ОЧИСТИТЕЛЬ ПРОТЕЧЕК ИЗ ЗАЩИТНОЙ ОБОЛОЧКИ Российский патент 2005 года по МПК G21C13/10 G21C15/18 

Изобретение относится к области атомной энергетики, а именно к локализующим системам безопасности, и может быть использовано в устройствах, обеспечивающих поддержание разрежения в помещениях промышленных объектов, содержащих вредные для окружающей среды вещества, в случае отказа на этих объектах вентиляционных систем, требующих электроэнергию для своей работы.

В атомной энергетике широко используются устройства для предотвращения радиоактивного загрязнения окружающей среды и локализации продуктов аварии, состоящие из двойной защитной оболочки над энергоблоком (например, реакторной установкой) и активной вентиляционной системы с фильтрами [см. Книгу Маргулова Т.Х. “Атомные электрические станции”, стр.324, 1978 г. Москва. Высшая школа].

Внутренняя оболочка является локализующим барьером для основной массы радиоактивных веществ, выделившихся при аварии, наружная оболочка совместно с активной вентиляционной системой и фильтрами обеспечивает ограничение распространения радиоактивных веществ с протечками (утечками), т.е. с частью веществ, просочившихся из внутренней оболочки в межоболочечную полость (межоболочечное пространство). Вентиляционная система связана с межоболочечной полостью каналами с арматурой, она направляет протечки через фильтр и создает разрежение в полости между оболочками по отношению к давлению в атмосфере. Разрежение препятствует выходу протечек через наружную оболочку. В случае отказа вентиляционной системы, например, при аварии с потерей всех источников электроснабжения на АЭС, надежная локализация и очистка протечек не обеспечивается, т.к. в межоболочечной полости возникает избыточное давление, и протечки через неплотности наружной оболочки попадают в атмосферу.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является очиститель протечек из защитной оболочки, содержащий фильтр с вытяжной трубой, патрубок один конец которого сообщен с межоболочечной полостью защитной оболочки, внутри которой установлен энергоблок с тепловыми контурами и конвектор, подсоединенный посредством входа и выхода для греющего теплоносителя к тепловому контуру [см. Авторское Свидетельство СССР №1829697, МПК G 21 С 9/00 от 08.05.1991].

Защитные оболочки могут иметь неплотности. Поэтому при возможных аварийных течах в реакторной установке, приводящих к повышению давления среды в объеме внутренней оболочки, возникают протечки радиоактивной парогазовой среды из внутренней оболочки в межоболочечную полость. В межоболочечной полости происходит повышение давления выше атмосферного. Часть протечек проходит через фильтр, но другая их часть попадает в окружающую среду через неплотности наружной оболочки, т.е. не подвергаясь очистке на фильтрах.

В данном изобретении описана новая самостоятельная активная вентиляционная система, которая при обесточивании атомной электростанции должна включиться с целью вывода протечек из межоболочечной полости. Для работы этой системы используют, по меньшей мере, теплообменник, парогенератор, турбину и газодувный агрегат, то есть много сложных устройств, некоторые из которых имеют механические приводы, поэтому эта система недостаточна, надежна в работе в случае аварии и сложна в эксплуатации.

Кроме того, недостатком рассматриваемой системы является увлажнение фильтрующего материала капельным аэрозолем (туманом), образующимся в межоболочечной полости при протечках из внутренней оболочки, содержащих пары воды. Увлажнение повышает сопротивление и снижает фильтрующие свойства материала.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности работы очистителя при отказе активной вентиляционной системы за счет создания условий, при которых процесс фильтрации парогазовой среды из межоболочечной полости осуществлялся без применения механических приводов и предотвращалось увлажнение фильтра.

Поставленная задача достигается тем, что в известном очистителе протечек из защитной оболочки, содержащем фильтр с вытяжной трубой, патрубок один конец которого сообщен с межоболочечной полостью защитной оболочки, внутри которой установлен энергоблок с тепловыми контурами и конвектор, подсоединенный посредством входа и выхода для греющего теплоносителя к тепловому контуру, новым является то, что второй конец патрубка сообщен с нижними концами теплопередающих каналов конвектора, а верхние концы теплопередающих каналов конвектора сообщены с фильтром.

Подсоединение второго конца патрубка к нижним концам теплопередающих каналов конвектора обеспечивает перегрев и осушение протечек и создание естественной конвекции, позволяющей без применения механизмов выводить протечки из межоболочечной полости и создавать в ней разряжение.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показана схема предлагаемого очистителя протечек из защитной оболочки;

на фиг.2 дана эпюра давления среды в межоболочечной полости.

Очиститель протечек из защитной оболочки, фиг.1, предназначен для очистки протечек из внутренней 1 оболочки энергоблока в межоболочечной полости 2, ограниченной от атмосферы наружной оболочкой 3. В пространстве внутренней оболочки размещен энергоблок с тепловыми контурами, имеющий реактор 4 и парогенератор 5 с трубопроводом 6 для подачи пара в конвектор 7 очистителя и трубопроводом 8 для возврата конденсата в парогенератор 5. Конвектор 7 установлен с внешней стороны наружной 3 оболочки. Конвектор 7 имеет каналы 9, передающие тепло от пара к протечкам. Нижний конец 10 теплопередающих каналов 9 конвектора 7 подсоединен к патрубку 11 с вентилем 12, который посредством проходки 13, выполненной в наружной 3 оболочке, сообщает межоболочечную полость 2 с каналами 9 конвектора 7. Верхний конец 14 теплопередающих каналов 9 подсоединен к фильтру 15, который в свою очередь подсоединен к вытяжной трубе 16. Трубопровод 6 для подачи пара подсоединен к конвектору 7 к его входу 17 для подачи греющего теплоносителя, а трубопровод 8 для возврата конденсата в парогенератор 5 подсоединен к выходу 18 конвектора 7.

