Аварийная система подачи раствора борной кислоты в активную зону реактора аэс

Изобретение относится к атомной энергетике. Аварийная система подачи раствора борной кислоты в активную зону реактора АЭС содержит бак запаса с раствором борной кислоты, трубопроводы, аварийный питающий насос, всасывающий трубопровод, соединяющий всас насоса с баком системы и штатными станционными баками запаса раствора борной кислоты, напорный трубопровод, соединенный со штатным трубопроводом подачи раствора борной кислоты в активную зону реактора, трубопроводы рециркуляции, перелива и дренажа и заполнения бака, трубопроводы системы снабжены регулировочной, запорно-отсечной и контрольно-измерительной аппаратурой. Система снабжена автономным источником борной кислоты и автономным трубопроводом подачи раствора борной кислоты в активную зону реактора, один конец которого подсоединен к напорному трубопроводу непосредственно перед реактором, а другой - к автономному источнику борной кислоты через присоединительное устройство и автономный питающий насос. Изобретение позволяет обеспечить стояночную концентрацию борной кислоты в первом контуре при авариях с полным обесточиванием. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к атомной энергетике, областью его применения являются реакторные установки (РУ) водо-водяного типа энергоблоков атомных электростанций (АЭС), и оно может быть использовано в качестве системы аварийного охлаждения реактора при запроектных авариях, связанных с полным обесточиванием АЭС, и авариях с потерей конечного поглотителя (внешнего отвода тепла).

Известна аварийная система питания охлаждающей водой реактора, основанная на принципе выполнения естественной циркуляции резервная система и система охлаждения тепла послераспада для реактора (см. DE 2521269 A, G21C 15/18, опубл. 1976 г.). Описанная в этом источнике аварийная система питания содержит резервный контур и контур охлаждения тепла послераспада для реактора, охлаждаемого водой под давлением. В контуре расположен охладитель тепла послераспада с включенным параллельно нему резервуаром борной кислоты, перед которыми включена параллельная схема из насоса и закрываемого заслонкой трубопровода. Насосом при неповрежденном первичном контуре охлаждения вода прокачивается через охладитель тепла послераспада. В случае аварии заслонка открывается, и возникает естественная циркуляция через охладитель тепла послераспада. Для уменьшения реактивности первичного охлаждающего средства путем открытия соответствующих вентилей перед резервуаром борной кислоты может подключаться насос, за счет чего делается возможным запитывание борной кислоты в первичный контур охлаждения. После резервуара борной кислоты и охладителя тепла послераспада включен один единственный общий дроссель с регулируемым сечением пропускания. Такие системы естественной циркуляции являются сложными и вряд ли могут быть приспособлены к различным случаям повреждений.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является аварийная система питания и борирования для реактора, охлаждаемого водой под давлением (см. RU 2150153, G21C 15/18, G21C 9/00, опубл. 2000 г.), включающая штатные резервуары запаса раствора борной кислоты, трубопроводы с аварийными питающими насосами подачи концентрированного раствора борной кислоты от штатных источников в активную зону реактора, систему подпитки емкостей водой, обратные клапаны, запорные и дросселирующие устройства, задвижки.

Недостатком данной системы является то, что действие системы питания и подачи раствора борной кислоты для активной зоны реакторов ограничено по времени. Время действия этой системы определяется запасом, который имеется в штатных источниках запаса раствора борной кислоты.

Если при обесточивании АЭС произойдет задержка в прекращении цепной реакции или цепная реакция будет вообще прервана, в случае полного обесточивания АЭС и/или потеряна возможность расхолаживания штатными системами (в случае землетрясения, смерча или других сильных разрушающих факторов), тепло, выделяемое в активной зоне, не будет отведено - произойдет расплавление активной зоны со всеми вытекающими из этого последствиями.

Исходя из известных систем для ограничения повреждений при аварии реактора, охлаждаемого водой под давлением, в основе изобретения лежит задача такого выполнения аварийной системы охлаждения активной зоны реакторной установки (РУ) АЭС с учетом обычного в конструкции реакторов резервирования, чтобы с небольшими затратами могла достигаться дополнительная надежность и вводимое количество охлаждающей воды могло согласовываться с ходом аварии.

