Устройство ограничения расхода теплоносителя при аварийной разгерметизации контура ядерного реактора

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

З(51) С 21 С 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .: -... ;:;-,.-";,: :, «8>44tj 3: -Д,—.

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2819592/18-25 (22} 06.09.79 (46) 07.10.82, Бюл, М. 37 (72) Ю, А. Аристов, В. В. Вазингер, Б, А, Габараев, Э. К. Карасев, В. П. Василевский, С. 3, Лутовинов и Л. К. Тихо« ненко (53) 621.039.5 (088,8) (56) 1. Патент США N 3 123533, кл. 176-38, 1964.2. Авторское свидетельство СССР по заявке _#_ 2639750/18-25, кл. С, 21 С 9/00, 1978 (прототип). (54)(57) 1 ..УСТРОЙСТВО ОГРА НИЧЕНИЯ

РАСХОДА. ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ПРИ АВА

РИЙНОЙ РАЗГЕРМЕТИЗАЦИИ КОНТУРА

ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, выполненное в виде сопла, снабженного боковыми перепускными окнами и содержащее сужающийся входной участок, горловину с постоянным по длине поперечным сечением ирасширяющийся выходной участок, о т л и ч а ющ е е с я тем, что с целью повышенияэкономичности работы устройства путем сни1 жения энергозатрат в номинальном режиме при повышении эффективности за счет снижения критического расхода в аварийном режиме, боковые пропускные окна расположены в сужающемся входном участке.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что боковые перепускные окна размещены в кольцевой проточке, 3 выполненной в сужающемся входном участке.

847826

Изобретение относится к области ядерной техники, а конкретно к устройствам

Ограничения расхоцв горячего теплоносителя при аварийной разгерметизации контура ядерного реактора, нвхоцяшегося поц цавлением.

Известно устройство ограничения расхоца горячего теплоносителя в условиях аварийного истечения, представляющее собой сопло, имек>щее сужающийся входной10 участок, горловину с постоянным по цли1 не поперечным сечением и расширяющийся выходной участок, стенки сопла непоцвижные (l ), Недостатком этого устройства является невысокая эффективность за счет 6o-лысого критического расхода через сопло, I

Известно также устройство ограничения расхода теплоносителя при аВврийной pG3 герметизации контура ядерного реактора, выполненное в вице сопла, снвб>кенного боковыми перепускиыми окнами и содер- жащее сужающийся вхоцной участок, горЛОВИ НУ C ПОСТОЯННЫМИ П 0 Ц ЛИ НЕ ПОПЕР ЕЧ ными сечениями и расширяк>щийся Вьrxодной участок (2 g .

Диаметр и UIGI этих отверстий зависят от циаметра горловины и параметров потока перед соплом, Устройство соцер30 жит также торцовые перепуск ые окна и кольцевую камеру. Боковь.е перепускные окна соединены с входным участком через кольцевую камеру, Бвоц вторичного потока теплоносителя поц углом к основному потоку теплоносителя через вь>полиешые в горловине сопла боковые перепускные окна обеспечивают эффект вэроцпнамического звгромо>кдения прохоцного сечения горловины, вслецствие чего цостигается сниже п е критического массового расхоца теплоносителя, Оцнако в номинальном режиме работы реактора возрастают затраты энергии нв прокачку теплоносителя, так как и в этом случае имеет место, хотя и в меньшей степени, чем при аварийном истечении, эффект аэроцинвмического загромождения горловины сопла Вторичным потоком теплоносителя, поступившим через боковые перепускные окив, 50

Нецостатком известного устройства является невысокая экономичность рабо- ты устройства в номинальном режиме работы реактора.

Цель изобретения — повышение эффек- 55 тивности работы устройства ограничения расхода путем уменьшения затрат энергии в номинальном режиме работы реактора и снижения критического расхода теплоносителя при аварийном истечении, Это достигается тем, что в устройстве ограничения расхода боковые перепускные окна расположены в су>кающемся вхоцном участке.

Причем боковые перепускные окно раз- мещены в кольцевой точке, Вь.полнениой

В сужающемся входном участке, Размещение перепускных окон во входном участке сопла приводит к уменьшению затрат энергии на прокачку теплоносителя через устройство ограничения расхоца

В.номинальном режиме работы по сравнению со случаем размещения перепускных окон в горловине сопля, так ка . на Входном участке сопла потери статистического давления HFs разгон потока несколько ниже, в результате чего на вторичный поток в перепускных окнах цействует меньший перепвц давления, и имеет место со- . ответственно меньшее возмушение основного потока. Затраты на прокачку тепло« носителя в номинальном режиме работы также меньшаются благодаря тому, что поперечный вдув осуществляется не в минимальном сечении сопла, и в связи с этим паже при одинаковой дальнобойности погеречных струй размещение окон в сужающемся Вхоцном участке сопла характеризуется в номинальном режиме звгроможцеиием меньшей доли проходного сечения, чем размещение перепускных окон в горловине сопла. Кроме того, можно дополнительно снизить затраты энегрии

