СИСТЕМА ПАССИВНОГО ОТВОДА ТЕПЛА ОТ ВОДО-ВОДЯНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕАКТОРА ЧЕРЕЗ ПАРОГЕНЕРАТОР Российский патент 2023 года по МПК G21C15/00 

Предлагаемое техническое решение относится к области атомной энергетики, а именно к системам пассивного отвода тепла из водо-водяного энергетического реактора через парогенератор (СПОТ ПГ), и предназначено для охлаждения реактора путем естественной циркуляции теплоносителя (воды) в контуре системы.

Из уровня техники известно множество аналогов рассматриваемого решения, раскрывающих различные конфигурации систем пассивного отвода тепла.

В патенте РФ на полезную модель RU 78600, G21C 15/18, 27.11.2008, раскрыта система аварийного отвода тепла, содержащая паровую и водяную ветки, конденсатор-испаритель и прямоточный парогенератор. При этом к паровой и водяной веткам параллельно конденсатору-испарителю дополнительно подключена емкость запаса воды, размещенная по высоте относительно конденсатора-испарителя таким образом, что верхняя точка емкости запаса воды расположена ниже верхней точки активной поверхности конденсатора-испарителя.

В патенте РФ на полезную модель RU 52245, G21C 15/18, 10.03.2006, описана пассивная система расхолаживания реактора, содержащая водяной теплообменник и воздушный теплообменник, расположенный в вытяжной трубе. Воздушный теплообменник содержит эжекционное устройство, установленное в вытяжной трубе, причем рабочей средой эжекционного устройства является пар, генерируемый водяным теплообменником.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является система пассивного отвода тепла от водо-водяного энергетического реактора через парогенератор, раскрытая в патенте РФ на изобретение RU 2595640 G21C 15/00, 04.12.2014. Система содержит парогенератор и секционный теплообменник, размещенный выше парогенератора внутри емкости запаса охлаждающей воды и соединенный с парогенератором посредством подводящего и отводящего трубопроводов, при этом теплообменник включает нижний и верхний коллекторы, соединенные теплообменными трубками.

Недостатком данной системы является наличие большого количества параллельных секций теплообменника, работающих на один парогенератор, что требует обеспечения описанных в прототипе ряда условий для избежания гидроударов.

Технической задачей является создание эффективной и надежной системы отвода тепла через парогенератор. Решение технической задачи позволяет повысить эффективность теплоотвода, устойчивость потока в контуре, упростить конструкцию и, как следствие, повысить надежность работы системы в целом.

Задача решается тем, что система пассивного отвода тепла от водо-водяного энергетического реактора через парогенератор включает, по меньшей мере, один контур циркуляции теплоносителя, содержащий парогенератор и теплообменник, размещенный выше парогенератора внутри емкости запаса охлаждающей воды и соединенный с парогенератором посредством подводящего и отводящего трубопроводов. При этом теплообменник включает нижний и верхний коллекторы, соединенные теплообменными трубками. Кроме того, каждый теплообменник состоит из одной секции, находится в индивидуальной выгородке, подключен к своему парогенератору.

Также в емкости запаса охлаждающей воды выше верхней точки теплообменников располагается дырчатый лист.

Предложенная конструкция, за счет того что каждый теплообменник состоит из одной секции и подключается индивидуально к своему парогенератору, повышает надежность системы за счет независимости каналов теплоотвода по среде 2-го контура, за счет независимой работы парогенераторов, разобщенных по второму контуру.

Наличие индивидуальной выгородки способствует:

- повышению кратности циркуляции при прогреве среды в емкости запаса на начальном этапе (что снижает паросодержание на выходе из выгородки и уменьшает вспучивание уровня в емкости запаса);

- экранированию корпуса емкости запаса от теплового излучения трубной системы после выкипания воды в емкости запаса, что может быть критично при длительном времени аварийного процесса с повторным разогревом первого и второго контуров.

Кроме того, уменьшается неопределенность теплогидравлического расчета за счет известного проходного сечения по кипящей воде для получения корректных замыкающих соотношений по тепломассообмену.

Наличие дырчатого листа выравнивает паровую нагрузку в верхней части теплообменников, способствуя более равномерному профилю вспученного уровня среды, уменьшению уноса капельной влаги с паром, т.е. экономии воды при ее интенсивном кипении.

Суть технического решения поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 изображен общий вид емкости запаса воды с теплообменниками;

на фиг. 2 изображен разрез А-А фиг. 1;

на фиг. 3 изображен разрез Б-Б фиг. 1.

Система работает следующим образом. После запуска контура естественной циркуляции теплоносителя, при которой пар из парогенератора через подводящий трубопровод 1 поступает в верхний коллектор 2, а из него по теплообменным трубкам 3 в нижний коллектор 4 теплообменника 5, который установлен в выгородке 6. В теплообменнике пар конденсируется, и образовавшийся конденсат сливается через отводящий трубопровод 7 в парогенератор. При конденсации пара внутри трубок 3 происходит процесс передачи тепловой энергии от теплоносителя контура циркуляции к охлаждающей воде емкости 8. После прогрева охлаждающей воды до состояния кипения, осуществляется генерация пара из водяного объема емкости с его последующим сбросом через дырчатый лист 9 в окружающую среду через патрубок 10. Таким образом осуществляется отвод тепла от парогенератора в окружающую среду.

Таким образом, выполнение системы пассивного отвода тепла, где каждый теплообменник состоит из одной секции, находится в индивидуальной выгородке и подключен к своему парогенератору, повышает надежность системы, повышает кратность циркуляции, уменьшает вспучивание уровня в емкости запаса воды. При этом наличие дырчатого листа выравнивает паровую нагрузку в верхней части теплообменников, способствуя уменьшению уноса капельной влаги с паром, т.е. экономии воды при ее интенсивном кипении.

Изобретение относится к системе пассивного отвода тепла из водо-водяного энергетического реактора через парогенератор и предназначено для охлаждения реактора путем естественной циркуляции теплоносителя в контуре системы. Система включает, по меньшей мере, один контур циркуляции теплоносителя, содержащий парогенератор и теплообменник, размещенный выше парогенератора внутри емкости запаса охлаждающей воды и соединенный с парогенератором посредством подводящего и отводящего трубопроводов. Теплообменник включает нижний и верхний коллекторы, соединенные теплообменными трубками, причем каждый теплообменник состоит из одной секции, находится в индивидуальной выгородке, и подключен к своему парогенератору. Кроме того, в емкости запаса охлаждающей воды выше верхней точки теплообменников располагается дырчатый лист. Техническим результатом являются создание эффективной и надежной системы отвода тепла, повышение эффективности теплоотвода, устойчивость потока в контуре, упрощение конструкции. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система пассивного отвода тепла от водо-водяного энергетического реактора через парогенератор, включающая, по меньшей мере, один контур циркуляции теплоносителя, содержащий парогенератор и теплообменник, размещенный выше парогенератора внутри емкости запаса охлаждающей воды и соединенный с парогенератором посредством подводящего и отводящего трубопроводов, при этом теплообменник включает верхний и нижний коллекторы, соединенные теплообменными трубками, отличающаяся тем, что каждый теплообменник состоит из одной секции, находится в индивидуальной выгородке и подключен к своему парогенератору.

2 Система по п. 1, отличающаяся тем, что в емкости запаса охлаждающей воды выше верхней точки теплообменников располагается дырчатый лист.