Система аварийного отвода тепла

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.

 

Техническое решение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано в системах аварийного отвода тепла, имеющих в своем составе замкнутый контур естественной циркуляции.

Известна система аварийного расхолаживания (САР) ядерных реакторов, в которой отвод остаточных тепловыделений от активной зоны к запасу воды осуществляется через промежуточный контур, причем избыточное давление в промежуточном контуре поддерживается с помощью компенсационного баллона с газом, а остаточные тепловыделения отводятся последовательно через ВТК и ТКИ. Замерзание ВТК в режиме ожидания предотвращается осушением промежуточного контура. (См., например, патент №52245, RU от 12.07.2005, опубл. 10.03.2006)

Недостатком такой системы является ограниченный диапазон работы по температуре 1 контура, при котором система работает эффективно в двухфазном режиме циркуляции промежуточного контура. При понижении температуры 1 контура система аварийного расхолаживания переходит в низкоэффективный режим однофазной циркуляции. При этом газ, имеющийся в промежуточном контуре, собирается в верхней части контура и разрывает циркуляцию, полностью прекращая теплоотвод.

Известна система пассивного отвода тепла (СПОТ) ядерных установок, в которой отвод остаточных тепловыделении осуществляется через промежуточный контур в атмосферный воздух через воздушный теплообменник конденсатор (ВТК). Причем во время нормальной работы ядерной установки, для предотвращения попадания холодного воздуха в ВТК через неплотности, организуется естественная циркуляция в промежуточном контуре, которая предотвращает замерзание ВТК. (См., например, патент №2002320, RU от 16.05.1991, опубл. 30.10.1993)

Недостатком такой системы является то, что ВТК имеет большие габариты, а так же то, что из-за протечек в промежуточном контуре во время нормальной работы ядерной установки тратится энергия, запасенная в активной зоне. Причем данная СПОТ не применима для ядерных установок с прямоточными парогенераторами в связи с тем, что из-за большого гидравлического сопротивления прямоточного парогенератора, превышающего движущий напор промежуточного контура, невозможно организовать естественную циркуляцию в промежуточном контуре при нормальной работе ядерной установки.

Наиболее близким техническим решением является система аварийного расхолаживания, содержащая паровую и водяную ветки, теплообменник конденсатор-испаритель, прямоточный парогенератор, емкость запаса воды и воздушный теплообменник конденсатор, подключенный параллельно паровой ветке системы. (См., например, патент №109898, RU от 16.05.1991, опубл. 27.10.2011)

Недостатком такой системы является необходимость ее заполнения конденсатом по верхнюю точку паропровода в режиме ожидания, в результате чего возможно замерзание системы и разрушение оборудования.

Технической задачей является создание системы аварийного отвода тепла пассивного принципа действия, которая исключает замерзание оборудования системы в режиме ожидания и упрощает технологическое обслуживание системы за счет исходного заполнения системы воздухом.

Решение поставленной задачи позволяет повысить надежность системы и безопасность реакторной установки при авариях с потерей теплоносителя.

Задача решается тем, что система аварийного отвода тепла, содержащая теплообменник-нагреватель и теплообменник-охладитель, соединенные друг с другом подъемной и опускной ветками, емкость с запасом воды, соединенную трубопроводом с опускной веткой, дополнительно снабжена емкостью для сбора неконденсирующихся газов, которая подключена к опускной ветке между теплообменником-охладителем и емкостью с запасом воды, причем между емкостью с запасом воды и емкостью для сбора неконденсирующихся газов установлен обратный клапан, а между последним и теплообменником-конденсатором - управляемая арматура.

Введение емкости для сбора неконденсирующихся газов позволяет использовать исходно осушенный теплообменник-охладитель, то есть система заполнена воздухом, что предотвращает замерзание системы при низких температурах. Кроме того, упрощается технологическое обслуживание системы за счет исключения дополнительного оборудования, обеспечивающего не замерзание водяного теплообменника.

На фигуре схематично показана система аварийного отвода тепла.

В состав системы входят:

теплообменник-нагреватель 1, теплообменник-охладитель 2, емкость с запасом воды 3, емкость для сбора неконденсирующихся газов 4, которая подключена к опускной ветке 5 циркуляционного контура системы между теплообменником-охладителем 2 и емкостью с запасом воды 3, управляемая арматура 6 и 7, установленная между теплообменником-охладителем 2 и обратным клапаном 8.

Система аварийного отвода тепла (САОТ) работает следующим образом.

В исходном состоянии система заполнена воздухом.