В основу изобретения поставлена задача создания системы аварийного охлаждения активной зоны (первого контура) реактора путем подачи концентрированного раствора борной кислоты от автономных источников в активную зону, конструкция которой позволяет обеспечение стояночной концентрации борной кислоты в первом контуре РУ при авариях с полным обесточиванием, когда отсутствует возможность подачи раствора борной кислоты штатными системами, а также при авариях с потерей конечного поглотителя тепла (всех систем охлаждения) и невозможности расхолаживания через парогенераторы.

В качестве решения задачи предлагается аварийная система подачи раствора борной кислоты в активную зону реактора АЭС, содержащая бак запаса с раствором борной кислоты, трубопроводы заполнения бака от штатных систем АЭС, аварийный питающий насос, всасывающий трубопровод, соединяющий всас насоса с баком системы и штатными станционными баками запаса раствора борной кислоты, напорный трубопровод, соединенный со штатным трубопроводом подачи раствора борной кислоты в активную зону РУ, трубопроводы рециркуляции, перелива и дренажа и заполнения бака, трубопроводы системы снабжены регулировочной, запорно-отсечной и контрольно-измерительной аппаратурой, согласно изобретению, система снабжена автономным источником борной кислоты и автономным трубопроводом подачи концентрированного раствора борной кислоты в активную зону реактора, один конец которого подсоединен к напорному трубопроводу непосредственно перед реактором, а другой - к автономному источнику борной кислоты через присоединительное устройство и питающий насос.

Также согласно изобретению в качестве автономного питающего насоса применена мотопомпа, присоединенная к внешним автономным источникам борной кислоты.

Также согласно изобретению в качестве соединительного устройства мотопомпы и внешних автономных источников борной кислоты применены армированные рукава.

Также согласно изобретению в качестве присоединительного устройства применен гибкий соединительный трубопровод с приспособлением для быстрого присоединения.

Введение указанных отличий позволяет с небольшими затратами достигнуть дополнительной надежности АЭС при запроектных авариях, согласуя вводимое количество охлаждающей воды с ходом аварии.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, где изображена система аварийного охлаждения активной зоны РУ АЭС.

Аварийная система подачи раствора борной кислоты в активную зону реактора АЭС содержит бак 1 запаса концентрированного раствора борной кислоты, аварийный питающий насос 2, всасывающий 3, напорный 4 трубопроводы. Насос 2 оснащен трубопроводом 5 рециркуляции с запорной арматурой 6 и дросселем 7, снижающим давление в трубопроводе. На напоре и всасе насоса 2 установлены манометры 8. Бак 1 оснащен датчиком уровня 9, трубопроводом перелива и дренажа 10 с запорной арматурой 11, 12. Трубопроводы перелива и дренажа 10 подсоединены к трубопроводам 13 общестанционной системы бакового хозяйства. Всасывающий трубопровод 3 соединяет всас насоса 2 с баком 1, а также штатными станционными баками запаса раствора борной кислоты. Всас насоса 2 отделен от баков запорной арматурой 15 и 16. Напорный трубопровод 4 через обратный клапан 17, двойную запорную арматуру 18, 19 и заслонку 20 между ними соединен со штатным трубопроводом 21 подачи раствора борной кислоты в первый контур РУ на АЭС. Автономный трубопровод 22 подачи концентрированного раствора борной кислоты в первый контур РУ на АЭС с двойной запорной арматурой 23, 24 и заслонкой 25 между ними подсоединен одним концом к напорному трубопроводу 4 путем врезки в него, а другим через присоединительное устройство 26 и автономный питающий насос 34, в качестве которого применена мотопомпа, соединен с автономным источником 35 с раствором борной кислоты. В качестве соединительного устройства мотопомпы 34 и автономного источника применены армированные рукава, а в качестве присоединительного устройства применен гибкий соединительный трубопровод с приспособлениями для быстрого присоединения. Автономный трубопровод 22 оснащен запорной арматурой 27, 28 для удаления воздуха и трубопроводом дренажа 29 с запорной арматурой 30. Баки штатного запаса (на чертеже не показаны) соединены трубопроводом 39, трубопроводом 36 с запорной арматурой 16 и 31 с всасывающим 2 трубопроводом перед насосом 2. Для удаления воздуха из системы установлены воздушники 37, 38.