На фиг.1 схематически показан один конвектор 7. Очиститель утечек может иметь несколько конвекторов, входы которых индивидуально связаны с межоболочечной полостью, а выходы объединены при подсоединении к входной части фильтра 15.

На фиг.1 показана также активная система вентиляции межоболочечной полости 2, в которую входят впускной 19 и выпускной 20 патрубки с вентилями 21 и 22, электровентилятор 23 и фильтр 24.

Работает предлагаемый очиститель протечек из защитной оболочки следующим образом.

В режимах нормальной эксплуатации реакторной установки вентиль 12 находится в закрытом положении. Каналы 9 конвектора 7 находятся в прогретом состоянии за счет пара, поступающего в небольшом количестве из парогенератора 5 в межтрубное пространство конвектора 7. Прогретое состояние массы трубчатки каналов 9 обеспечивает поддержание очистителя протечек в постоянной готовности к работе после открытия вентиля 12.

В проектных режимах работы энергоблока вентили 21 и 22 открыты, и разрежение в межоболочечной полости 2 определяется работой активной системы вентиляции.

При аварийных течах из тепловых контуров энергоблока в объеме внутренней 1 оболочки повышается давление и возникает протечка радиоактивной среды из внутренней 1 оболочки в межоболочечную полость 2, где система активной вентиляции в случае ее работы поддерживает разрежение и направляет протечки к фильтру 24.

Если при аварийных течах произошел отказ в работе активной системы вентиляции, например, из-за прекращения подачи электропитания на электровентилятор 23, в межоболочечной полости 2 возникает избыточное давление. Для исключения этого явления производится открытие вентиля 12 и закрытие вентилей 21 и 22. За счет того, что конвектор 7 содержится в постоянном прогретом состоянии, происходит быстрое включение пассивного очистителя в работу. Вследствие нагрева протечек в теплопередающих каналах 9 происходит осушение содержащейся в протечках капельной влаги и ее перегрев. Температура среды в каналах 9, в фильтре 15 и в вытяжной трубе 16 выше, чем в окружающей атмосфере, а плотность, соответственно, ниже чем в атмосфере, что создает постоянное разрежение в межоболочечной полости 2 по отношению к атмосферному давлению. Благодаря созданию разрежения в межоболочечной полости исключается неорганизованный выход протечек через наружную 3 оболочку в окружающую среду без очистки на фильтре, т.е. предотвращается загрязнение окружающей среды нуклидами от атомной электростанции.

Работа очистителя по предотвращению утечек через наружную оболочку в атмосферу поясняется эпюрой распределения давления (фиг.2) в элементах оборудования очистителя утечек, межоболочечной полости и атмосфере, показывающей, что благодаря естественной конвекции, возникающей вследствие нагрева протечек, давление р_(G-E) в межоболочечной полости 2 ниже, чем давление в атмосфере p_(A-F). Проектным параметром для выбора технических и конструктивных характеристик оборудования предлагаемого очистителя утечек, т.е. каналов конвектора, арматуры, фильтра и вытяжной трубы являются следующие условия: давление P_(G) в верхней точке межоболочечной полости G меньше или равно давлению в окружающей атмосфере на той же высоте Р_(K), т.е. P_(G)≤_{P(K). Высотное расположение точек А, В, С, D, Е, F, G, К показано на фиг.1.}

Предлагаемое устройство по отношению к ранее известным имеет новое положительное свойство, оно поддерживает разрежение в межоболочечной полости при отказе в работе активной системы вентиляции.

Технико-экономический эффект состоит в повышении безопасности АЭС (или других объектов) вследствие снижения величины аварийных неочищенных выбросов при сверхнормативных авариях и обеспечении компактности санитарно-защитной зоны атомной станции.

Изобретение относится к области атомной энергетики, а именно к устройствам, предназначенным для ограничения поступления в окружающую среду веществ, выделившихся при авариях, и используется на энергетических объектах с многослойной защитной оболочкой, где возможно прекращение подачи электроэнергии. Очиститель протечек из защитной оболочки, содержащий фильтр с вытяжной трубой, патрубок, один конец которого сообщен с межоболочечной полостью защитной оболочки, внутри которой установлен энергоблок с тепловыми контурами, и конвектор, подсоединенный посредством входа и выхода для греющего теплоносителя к тепловому контуру, отличается тем, что второй конец патрубка сообщен с нижними концами теплопередающих каналов конвектора, а верхние концы теплопередающих каналов конвектора сообщены с фильтром. Техническим результатом изобретения является повышение безопасности АЭС вследствие снижения величины неочищенных аварийных выбросов при сверхнормативных авариях. 2 ил.

Очиститель протечек из защитной оболочки, содержащий фильтр с вытяжной трубой, патрубок, один конец которого сообщен с межоболочечной полостью защитной оболочки, внутри которой установлен энергоблок с тепловыми контурами, и конвектор, подсоединенный посредством входа и выхода для греющего теплоносителя к тепловому контуру, отличающийся тем, что второй конец патрубка сообщен с нижними концами теплопередающих каналов конвектора, а верхние концы теплопередающих каналов конвектора сообщены с фильтром.