Ядерная паропроизводительная установка Российский патент 2004 года по МПК G21C9/02 

Изобретение относится к ядерной технике и может быть применено на атомной электростанции.

Известна ядерная паропроизводительная установка [1], содержащая реактор, парогенератор, главный циркуляционный насос, циркуляционные трубопроводы, емкость с раствором борной кислоты и соединительным трубопроводом, соединяющим емкость с раствором борной кислоты с первым контуром. Недостатком такой ядерной паропроизводительной установки является то, что необходимо в емкости с борным раствором и в соединительном трубопроводе иметь давление существенно выше, чем в первом контуре, и создавать в емкости с раствором борной кислоты азотную подушку, для которой нужно иметь газовое хозяйство и абсолютно плотную аппаратуру, чтобы в процессе эксплуатации не было перетока раствора борной кислоты в первый контур.

Известна ядерная паропроизводительная установка [2], содержащая реактор, парогенератор, главный циркуляционный насос, всасывающий трубопровод, напорный трубопровод, емкость с раствором борной кислоты, трубопровод, соединяющий емкость с раствором борной кислоты с напорным трубопроводом, клапаны, затвор, трубопровод, соединяющий емкость с раствором борной кислоты с всасывающим трубопроводом.

Недостатком такой ядерной паропроизводительной установки является то, что в установках с большим объемом теплоносителя первого контура в переходных режимах в течение нескольких минут происходит резкое увеличение объема теплоносителя в первом контуре, которое измеряется несколькими кубическими метрами, и перепустить такой объем теплоносителя из первого контура в емкость с раствором борной кислоты в течение короткого времени затвор не в состоянии из-за существенного его гидравлического сопротивления и, следовательно, обеспечить уменьшение перепада давления между первым контуром и емкостью с раствором борной кислоты, вследствие чего между первым контуром и емкостью с раствором борной кислоты создается перепад давления, при котором срабатывают клапаны на соединительных трубопроводах и происходит разбавление раствора борной кислоты в емкости с раствором борной кислоты теплоносителем первого контура до концентрации, при которой невозможна остановка ядерного реактора в случае отказа механической аварийной защиты.

Большое гидравлическое сопротивление змеевика затвора вызвана различными к нему требованиями: так, с одной стороны, внутренний диаметр трубки затвора должен быть минимальным для исключения конвективного обмена раствора борной кислоты с теплоносителем первого контура в процессе эксплуатации, а с другой стороны, внутренний объем змеевика должен быть равным увеличению объема первого контура при переходных режимах, для обеспечения этого требования длина змеевика затвора должна составлять несколько сот метров.

Таким образом, в результате этого не обеспечивается безопасная работа ядерной паропроизводительной установки.

За прототип принимается [2].

Техническим результатом изобретения является повышение безопасности ядерной паропроизводительной установки путем обеспечения прекращения цепной ядерной реакции и остановки ядерного реактора при отказе механической аварийной защиты. Технический результат достигается тем, что ядерная паропроизводительная установка снабжена клапанами с электрическим приводом, позволяющим выдержать любой перепад давления между первым контуром и емкостью с раствором борной кислоты, возникающий во время эксплуатации при переходных режимах, за счет того, что шток клапана выполнен из двух частей - внутренней и наружной, которые соединены между собой электромагнитной защелкой, причем на наружной поверхности наружной трубы выполнена резьба, работающая в паре с гайкой электропровода.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 показана ядерная паропроизводительная установка; на фиг.3 показан продольный разрез клапана; на фиг.4 показан узел II клапана.