HG прокачку теплоносителя в номинальном режиме работы путем уме>ьшения длины горлови ы сопла„так как в условиях поперечного вцува влияние длины горловины сопла иа критический расхоц уменьшается, и поэтому длину горловины, можно существенно сократить, Ориентация осей симметрии перепускнь1х окон под углом к направлению цвижения основного потока на оси или поверхности сопла привоцит к дополнительному снижению критического расхоца по срвв» нению со случаем ориентации упомянутых окон поц прямым углом, так как помимо эффекта чисто аэродинамического за» громождеиия проходного сечения сс:пла поперечной струей вдув поц углом привоцит к дополнительному торможению осиоьного потока за счет проекции импульса вторичного потока на процольное направление.

На фиг„1 показано расположение ограничительного сопла в трубопровоце раздаточного группового коллектора реактора; на фиг, 2 и 3 - варианты размешени,1 перепускных окон в сужающемся входном участке сопла; на фиг. 4 - график продольного распределения давления в номинальных и аварийных режимах.

Устройство в виде сопла содержит сужаюшийся входной участок 1, горловину

2 с постоянным по длине поперечным сечением, расширяющийся выходной участок 10

3, В стенке сужающегося входного участка 1 выполнены боковые перепускные окна 4. Ось симметрии окна наклонена к продольной оси сопла под углом. Устройство также содержит торцовые перепускные .окна 5, Боковые перепускные окна 4 могут быть размещены в кольцевой проточке 6, выполненной в сужающемся входном участке 1 сопла, образующе» го и кольцевую камеру 7. Размещение щ боковых перепускных окон в сужа1ощемся входном участке позволяет уменьшить длину горловины и в предельном случае выполнить сопло беэ горловины, что.позволяет дополнительно снизить энергоэат- 2S раты на прокачку теплоносителя в номинальном режиме.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В номинальном режиме работы реакто- о ра через ограничительное сопло про екает основной поток однофазного жидкого теплоносителя, смешиваюзцийся во входном участке l с вторичным потоком теплоносйтеля, который поступает в камеру 7 через торцовые перепускные окна 5, а затем через боковые перепускные окна 4 попадают Во входной j÷ ncò K 1. Сумм арная плошадь торцовых перепускных окон 5 должна KQK минимум В три раза превы 4() шать суммарную плошадь боковых перепускных окон 4.

Вторичный поток зависит от геометрии тракта, через который он проходит, и от 4> перепада давлений в камере 7 и входном участке 1, В номинальных условиях упомянутый перепад давления относительно мал, поэтому значение расхода теплоносителя во вторичном потоке невелико и возмущение основного потока поперечной струей незначительно. При аварийной разгерметизации контура происходит резкое падение давления за бграничптельныл1 соплом Продольный профиль давлении де формируется таким сбргки1л1, что происходит резкое возраста ие перепада давления между камерой 7 и входным участком l.

Вследствие резкого возрастания упомянутого перепада давления значительно увеличиваются расход теплоносителя и дальнобойность струи вторичного потока, при этом происходит снижение критического расхода теплоносителя как в результате

"аэродинамического загромождения" проходного сечения сопла струей вторичного потока, так и за счет составляющей импульса вторичного потока, направленной навстречу основному потоку. При соответствующем выборе геометрии боковых перепускных окон 4 и растояния этих окон от начала горловины 2 следует ожидать снижения суммарного критического расхода теплоносителя по сравнению со случаем отсутствия вдува или размещения боковых перепускных окон в торловине 2.

Кольцевая проточка 6 во входном участке 1 приводит к ловы ше пню статистического давления основного потока в зоне боковых перепускных окон 4 вследствие торможения потока и обеспечивает соответственно дополнительное снижение

:затрат энергии на прокачку теплоносителя в номинальном режиме, так как уменьшается перепад давлений, действующий на вт орич ны и п ото к, Размещение боковых перепускных окон в сужающемся входном участке позволяет уменьшить длину горловины и в предельном случае выполнять сопло без горловины, что предпочтительнее с точки зрения экономичности (снижения затрат HA проточку теплоносителя в номинальных условиях).

Результат экспериментов и расчетов показывает, что в случае реактора типа

РБМК применение изобретения позволит снизить уровень затрат энергии на проточку теплоносителя на 10-207 по сравнению с известным устройством и одновремепно уменьшить критический массовый расход теплоносителя на 20-30 .

Устройство обеспечивает возможность продолжения работы реактора в условиях аварийной разгерметизации группового коллектора.

847826

Заказ 6266/1

Тираж 443 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 фнлнел ППП Потеет, г. ужгород, ул. Проектная, е

Составитель. В,, Бесков

Редактор Л, Письман Техред, М.Надь Корректор В. верняк