Заполнение системы - бака 1 осуществляется из системы подготовки борного концентрата и свежей борной кислоты, через трубопровод 39, далее по трубопроводам 36 при открытой арматуре 31, 16.

Дренирование бака 1 при необходимости осуществляется через запорную арматуру 32 и обратный клапан 33 в штатный бак запаса борной кислоты 14.

Для предотвращения кристаллизации борной кислоты в баке 1 в системе предусмотрена рециркуляция борной кислоты путем включения штатного станционного насоса малой мощности по следующей схеме. Открывается арматура 11, 12, включается штатный станционный насос и раствор борной кислоты от насоса через трубопроводы 13 бакового хозяйства, арматуру 12, бак 1, арматуру 11 и далее на всас насоса циркулирует по замкнутому контуру, обеспечивая при этом перемешивание борной кислоты в баке 1 системы.

При возникновении сигнала о том, что произошло полное обесточивание АЭС и/или потеряна возможность расхолаживания штатными системами (в результате землетрясения, смерча или других сильных разрушающих факторов), по сигналу оператора система подачи концентрированного раствора борной кислоты в первый контур РУ на АЭС вводится в работу.

Аварийная система подачи раствора борной кислоты в активную зону реактора АЭС работает следующим образом.

Перед пуском вся арматура системы находится в закрытом состоянии. По сигналу запуска системы заглушка 20 переводится в положение открыто, арматура 15 на трубопроводе 3 всаса, арматура 6 на трубопроводе 5 рециркуляции, воздушники 37 и арматура 18 на напорном 4 трубопроводе открываются. Вода из бака 1 заполняет всасывающие 3 и напорные 4 трубопроводы до арматуры 19, при этом воздух удаляется из системы через воздушники 37. После заполнения тракта воздушники 37 закрываются и включается насос 2, при этом циркуляция раствора осуществляется через трубопровод 5 рециркуляции и установленный на нем дроссель 7, который обеспечивает положение рабочей точки насоса 2, в рабочей зоне Q-H характеристики. При достижении показания на манометре 8 значения 18-20 МПа оператор открывает на напорном трубопроводе 4 арматуру 19 и закрывает арматуру 6 на трубопроводе циркуляции 5, после чего осуществляется подача раствора борной кислоты в первый контур РУ. Подача раствора осуществляется до тех пор, пока значение на уровнемере 9 не достигнет минимума, что свидетельствует об опорожнении бака 1. По сигналу уровнемера оператор закрывает арматуру 19 и отключает насос 2. На данном этапе работа системы может быть закончена и считается выполненной, так как объема закаченного раствора борной кислоты, поданного из бака 1 в первый контур РУ, достаточно для достижения стояночной концентрации борной кислоты в первом контуре РУ.

Далее происходит подключение других систем, призванных расхолодить РУ через второй контур, однако в случае невозможности их работы система подачи концентрированного раствора борной кислоты от автономных источников в первый контур может быть также задействована в процессе расхолаживания РУ следующим образом.

Поскольку бак 1 пуст, арматура 15 закрывается, открывается воздушник 38, трубопровод 36 заполняется борной кислотой, поступающей из баков штатного запаса борной кислоты на АЭС по трубопроводу 39 борного концентрата и свежей борной кислоты. После заполнения трубопровода 36 воздушник 38 закрывается и открывается арматура 16.

