СИСТЕМА ГАЗОУДАЛЕНИЯ ИЗ ГЛАВНОГО ЦИРКУЛЯЦИОННОГО НАСОСА РЕАКТОРНОЙ УСТАНОВКИ ВОДО-ВОДЯНОГО ТИПА Российский патент 1998 года по МПК G21C15/18 

Изобретение относится к ядерным энергетическим установкам водо-водяного типа, а более конкретно, к системам удаления паро-газовой смеси из первого контура для предотвращения образования опасной концентрации водорода и кислорода в отдельных полостях первого контура и для предотвращения срыва естественной циркуляции в нем при возникновении газовых полостей.

Известна система [1] (типовое решение), в которой из верхней части главного циркуляционного насоса удаляется газ (воздух) при заполнении первого контура теплоносителем путем открытия запорной арматуры.

Удаление газа производят в систему воздухоудаления.

Недостатком указанной системы является то, что в систему воздухоудаления может пойти смесь водорода и кислорода, получающаяся от радиолиза воды, рекомбинация которой при низких температурах низка, а также водорода от разложения гидрозингидрата N₂H₄, который подают в теплоноситель первого контура для понижения концентрации кислорода в теплоносителе, и как следствие, возможность взрыва гремучей смеси в системе.

Еще одним недостатком указанной системы является наличие активных элементов в системе, а именно электропривода в запорной арматуре.

Так как газоудаление из верхней части главного циркуляционного насоса необходимо проводить и в аварийных условиях (при отключении электропитания), то для повышения надежности АЭС электропривода запорной арматуры поставлены на надежное питание (от аккумулятора). Это удорожает техническое обслуживание и капитальные затраты.

Кроме того, известна система [2], в которой газоудаление выполнено как в системе [1]. Главный циркуляционный насос выполнен с боковым подводящим трубопроводом и отводящим (напорным) снизу. Внутреннее устройство главного циркуляционного насоса таково, что при естественной циркуляции в верхней части образуется гидрозатвор и для его удаления неизбежно необходимо удалять газ для избежания разрыва естественной циркуляции. Газоудаление проводят в систему сброса воздуха, что может привести к взрыву гремучей смеси.

Наиболее близким техническим решением является решение, показанное в [2] .

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение безопасности.

Технический результат достигается тем, что трубопровод газоудаления из верхней части главного циркуляционного насоса соединен с трубопроводом газоудаления из "холодного" вертикального коллектора до отсечной арматуры и на трубопроводе газоудаления установлена арматура, выполненная в виде клапана нормально закрытого от работающего главного циркуляционного насоса, нормально открытого при отсутствии перепада давления от главного циркуляционного насоса.

На фиг. 1 схематично показана система газоудаления из главного циркуляционного насоса реакторной установки водо-водяного типа при подводе теплоносителя к нему сбоку и отводе теплоносителя снизу; на фиг.2 - то же, при подводе теплоносителя к главному циркуляционному насосу снизу и отводе теплоносителя сбоку.

Система газоудаления из главного циркуляционного насоса реакторной установки водо-водяного типа содержит реактор 1 с активной зоной 2, главные циркуляционные трубопроводы 3, главный циркуляционный насос 4, парогенератор 5, компенсатор 6 давления с водяным 7 и паровым 8 пространствами. Парогенератор 5 содержит "горячий" 9 и "холодный" 10 вертикальные коллекторы.

К верхней части "холодного" вертикального коллектора 10 подсоединен трубопровод 11 газоудаления с установленной на нем отсечной арматурой 12 и запорной арматурой 13.

Трубопровод 11 газоудаления из "холодного" вертикального коллектора 10 соединен в предлагаемом варианте с системой газоудаления из главного циркуляционного насоса 4 с паровым пространством 8 компенсатора 6 давления. На трубопроводе 11 между отсечной арматурой 12 и компенсатором 6 давления установлена запорная арматура 13. В предлагаемом варианте отсечная арматура 12 выполнена в виде нормально закрытого клапана при наличии перепада давления от рабочего главного циркуляционного насоса 4 и нормально открытого при отсутствии перепада давления от главного циркуляционного насоса 4. Верхняя часть главного циркуляционного насоса 4 соединена с трубопроводом 11 газоудаления из "холодного" вертикального коллектора 10 трубопроводом 14 газоудаления.

Паровое пространство 8 компенсатора 6 давления соединено трубопроводом 15 с установленной на нем запорной арматурой 16 с системой газоудаления (например, барботером-конденсатором) (на чертежах не показано). На трубопроводе 14 газоудаления (фиг.2) установлен клапан 17, нормально закрытый при наличии перепада давления от работающего главного циркуляционного насоса 4 и нормально открытый при отсутствии перепада давления от главного циркуляционного насоса 4.