Ввод САОТ обеспечивается за счет подключения теплообменника-охладителя 2 к теплообменнику-нагревателю 1, емкости для сбора неконденсирующихся газов 4 к циркуляционному контуру САОТ и отключения теплообменника-нагревателя 1 от паротурбинной установки (ПТУ). Вода из емкости 3 под действием давления газовой подушки поступает в теплообменник-нагреватель 1 и испаряется, пар поступает в теплообменник-охладитель 2, где конденсируется, вода под действием собственного веса возвращается в теплообменник-нагреватель 1, образуя замкнутый контур циркуляции.

Емкость для сбора неконденсирующихся газов 4 в исходном состоянии заполнена воздухом при атмосферном давлении и соединена с циркуляционным контуром САОТ. В момент ввода системы в действие пар, поступающий из теплообменника-нагревателя 1, сжимает неконденсирующиеся газы, содержащиеся в трубопроводах подъемной ветки 9, коллекторах и трубной системе теплообменника-охладителя 2, концентрирует их в нижней части контура как более тяжелую субстанцию и передавливает в емкость для сбора неконденсирующихся газов 4. Обратный клапан 8, установленный на опускной ветке 5 между точками подключения емкости для сбора неконденсирующихся газов 4 и емкости с запасом воды 3, препятствует поступлению воды из емкости 3 в теплообменник-нагреватель 1 обратным током и исключает блокирование этой водой поступление газа в емкость 4.

После ввода системы в действие и стабилизации параметров емкость для сбора неконденсирующихся газов 4 отключается от контура, что препятствует возвращению газа в контур циркуляции при последующем снижении давления.

Кроме того, для отключения емкости для сбора неконденсирующихся газов 4 от опускной ветки 5 циркуляционного контура САОТ вместо управляемой арматуры 7 может быть использован обратный клапан.

Использование предложенного технического решения повышает надежность и безопасность системы и реакторной установки в целом при авариях с потерей теплоносителя, так как использование исходно осушенного теплообменника-охладителя предотвращает замерзание системы при низких температурах. При этом упрощается технологическое обслуживание системы за счет исключения дополнительного сложного оборудования, обеспечивающего не замерзание водяного теплообменника. Появляется возможность концентрировать в емкости неконденсирующиеся газы, образующиеся в пароводяной смеси и переносимые в рабочем режиме системы.

Система аварийного отвода тепла, содержащая теплообменник-нагреватель и теплообменник-охладитель, соединенные друг с другом подъемной и опускной ветками, емкость с запасом воды, соединенную трубопроводом с опускной веткой, отличающаяся тем, что система дополнительно снабжена емкостью для сбора неконденсирующихся газов, которая подключена к опускной ветке между теплообменником-охладителем и емкостью с запасом воды, причем между емкостью с запасом воды и емкостью для сбора неконденсирующихся газов установлен обратный клапан, а между последним и теплообменником-охладителем - управляемая арматура.



 

Похожие патенты:

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).

Изобретение относится к машиностроению, а именно к арматуростроению. Блок управления системой пассивной защиты трубопроводов содержит емкость, соединенную с защищаемым трубопроводом, и обратный клапан.

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.

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.

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.

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 ядерным энергетическим установкам с реактором, охлаждаемым водой под давлением, и представляет собой устройство аварийного охлаждения реакторной установки, которое содержит ядерный реактор, соединенный циркуляционными трубопроводами с парогенератором, соединенным паропроводом, с установленным на нем быстродействующим запорно-отсечным клапаном, с турбиной и питательным трубопроводом, на котором установлена запорная арматура и обратный клапан с питательным электронасосом. Парогенератор снабжен аварийным контуром, состоящим из бака с водой с предохранительной мембраной на входе линии перелива и охлаждающего контура, соединенного трубопроводом с установленными на нем вспомогательным питательным электронасосом и обратным клапаном. А также парогенератор соединён с расположенным в баке с водой барботажным устройством, с быстродействующей редукционной установкой, размещенной на паропроводе, и с противодавленческой паровой турбиной. Технический результат – повышение надёжности аварийного охлаждения реакторной установки. 1 ил.

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к средствам и методам отвода тепла от корпусов преимущественно водо-водяных реакторов большой мощности, и может быть использовано в системах аварийного охлаждения корпуса реактора для удержания расплава активной зоны в корпусе реактора. Способ отвода тепла от корпуса ядерного реактора заключается в принудительной циркуляции охлаждающей воды снаружи корпуса реактора с помощью насоса, приводящегося в действие электродвигателем, запитанным от термоэлектрических преобразователей прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, установленных на внешней стороне корпуса реактора. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 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.

Наверх