Учитывая, что к этому моменту система отработала по первому этапу работы и трубопроводы находятся в заполненном состоянии, для подачи раствора борной кислоты в первый контур РУ достаточно запустить насос 2 и при достижении давления на манометре 8 требуемого в данный момент времени значения открыть арматуру 19. В дальнейшем требуется контролировать работу насоса 2 по манометру 8 и уровнемерам в баках штатного запаса борной кислоты, после их опорожнения необходимо закрыть арматуру 19 и отключить насос 2.

Если запасов штатных баков раствора борной кислоты оказывается недостаточно для полного расхолаживания РУ, то в системе предусмотрена возможность подключения внешнего автономного источника 35 и автономного питающего насоса - мотопомпы 34 для осуществления окончательного расхолаживания РУ. Для этого необходимо заранее (при приближении к уровню опустошения баков штатного запаса борной кислоты) осуществить подготовку мотопомпы 34 и емкости автономного источника 35 борной кислоты (любые имеющиеся и подвезенные на станцию емкости), соединить их между собой армированными рукавами и подключить всю эту конструкцию к присоединительному устройству системы 26.

Для работы автономной системы открыть арматуру 23, заглушку 25 и через воздушники 27, 28 провести газоудаление из трубопроводов, после чего закрыть воздушники 27, 28. Система подготовлена к пуску и может быть запущена путем включения насоса - мотопомп 34 и открытия арматуры 24.

Использование предложенной системы аварийного охлаждения активной зоны реактора АЭС позволяет обеспечить подачу раствора борной кислоты на всех возможных аварийных режимах работы, что существенно повышает надежность и безопасность эксплуатации без повышения металлоемкости и энергоемкости вспомогательного оборудования АЭС.

1. Аварийная система подачи раствора борной кислоты в активную зону реактора АЭС, содержащая бак запаса с раствором борной кислоты, трубопроводы заполнения бака от штатных систем АЭС, аварийный питающий насос, всасывающий трубопровод, соединяющий всас насоса с баком системы и штатными станционными баками запаса раствора борной кислоты, напорный трубопровод, соединенный со штатным трубопроводом подачи раствора борной кислоты в активную зону реактора, трубопроводы рециркуляции, перелива и дренажа и заполнения бака, трубопроводы системы снабжены регулировочной, запорно-отсечной и контрольно-измерительной аппаратурой, отличающаяся тем, что система снабжена автономным источником борной кислоты и автономным трубопроводом подачи раствора борной кислоты в активную зону реактора, один конец которого подсоединен к напорному трубопроводу непосредственно перед реактором, а другой - к автономному источнику борной кислоты через присоединительное устройство и автономный питающий насос.

2. Аварийная система подачи раствора борной кислоты в активную зону реактора АЭС по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве автономного питающего насоса применена мотопомпа, присоединенная к внешним автономным источникам борной кислоты.

3. Аварийная система подачи раствора борной кислоты в активную зону реактора АЭС по п. 2, отличающаяся тем, что в качестве соединительного устройства мотопомпы и внешних автономных источников борной кислоты применены армированные рукава.

4. Аварийная система подачи раствора борной кислоты в активную зону реактора АЭС по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве присоединительного устройства применен гибкий соединительный трубопровод с приспособлением для быстрого присоединения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к судовой (корабельной) атомной энергетике. Устройство снижения аварийного давления и локализации последствий аварии в защитной оболочке при разгерметизации первого контура судовой (корабельной) атомной энергетической установки размещено в защитной оболочке реакторного блока, содержащего реакторное, аппаратное помещения и барботер с бассейном и свободным газовым объемом.

Изобретение относится к способам отвода остаточного тепловыделения реактора в условиях полного обесточивания АЭС. Дополнительная ПТУ 2 продолжает генерировать электроэнергию на собственные нужды станции, используя пар, получаемый в парогенераторе за счет энергии остаточного тепловыделения реактора.

Изобретение относится к АЭС подводного базирования. Модуль (12) в виде удлиненного цилиндрического кессона содержит блок производства электроэнергии, содержащий кипящий ядерный реактор (30), связанный со средствами (37) производства электрической энергии, соединенными при помощи электрических кабелей (6) с внешним пунктом (7) распределения электрической энергии.

