ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ РЕЗЕРВУАР Российский патент 1997 года по МПК G21F9/22 G21C15/18 

Изобретение относится к строительствУ крупных резервуаров повышенной надежности для длительного хранения запаса жидкости на атомных электростанциях, предназначенных для аварийного отвода тепла от энергетической установки с многоконтурной системой отвода тепла при нарушении теплопередачи от первого контура циркуляции теплоносителя, и может быть использовано для хранения токсичных жидкостей.

Известно устройство аварийного отвода тепла от ядерного реактора, содержащее резервуар для запаса воды, в котором установлена испарительная камера с конденсатором, соединенным с ядерным реактором (1).

В данном устройстве показана только схема аварийного охлаждения ядерного реактора и не раскрыта конструкция резервуара длительного хранения большого запаса воды.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является железобетонный резервуар больших габаритов, содержащий несущее днище, стены, установленные в резервуаре внутреннюю и наружную облицовки, которые укреплены между собой с зазором, и дренажную систему, позволяющую отводить случайные протечки от внутренней облицовки, имеющую выполненный ниже уровня дна резервуара приямок, выстланный наружной облицовкой и образующий емкость для сбора протечек (2).

Данный резервуар надежно обеспечивает хранение жидкостей, однако протечки, которые могут появиться от длительного хранения, удаляются из приямка в специальную систему спецканализации. Для возврата протекшей жидкости обратно в резервуар требуется дополнительные очистные фильтры, баки для хранения протечек и механизмы для транспортировки обратно в резервуар.

Цель предлагаемого технического решения состоит в том, чтобы максимально оградить от попадания в окружающую среду загрязненных протечек, а задачей является обеспечение самовозврата протекшей жидкости обратно в резервуар, используя для этого излишки остаточного тепла энергетической установки.

Поставленная цель достигается наличием существенных признаков заключающихся в том, что в железобетонном резервуаре, содержащем закрепленные в резервуаре внутреннюю и наружную облицовки и дренажную систему, имеющую выполненный ниже уровня дна резервуара приямок, образующий емкость для сбора возможных проточек, новым является то, что емкость выполнена герметичной и в ней установлен испаритель, соединенный с источником тепла, при этом полость емкости сообщена с полостью, образованной между внутренней и наружной облицовками посредством патрубка и с участком полости резервуара, расположенным выше уровня заполнения жидкости посредством вертикально расположенной трубки, верхний конец которой изогнут и пропущен внутрь резервуара через стенку.

Установка в полости емкости испарителя и отводящей вертикальной трубки обеспечивает в случае появления в емкости протечек возврат их обратно в резервуар в виде конденсата, используя для этого тепло теплоносителя энергетической установки, направляемого на охлаждение в резервуар с водой при авариях, связанных с нарушением отвода тепла от первого контура циркуляции теплоносителя.

Ниже приводится один из возможных многочисленных вариантов конструкций резервуаров, каждые из которых подчинены описанным существенным признакам.

На чертеже показан общий внутренний вид резервуар с теплообменниками.

Железобетонный резервуар состоит из стен 1, несущего днища 2, перекрытия 3, закрепленных внутри резервуара внутренней 4 и наружной 5 металлических облицовок, укрепленных между собой герметично с зазором, образующим полость 6, и дренажной системы.

Дренажная система содержит выполненную рядом с днищем 2 в отдельном помещении 7 герметичную емкость 8. Емкость 8 располагается ниже уровня днища 2 резервуара и в ней устанавливается испаритель 9, который в данном случае представляет собой трубчатый теплообменник, подсоединенный к энергетической установке. В полость емкости 8 вертикально через верхнюю стенку врезана трубка 10, нижний конец которой расположен над предлагаемым максимальным уровнем возможных протечек, а верхний изогнут и пропущен внутрь резервуара через стенку 1 и заведен в резервуар, но не ниже максимального уровня его заполнения жидкостью. Участок трубки 10, находящийся вне резервуара, может быть покрыт теплоизоляцией, а участок трубки, введенный внутрь резервуара, может быть снабжен радиатором. В полость герметичной емкости 8 введен так же патрубок 11, сообщающий ее полость с полостью 6, образованной между облицовками 4 и 5 для слива протечек. В перекрытии 3 выполнен вентиляционный канал 12, подсоединенный к системе фильтров. В резервуаре установлены радиаторы 13, последовательно соединенные с испарителем 9, при этом выходная труба 14 от энергетической установки подсоединена к входу испарителя 9.