Ядерная паропроизводительная установка содержит реактор 1, парогенератор 2, главный циркуляционный насос 3, всасывающий трубопровод 4, напорный трубопровод 5, емкость с раствором борной кислоты 6, трубопровод 7, соединяющий емкость с раствором борной кислоты 6 с напорным трубопроводом 5, трубопровод 8, соединяющий емкость с раствором борной кислоты 6 с всасывающим трубопроводом 4, подогреватель 9, который одним концом соединен с напорным трубопроводом 5, а другим концом с всасывающим трубопроводом 4, клапаны 10, содержащие корпус 11, затвор 12, электропривод 13, внутреннюю часть штока 14 с кольцевым пазом 15, наружную часть штока 16 с резьбой 17, окна 18, гайки 19, пружины 20, электромагнит 21, фиксатор 22, шарик 23.

При анализе уровня техники не обнаружено технических решений, имеющих сходные признаки с предлагаемым изобретением, т. е. настоящее решение соответствует требованиям новизны.

Ядерная паропроизводительная установка представляет собой комплекс оборудования, соединенного между собой системой трубопроводов.

Реактор 1 соединяют через трубопровод с парогенератором 2, который через всасывающий трубопровод 4 соединяется с главным циркуляционным насосом 3. Главный циркуляционный насос 3 через напорный трубопровод 5, в свою очередь, соединяется с реактором 1.

Емкость 6, содержащая раствор борной кислоты с необходимой концентрацией, соединяют одним соединительным трубопроводом 7 с напорным трубопроводом 5, а другим соединительным трубопроводом 8 со всасывающим трубопроводом 4. На обоих соединительных трубопроводах имеются клапаны 10, которые при нормальных условиях эксплуатации находятся в закрытом положении.

При этом электромагнит 21 включен, и фиксатор 22 перемещен электромагнитом 21 в нижнее положение и своей цилиндрической частью удерживает шарики 23 в кольцевом пазе 15 внутреннего штока 14, электропривод 13 через гайку 19, наружную часть штока 16, шарик 23 прижимает затвор 12 к уплотнительной плоскости корпуса 11.

При отказе в работе механической аварийной защиты реактора подается сигнал на отключение электромагнита 21, и пружина 20 поднимает фиксатор 22 в верхнее положение и освобождает шарики 23, которые под действием выполненной под углом нижней части кольцевого паза 15 внутренней части штока 14 выталкивает шарики 23 в окна 18 наружной части штока 16, тем самым освобождается внутренняя часть штока 14 и под давлением, равным напору главных циркуляционных насосов 3, клапаны 10 на трубопроводах 7 и 8 открываются и раствор борной кислоты под напором перепада главных циркуляционных насосов выдавливается из емкостей 6 в реактор 1.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.

1. ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, зарубежный ответ, энергетическое машиностроение, экспресс-информация, выпуск 16, Москва, 1988, по материалам журнала “Nuileaar Energy”, 5.26.1987 г. - аналог.

2. Ядерная паропроизводительная установка. Патент РФ №2120673, МКИ⁷ G 21 C 7/00.

Предлагаемое изобретение относится к ядерной технике и может быть применено на атомной электростанции. Заявлена ядерная паропроизводительная установка, которая снабжена клапанами с электрическим приводом, позволяющим выдержать любой перепад давления между первым контуром и емкостью с раствором борной кислоты, возникающий во время эксплуатации при переходных режимах, за счет того, что шток клапана выполнен из двух частей - внутренней и наружной, соединенных между собой электромагнитной защелкой, причем на наружной поверхности наружной трубы выполнена резьба, работающая в паре с гайкой электропривода. Техническим результатом изобретения является повышение безопасности ядерной паропроизводительной установки путем обеспечения прекращения цепной реакции и остановки ядерного реактора при отказе механической аварийной защиты. 4 ил.

Ядерная паропроизводительная установка, содержащая реактор, парогенератор, главный циркуляционный насос, напорный трубопровод, всасывающий трубопровод, емкость с раствором борной кислоты, соединительный трубопровод и клапаны на соединительном трубопроводе, отличающаяся тем, что шток клапана выполнен из двух частей - внутренней и наружной, соединенных между собой электромагнитной защелкой, причем на наружной поверхности наружной части штока выполнена резьба, работающая в паре с гайкой электропривода.