Изобретение относится к энергетическим модулям подводного базирования. Модуль содержит удлиненный цилиндрический кессон, в который интегрирован блок производства электроэнергии (12) с кипящим ядерным реактором (30).

Изобретение относится к средствам локализации тяжелой аварии атомного реактора. Прочность конструкции полотна (6) основания ядерного реактора, смонтированного на несущей решетке (7) основания ядерного реактора, не превышает прочность верхней и боковых конструкций ядерного реактора.

Изобретение относится к подводным модулям для производства электрической энергии. Модуль содержит удлиненный цилиндрический кессон (12), в который интегрирован электрический энергоблок, содержащий кипящий ядерный реактор (30), связанный со средством (37) производства электрической энергии, соединенный при помощи электрических кабелей (6) с внешним пунктом (7) распределения электрической энергии.

Изобретение относится к способам повышения маневренности и безопасности АЭС. В эксплуатационном режиме в период ночного провала электрической нагрузки, газотурбинная установка (ГТУ) 12 отключается, дополнительная паротурбинная установка 17 работает на пониженном режиме за счет незначительного снижения расхода свежего пара на основную турбоустановку 1.

Изобретение относится к расхолаживанию водоохлаждаемого реактора при полном обесточивании. Пар, получаемый в парогенераторе за счет энергии остаточного тепловыделения активной зоны, через быстродействующую редукционную установку направляется в дополнительную паротурбинную установку 17, в которой вырабатывает необходимую электроэнергию для электроснабжения собственных нужд станции.

Изобретение относится к системам локализации аварии на АЭС для улавливания кориума. В расположенной ниже корпуса реактора и предназначенной для охлаждающей жидкости камере установлено средство для приема расплава, выполненное в виде вертикальных труб.

Изобретения относится к ядерной технике, в частности к средствам обеспечения безопасности при хранении отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) реактора ВВЭР-1000 в бассейнах выдержки, и предназначено для охлаждения чехлов с ОТВС и строительных конструкций при запроектной аварии, вызванной осушением бассейнов выдержки.