Вся трасса трубопроводов 11 и 14 должна идти "на подъем" без образования гидрозатворов.

В номинальном режиме эксплуатации реакторная установка водо-водяного типа работает по известной схеме. Главный циркуляционный насос 4 прокачивает по циркуляционной петле (по крайней мере двумя петлями, обычно в настоящее время четырьмя петлями) теплоноситель, который нагревается в активной зоне 2 и отдает тепло в парогенератор 5.

Компенсатор 6 давления служит для компенсации изменения объема теплоносителя при колебании его температуры.

Для удаления неконденсируемых газов из парового пространства 8 периодически открывают запорную арматуру 16, нормально закрытую, и пар вместе с неконденсируемыми газами поступает в систему газоудаления, в паровом объеме 8 уменьшается концентрация неконденсируемых газов, в системе газоудаления пар конденсируется, а смесь водорода и кислорода организованно дожигают (или ограничиваются протечками через предохранительные клапаны).

Запорная арматура 13 нормально открыта при работающем реакторе 1.

Ввиду того, что в "холодном" вертикальном коллекторе 10 давление меньше, чем в компенсаторе 6 давления, отсечная арматура 12 закрыта. Давление на всасе главного циркуляционного насоса 4 наиболее низко во всем первом контуре, теплоноситель поступает туда из "холодного" вертикального коллектора 10 по трубопроводу 14 газоудаления и по главному циркуляционному трубопроводу 3 (фиг.1).

Ввиду того, что давление в первом контуре наиболее высоко на напоре главного циркуляционного насоса 4, клапан 17 (фиг.2) закрыт при работающем главном циркуляционном насосе 4, и рециркуляция теплоносителя по трубопроводу 14 газоудаления отсутствует. При отсутствии клапана 17 будет частичная рециркуляция теплоносителя.

При остановленном главном циркуляционном насосе 4 перепад давления от циркуляции теплоносителя отсутствует (есть незначительные перепады давления от естественной циркуляции теплоносителя).

Клапаны 12 и 17 (фиг.2) открыты. Парогазовая смесь (если она есть) поступает от верхней части главного циркуляционного насоса 4 по трубопроводам 14 и 11 газоудаления в паровое пространство 8 компенсатора давления, а из "холодного" вертикального коллектора 10 по трубопроводу 11 газоудаления в паровое пространство 8 компенсатора 6 давления за счет гидростатического давления в нем. В контуре не возникает парогазовых затворов, и естественная циркуляция не разрывается.

Предлагаемое изобретение не содержит активных элементов, т.е. система пассивна, что обеспечивает надежность газоудаления и повышает безопасность установки.

Сущность изобретения: верхняя часть главного циркуляционного насоса 4 соединена трубопроводом 14 газоудаления с трубопроводом 11 газоудаления из "холодного" вертикального коллектора 10 парогенератора 5, а трубопровод 11 газоудаления, на котором установлена отсечная арматура 12, - с паровым пространством 8 компенсатора 6 давления. Отсечная арматура 12 выполнена в виде клапана, нормально закрытого при наличии перепада давления от работающего главного циркуляционного насоса 4 и нормально открытого при отсутствии перепада давления от главного циркуляционного насоса 4. Вся трасса трубопроводов 11 и 14 газоудаления должна идти "на подъем" без образования гидрозатворов, поэтому при остановке главного циркуляционного насоса 4 парогазовая смесь (если она есть) за счет гидростатического давления в компенсаторе 6 давления из главных циркуляционных насосов 4 и "холодного" вертикального коллектора 10 поступает в паровое пространство 8. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Система газоудаления из главного циркуляционного насоса реакторной установки водо-водяного типа, включающая в себя реактор, активную зону, главные циркуляционные трубопроводы, компенсатор давления с водяным и паровым пространствами, парогенератор с "горячим" и "холодным" вертикальными коллекторами, требопровод газоудаления из "холодного" вертикального коллектора с установленной на трубопроводе газоудаления отсечной арматурой, главный циркуляционный насос, к которому в верхней части подсоединен трубопровод газоудаления, отличающаяся тем, что трубопровод газоудаления из верхней части главного циркуляционного насоса соединен с трубопроводом газоудаления из "холодного" вертикального коллектора до отсечной арматуры. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что на трубопроводе газоудаления из верхней части главного циркуляционного насоса установлена арматура, выполненная в виде клапана, нормально закрытого при наличии перепада давления от работающего главного циркуляционного насоса и нормально открытого при отсутствии перепада давления от главного циркуляционного насоса.