Железобетонный резервуар работает следующим образом: в нормальном функционировании энергетической установки железобетонный резервуар наполнен водой и теплоноситель не поступает в испаритель 9 и радиаторы 13. Таким образом вода остается радиационно чистой и вся система находится в состоянии готовности.

При авариях, связанных с нарушением отвода тепла от первого контура циркуляции теплоносителя энергетической установки, когда надо быстро начать отводить большое количество тепла во избежании перегрева энергетической установки ее теплоноситель с температурой около 270^oC по трубе 14 направляют через испаритель 9 в радиаторы 13 резервуара, создавая тем самым работу нового второго контура. Радиаторы 13 отдают тепло окружающей воде которая через некоторое время начинает кипеть. В результате изменения температурного равновесия в облицовке 4 возникают деформации которые могут привести к нарушению герметичности сварных соединений листов облицовки с образованием достаточно малых неплотностей 15 и 16. Считаем, что неплотности 15 и 16 под действием температурных напряжений могут раскрываться выше пределов действия молекулярных сил сцепления воды. Если появились протечки, то просачившаяся вода по наклонной поверхности облицовки 5 и патрубку 11 поступает в герметичную емкость 8 и начинает вскипать быстрее, чем в резервуаре ввиду значительно большой мощности испарителя 9 на единицу объема воды и в связи с подачей теплоносителя сначала в испаритель 9. Пар заполняет емкость 8 и через патрубок 11 полость 6 между двумя герметичными облицовками 4 и 5 поступает в трубку 10, охлаждается в ее верхней части и конденсат возвращается обратно в резервуар. Охлажденный теплоноситель второго контура по трубе 17 направляют обратно на охлаждение первого контура энергетической установки.

Наличие выносной герметичной емкости 8 необходимо для того чтобы предотвратить попадание загрязненных протечек 18 в окружающую среду, поскольку при аварийной ситуации теплоноситель первого контура может оказаться загрязненным радиоактивными элементами, которые через случайные повреждения в теплообменниках первого и второго контура могут попасть в охлаждаемую воду второго контура, а при повреждении последнего в резервуар.

Учитывая, что одному объему воды соответствует 800 объемов пара можно уменьшить проход по трубке 10 например посредством вентиля (на чертеже не показано), создав тем самым противодействие в емкости 8 и в полости 6 двойного дна стенок облицовок, и свести тем самым до минимума просачивание протечек с возвратом их в резервуар в виде парогазовой смеси в те же неплотности 15 и 16, из которых они поступили в емкость 8.

Таким образом не требуется дополнительная система по химической очистке протечек, их транспортировке и хранению.

Использование: изобретение относится к строительству резервуаров повышенной надежности для длительного хранения запаса жидкости на атомных электростанциях. Сущность изобретения: железобетонный резервуар, содержащий внутреннюю и наружную облицовку, снабжен герметичной емкостью с испарителем, при этом полость емкости сообщена с полостью, образованной между внутренней и наружной облицовками и с учетом полости резервуара, расположенным выше уровня заполнения жидкости. Емкость расположена ниже верхнего уровня днища резервуара. В резервуаре установлен радиатор, соединенный с испарителем. Входной участок испарителя и выходной участок радиатора соединены соответственно с выходом и входом энергетической установки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Железобетонный резервуар преимущественно для аварийного отвода остаточного тепла энергетической установки, содержащий закрепленные в резервуаре внутреннюю и наружную облицовки, образующие между собой герметичную полость, перекрытие и дренажную систему, имеющую емкость для сбора возможных протечек, сообщенную с герметичной полостью и расположенную ниже верхнего уровня днища резервуара, отличающийся тем, что он снабжен последовательно соединенными между собой радиатором и испарителем, радиатор установлен в резервуаре, а испаритель в емкости для сбора возможных протечек, которая выполнена герметичной и сообщена с объектом полости резервуара, расположенным выше уровня заполнения жидкости, при этом входной участок испарителя и выходной участок радиатора соединены соответственно с выходом и входом энергетической установки. 2. Резервуар по п. 1, отличающийся тем, что полость емкости сообщена с полостью резервуара посредством вертикально расположенной трубки, верхний конец которой изогнут и пропущен через стенку внутрь резервуара.