Изобретение относится к области атомной энергетики, к системам очистки и расхолаживания теплоносителя первого контура ядерного реактора. Система очистки и расхолаживания теплоносителя представляет собой циркуляционный контур, включающий корпус реактора с патрубками отбора и возврата теплоносителя, теплообменник, фильтр, циркуляционный насос. Система дополнительно снабжена циркуляционным устройством, выполненным в виде двух пар труб, снабженных клапаном каждая. Нижний конец одной трубы первой пары соединен с патрубком отбора теплоносителя в корпусе реактора. Верхний конец соединен с внутренним объемом двухпозиционного клапана перед золотником. Нижний конец второй трубы соединен с внутренней полостью корпуса реактора, а верхний конец – с внутренним объемом клапана за золотником. Нижний конец одной трубы второй пары соединен с патрубком возврата теплоносителя в корпусе реактора. Верхний конец – с внутренним объемом клапана перед золотником, нижний конец другой трубы соединен с внутренней полостью корпуса реактора, а верхний конец – с внутренним объемом клапана за золотником. Изобретение обеспечивает непрерывную работу системы очистки и расхолаживания теплоносителя при пониженном уровне теплоносителя в корпусе реактора 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Система пассивного отвода тепла относится к области атомной энергетики, предназначена для отвода остаточных тепловыделений от реакторной установки и может быть использована в системах пассивного расхолаживания реакторных установок без потребления внешних источников энергии. Система пассивного отвода тепла содержит контур теплоносителя, герметичную емкость с запасом воды с размещенным в ней теплообменником, пароводяной инжектор, размещенный выше уровня воды в герметичной емкости и соединенный подводящей паровой веткой с паровым объемом герметичной емкости и отводящей веткой с водным объемом герметичной емкости, а также водяной теплообменник, размещенный ниже герметичной емкости и подключенный отводящей веткой к пароводяному инжектору. Технический результат - создание системы пассивного отвода тепла, позволяющей обеспечить надежный отвод остаточных тепловыделений в пассивном режиме неограниченное время и исключающей возможность потери запасов воды в герметичной емкости. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к арматуростроению. Блок управления системой пассивной защиты трубопроводов содержит емкость, соединенную с защищаемым трубопроводом, и обратный клапан. Емкость, соединенная с защищаемым трубопроводом, разделена подвижно герметично на две полости, одна соединена с защищаемым трубопроводом. Другая двумя линиями с емкостью гидроаккумулятора с изменяемым объемом, выполняющей роль дренажа. Одна линия соединена напрямую через обратный клапан, а вторая линия через механизм управления и гидропривод трубопроводной арматуры, через гидроцилиндр гидроаккумулятора, образуя при этом замкнутый контур, заполненный рабочей жидкостью. Изобретение позволяет повысить надежность работы блока управления системой пассивной защиты трубопроводов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к энергетическому оборудованию подводных лодок. Система состоит из установленного на корпусе на виброизолирующей системе (5) ядерного реактора (1), трубопроводов (2), корпуса (4), забортного теплообменника (3), датчиков вибрации (6), датчиков динамической силы (10), исполнительных устройств (9), усилителей мощности (8), системы управления (7). Исполнительные устройства по сигналам датчиков компенсируют динамические силы трубопроводов аварийной системы. Виброизолирующая система содержит нижнюю и верхнюю опорные пластины. Между пластинами коаксиально и концентрично установлены наружная с правым и внутренняя с левым углами подъема витков пружины. Нижняя опорная пластина является основанием, на котором нижние фланцы пружин жестко закреплены. Между верхней опорной пластиной и верхним фланцем внутренней пружины расположен демпфер сухого трения. Демпфер состоит из двух соприкасающихся между собой цилиндрических дисков. Нижний диск жестко связан с верхним фланцем внутренней пружины. Верхний диск жестко связан с верхней опорной пластиной. На обращенных друг к другу поверхностях дисков выполнены концентричные диаметральные канавки и входящие в них выступы. Достигается повышение эффективности виброизоляции ядерного реактора по линии трубопроводов аварийной системы расхолаживания. 2 ил.

Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано в системах аварийного отвода тепла, имеющих в своем составе замкнутый контур естественной циркуляции. Система аварийного отвода тепла содержит теплообменник-нагреватель и теплообменник-охладитель, соединенные друг с другом подъемной и опускной ветками, емкость с запасом воды, соединенную трубопроводом с опускной веткой. Система дополнительно снабжена емкостью для сбора неконденсирующихся газов, которая подключена к опускной ветке между теплообменником-охладителем и емкостью с запасом воды. Между емкостью с запасом воды и емкостью для сбора неконденсирующихся газов установлен обратный клапан, а между последним и теплообменником-охладителем - управляемая арматура. Изобретение позволяет повысить надежность системы и безопасность реакторной установки при авариях с потерей теплоносителя. 1 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике. Аварийная система подачи раствора борной кислоты в активную зону реактора АЭС содержит бак запаса с раствором борной кислоты, трубопроводы, аварийный питающий насос, всасывающий трубопровод, соединяющий всас насоса с баком системы и штатными станционными баками запаса раствора борной кислоты, напорный трубопровод, соединенный со штатным трубопроводом подачи раствора борной кислоты в активную зону реактора, трубопроводы рециркуляции, перелива и дренажа и заполнения бака, трубопроводы системы снабжены регулировочной, запорно-отсечной и контрольно-измерительной аппаратурой. Система снабжена автономным источником борной кислоты и автономным трубопроводом подачи раствора борной кислоты в активную зону реактора, один конец которого подсоединен к напорному трубопроводу непосредственно перед реактором, а другой - к автономному источнику борной кислоты через присоединительное устройство и автономный питающий насос. Изобретение позволяет обеспечить стояночную концентрацию борной кислоты в первом контуре при авариях с полным обесточиванием. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх