека 5 расположено 5 посадочных мест 4 с каждой стороны, что дает разместить 10 энергоблоков 3. Десять ядерных термоэлектрических установок с установленной суммарной электрической мощностью до 10 МВт обеспечивают необходимую мощность подводного модуля для энергообеспечения комплекса подводно-подледных технических средств обустройства месторождений Арктического шельфа. Подводный модуль может быть выполнен с возможностью дистанционного управления с берегового пункта.

Устройство работает следующим образом.

После установки подводного модуля на дне осуществляют пуск ядерных термоэлектрических установок. Электрический ток заданных параметров вырабатывается вследствие прямого преобразования тепловой энергии в электрическую с использованием термоэлектрического метода преобразования. Контролируемый пуск реактора возможен при дистанционном или автоматическом управлении. В процессе работы поддержание заданных значений параметров ядерной установки обеспечивают регулированием температуры на выходе из активной зоны реактора. Подводный модуль выполнен с возможностью работы без присутствия персонала в автоматизированном режиме, при этом контроль за работой подводного модуля осуществляют с берегового пульта управления или с пульта управления на ледостойком судне обеспечения.

Дистанционный пуск ядерного реактора первого энергоблока 3 осуществляют в подводном положении из электротехнического отсека 5 по подводному кабелю, спущенному с судна обеспечения. Электронагрузку от термоэлектрического генератора первого энергоблока 3 направляют на пуск ядерного реактора второго энергоблока 3 через электротехнический отсек 5, используя электрооборудование для собственных нужд. Пуск второго энергоблока 3 осуществляют за счет электроэнергии, вырабатываемой первым введенным в действие энергоблоком 3 и далее следует последовательный пуск остальных энергоблоков. Ядерные термоэлектрические установки дают постоянный ток определенных параметров, который далее суммирует и преобразует электротехнический отсек 5. Прием электронагрузки осуществляют на главный распределительный щит электротехнического отсека 5. Передают выходной ток на подводное приемно-распределительное устройство и далее к подводным и надводным потребителям. Стационарный режим работы ядерных установок не зависит от мощности потребляемой электроэнергии. Регулирование электрической мощности в диапазоне от 0 до 100% осуществляют методом коротких замыканий, что исключает необходимость наличия балластных сопротивлений для отвода избытка вырабатываемой электроэнергии. После выработки ресурса возможна перезарядка энергоблока 3.

Для передачи тепла от реактора к термоэлектрическим генераторам и отвода тепла от него в окружающую среду используют естественную циркуляцию теплоносителя во всех контурах. В случае повышения температуры воды у поверхности дна температурный датчик срабатывает и через электротехнический отсек 5 включаются конвекторы 9. Количество энергоблоков 3 в подводном модуле подбирается таким образом, чтобы при допустимом повышении электрической мощности, вырабатываемой каждым энергоблоком 3, один из них можно было бы расхолодить и заменить новым. Таким образом, без остановки подводного модуля и без прекращения подачи электропитания от него потребителям осуществляют плановую замену энергоблока 3.

Наружные работы осуществляют с помощью обитаемых и необитаемых подводных аппаратов. Обслуживание электротехнического отсека осуществляют с помощью обитаемого подводного аппарата и персонала. Для удобства работы аппаратов на конструкциях подводного модуля могут быть установлены дистанционно управляемые подводные светильники.

Безопасность ядерной термоэлектрической установки в различных типах аварийных ситуаций обеспечивается надежным глушением активной зоны реактора с глубиной подкритичности, исключающей возникновение неконтролируемой цепной реакции деления при снижении температуры, и наличием эффективного теплоотвода от активной зоны при нормальных и аварийных режимах работы, обеспечивающего полное расхолаживание и поддержание установки в безопасном состоянии, а также наличием защитных конструкций на посадочных местах 4 платформы 1.

Таким образом, изобретение позволяет производить электрическую энергию и обеспечивает упрощение конструкции, модульный принцип построения конструкции, повышение надежности работы и длительный срок службы подводного модуля.

1. Подводный модуль для производства электрической энергии, включающий средство, в котором размещены электрические энергоблоки, включающие ядерные реакторы, связанные со средствами производства электрической энергии, электрические кабели, опорные средства, отличающийся тем, что энергоблоки размещены на подводной несущей проницаемой платформе, выполненной с возможностью ее стационарной установки на дне на вертикальных опорах и включающей посадочные места для энергоблоков с направляющими устройствами и средствами защиты и конвекторы, электрически разъемно соединенные с электротехническим отсеком в виде прочного корпуса с электротехническим оборудованием, который установлен за счет его отрицательной плавучести на центральной продольной оси платформы и снабжен средствами балластировки, люк-шлюзом, комингс-площадкой, входными и как минимум одним выходным, сильноточными разъемами, при этом энергоблоки выполнены в виде подводных ядерных термоэлектрических установок и состыкованы с подводной платформой в посадочных местах по обе стороны вдоль электротехнического отсека разъемными механическими и электрическими соединениями.

2. Подводный модуль по п. 1, отличающийся тем, что энергоблоки, платформа и электротехнический отсек выполнены с возможностью их отдельной транспортировки, погружения и установки.

3. Подводный модуль по п. 1, отличающийся тем, что энергоблоки, платформа и электротехнический отсек снабжены подъемными рымами.

4. Подводный модуль по п. 1, отличающийся тем, что на платформе установлено как минимум четыре энергоблока.

5. Подводный модуль по п. 1, отличающийся тем, что подводная ядерная термоэлектрическая установка выполнена в виде расположенного в газоплотной защитной оболочке легководного ядерного реактора и термоэлектрических блоков, равномерно расположенных вокруг реактора и состоящих из корпуса с размещенными в нем термоэлектрическими модулями.

6. Подводный модуль по п. 1, отличающийся тем, что вертикальные опоры выполнены с возможностью стационарной установки платформы над донным грунтом на расстоянии не менее 3,5 м.

7. Подводный модуль по п. 6, отличающийся тем, что стационарные вертикальные опоры установлены по периметру платформы и выполнены в виде трубчатой конструкции с возможностью завинчивания в грунт или в виде вакуумных свай.

8. Подводный модуль по п. 1, отличающийся тем, что посадочное место выполнено с возможностью быстрой стыковки-растыковки механического соединения энергоблоков с платформой.

9. Подводный модуль по п. 8, отличающийся тем, что посадочное место снабжено соединительным устройством пружинно-рычажного и электромагнитного типа.

10. Подводный модуль по п. 1, отличающийся тем, что посадочное место выполнено с возможностью быстрой стыковки-растыковки электрического соединения энергоблоков с электротехническим отсеком.

11. Подводный модуль по п. 10, отличающийся тем, что посадочное место снабжено сильноточным разъемом, соединенным с подводным кабель-каналом, проложенным в трубе, закрепленной на платформе.

12. Подводный модуль по п. 1, отличающийся тем, что на платформе закреплены подводные кабели.

13. Подводный модуль по п. 1, отличающийся тем, что прочный корпус электротехнического отсека выполнен цилиндрическим с полусферическими концевыми переборками.

14. Подводный модуль по п. 1, отличающийся тем, что электротехнический отсек снабжен средствами балластировки в виде расположенных в его нижней части уравнительно-балластных цистерн и баллона воздуха высокого давления в его верхней части.

15. Подводный модуль по п. 1, отличающийся тем, что конвекторы выполнены в виде подводных винтов, установленных в горизонтальной плоскости платформы между энергоблоками.

16. Подводный модуль по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью дистанционного управления с берегового пункта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к атомной энергетике и предназначено для использования на паротурбинных установках АЭС двухконтурного типа с водо-водяными энергетическими реакторами.

Способ относится к области создания атомных электростанций (АЭС). Способ строительства атомных электростанций с подземным размещением ядерного реактора включает размещение ядерного реактора в подземной шахте.

Изобретение относится к малым атомным станциям. Система с ядерным реактором на быстрых нейтронах включает в себя реактор с бассейном реактора.

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к реакторам малой и особо малой мощности. Ядерный реактор содержит корпус с отражателем.

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано в энергетических установках с жидкометаллическими свинецсодержащими теплоносителями, в частности в реакторах на быстрых нейтронах.

Изобретение относится к циклу преобразования энергии для пара, генерируемого реактором на быстрых нейтронах с натриевым охлаждением. Цикл имеет первую стадию, на которой первое расширение пара, выходящего из парогенератора, связанного с реактором, осуществляется для приведения пара из исходного состояния «цикла ископаемого топлива» в промежуточное состояние, с температурой и давлением упомянутого пара, соответствующим исходному состоянию «ядерного цикла», вторую стадию, на которой второе расширение пара из промежуточного состояния осуществляется до получения пара в первом влажном состоянии, расположенном ниже кривой насыщения пара, третью стадию, на которой пар подвергают сушке и перегреву, и четвертую стадию, на которой осуществляется третье расширение пара для его приведения из перегретого состояния во второе влажное состояние.

Изобретение относится к очистке газовой среды от водорода. Система очистки имеет дожигатель водорода, состоящий из корпуса, имеющего отверстия для подвода и отвода газовой среды, и кислородосодержащего наполнителя, например, в виде оксида металла, размещенного в корпусе, подводящий и отводящий трубопроводы, запорную арматуру, установленную на подводящем трубопроводе с обеспечением возможности управления подачей газовой среды, содержащей водород, и запорную арматуру, установленную на подводящем трубопроводе с обеспечением возможности управления подачей газовой среды, содержащей кислород.

Изобретение относится к ядерной технике и предназначено для использования в энергетических установках с реактором на быстрых нейтронах c теплоносителем в виде свинца или его сплава.

Изобретение относится к космическим аппаратам (КА), может быть использовано для обеспечения отведения на заданное расстояние ядерной энергетической установки (ЯЭУ) от приборно-агрегатного отсека КА.

Изобретение относится к способам эксплуатация АЭС. В пиковые часы электрической нагрузки газотурбинная установка вырабатывает дополнительную электроэнергию, в котле-утилизаторе генерируется пар, перегреваемый в пароводородном перегревателе и направляемый в дополнительную паровую турбину, также вырабатывающую дополнительную электроэнергию.

Изобретение относится к средствам оборудования амфибийных транспортных средств. Плавсредство представляет собой водоизмещающий несамоходный корпус с обтекаемой формой и габаритами, выбранными из условия оптимального снижения гидродинамического сопротивления.

Изобретение относится к области судостроения и судоходства в сложных штормовых и ледовых условиях плавания. Объектом изобретения является всепогодный морской спасатель - научно-исследовательское судно, создаваемое с ориентацией на всесезонное и всепогодное мореходство в дальневосточных морях России.

Изобретение относится к области судостроения и судоходства в сложных и штормовых условиях мореходства на дальних океанских линиях. Объектом изобретения является универсальное транспортное судно для условий всесезонного и всепогодного мореходства в дальневосточных морях России, способного к всесезонному и всепогодному обслуживанию не обустроенных морских и океанских коммуникаций на Дальнем Востоке и в полярных регионах России.

Изобретение относится к области добычи сжиженного природного газа на шельфе арктических морей и может быть использовано для накопления, хранения и выдачи сжиженного природного газа (СПГ).
Изобретение относится к области судостроения, в частности к надводным научно-исследовательским судам. Предложено научно-исследовательское ледокольное судно для проведения сейсморазведки по 3D технологии вне зависимости от ледовых условий, имеющее корпус, в котором размещается сейсмическое оборудование, а также шахту для выпуска и укладки на дно донной сейсмической косы.

Изобретение относится к области удаленной беспилотной доставки технических средств, оборудования, машин, механизмов, конструкций и материалов к месту проведения работ по суше, под водой и над водой и может быть использовано в военных и гражданских целях.

Изобретение относится к судостроению и относится к устройствам хранения летательных аппаратов на борту судна. Выдвижной ангар состоит из П-образной стальной объемной конструкции и привода.

Изобретение относится к судостроению, а именно к тримаранам, полимаранам, и катамаранам. Многокорпусное судно состоит из двух или более корпусов и балок между ними.

Группа изобретений относится к области добычи углеводородов в арктических условиях. Мобильная буровая установка содержит верхний элемент, на котором расположена буровая вышка и который выполнен с возможностью транспортировки на плаву для перемещения к различным буровым площадкам и с возможностью разъемного соединения с башенным элементом, расположенным на базовом элементе фундаментного элемента.

Изобретение относится к области спортивного и развлекательного инвентаря. Серфинг с ластообразным движителем содержит корпус и смонтированный на нем ластообразный движитель, который расположен вертикально и одним своим концом прикреплен к стержню.
Изобретение относится к автоматизированным системам мониторинга водных акваторий и предназначено для проведения контроля экологического состояния водной среды. Морское патрульное судно для экологического контроля территориальных вод, континентального шельфа и исключительной экономической зоны выполнено в виде летательного аппарата с реализацией режимов полета у экрана, вне экрана и в водоизмещающем режиме. В состав измерительной аппаратуры введены автоматическая метеорологическая станция, радиовысотомер малых высот с функциями измерения параметров волнения, лазерный сканер, лазерный батиметр, аппаратура для выполнения видеосъемки и радиолокационной съемки, подводный осмотровый аппарат, телеуправляемый подводный аппарат. Морское патрульное судно также оснащено навигационным комплексом, системой прямого геопозиционирования, аварийно-спасательными средствами, включающими спасательные надувные плоты, подводный водолазный комплекс. Достигается повышение достоверности получения измеряемых параметров окружающей среды с одновременным повышением оперативности в получении исходной информации в регионе проводимых исследований.
Наверх