Ядерная энергетическая установка Советский патент 1991 года по МПК G21C15/18 

реактора и вызьюагощие обнажение части активной зоны ядерного реактора, что может привести к ее расплавлению. Таким образом, недостатки известной ядерной энергетической установки низкие надежность и безопасность.

Наиболее .-близкой к изобретению по своей технической сущности и достигаг емому результату является известная ядерная энергетическая установка содержап;ая ядерный реактор с параллельно подключенными циркуляционными петлями, вкл1очаюп1,ими парогенератор, горячий и холодный трубопроводы с подъемными и опускными, участками, между которыми установлены дренажные трубки, и трубопроводы подачи раствора борной кислоты, каждый из которых соединен с холодным трубопроводом данной циркуляционной петли.

Недостатком этой ядерной энергетической установки являются ее низкие безопасность и надежность в аварийных ситуациях, обусловленные тем, что в случае разуплотнения трубопроводов циркуляционной петли и образования гидрозатворов в горячем и холодном трубопроводах в результате работы системы -аварийного охлаждения будет происходить подпитка тидрозатвора холодного трубопровода, если трубопровод системы аварийного охлаждения врезан близко к -месту образования гидрозатвора, или увеличиваться сопротивление холодного трубопровода и, следовательно, повьшгаться давление над активной зоной реактива, что може привести к полному или частичному оголению последней.

Целью изобретения является повышение безопасности и надежности ядерной энергетической установки в .аварийных ситуациях путем исключения образования гидрозатворов и выравнивания давления в верхней и нижней частях ядерного реактора при разуплотнении трубопроводов петель.

Поставленная цель достигается тем что в ядерную энергетическую установку, содержащую ядерный реактор с параллельно подключенными циркуляционными петлями, включающими парогенератор, горячий и холодньш трубопроводы с подъемными и опускными участками, между которьтми установлены дренажные патрубки, и трубопроводы подачи раствора борной кислоты, каждьй из которых соединен с холодным трубопроводом циркуляционной петли, введены струйные насосы, установленные в разрыв каждого трубопровода подачи раствора борной кислоты, причем дренажные патрубки каждой циркуляционной петли подключены к входу соответствующего струйного насоса до инжектируемому потоку.

Кроме того, дренажные патрубки одной циркуляционной петли подключены к входу струйного- насоса по инжектируемому потоку другой циркуляционной петли.

На фиг.1 изображена схема установки с подключением дренажного патрубка циркуляционной петли к соответствующему струйному насосу; на фиг.2 схема установки с подключением дренажного патрубка одной петли кструйному насосу другой циркуляционной петли.

Установка содержит водо-водяной реактор 1 (см.фиг.1) с активной зоной 2,-размещенной в его .корпусе, к Нижней 3 н верхней 4 частям которого подключены холодные 5 и горячие 6 трубопроводы циркуляционных петель 7 и 8. Каждая из петель, например петля 7.содержит парогенератор 9, насос 10 и соединяющие их трубопроводы с последовательно включенными подъемными 11 и 12 и опускными 13 и 14 участка ми. Между подъемным 1 1 и опускным 13 участками холодного трубопровода 5 на трубопроводе 15, соединяющем эти участки (сечения трубопроводов, находящиеся на самом низком уровне), имеется дренажный патрубок 16. Между подъемньм 12 и опускным 14 участками горячего трубопровода 6 на трубопроводе 17, соединяющем эти участки ( сечениятрубопроводов, находящиеся на самом низком уровне), расположен дренажный патрубок 18. Дренажные патрубки 16 И 18 могут служит для ликвидации (дренажа) гидрозатворов или для выравнивания давлений в нижней 3 и верхней 4 частях корпуса реактора 1. Дренажные патрубки 16, 18 подключены с помощью патрубка 19 инжектируемого потока струйного насоса 20, установленного на трубопроводе 21 (высокого давления) подачи раствора борной кислоты в неотсекаемую часть 22 холодного трубопровода 5 петли 7. При этом для обеспечения независимого отсоса гидрозатвора из холодного 5 и горячего 6 трубопроводов, дренажные патрубки 16 и 18 могут быть подключены к патрубку 19 инжектируемого потока струйного насоса через коллектор 23 с помощью трубопроводов 24, 25, снабженных обратными клапанами 26, 27 соответственно.. Струйный насос 20 выполнен в виде эжектора, ; либо в виде струйного смесителя. Любой из указанньк вариантов выполнения обеспечивает не только отсос инжектируемого потока (гидроаатвора), но и смешение потоков сред различной температуры - относительно холодного раствора борной кислоты, поступающего в патрубок 28, рабочей среды струйного насоса 20 и воды, отсасываемой из мест образования гидрозатворов в петлях, имеющей более высокую температуру. В результате перемешивания потоков температура,потока, поступающего из камеры смешения насоса 20 в его напорный патрубок 29 повысится, благодаря чему уменьшится опасность возникновения термоудара в момент ввода срав нительно холодной жидкости в каналы активной зоны, перегретой в результате оголения значительной ее части при аварии с утечкой теплоносителя. Возможен вариант выполнения данной установки, при котором дренажные патрубки одной петли 7 подключены к трубопроводу 30 (см.фиг.2) подачи раствора борной кислоты другой петли 7. В этом случае дренажные патрубки 31 и 32 подключены к патрубку 19 инжектируемого потока струйного насоса. 20 через коллектор 23, а дренажные патрубки 16 и 18 подключены к патрубку 33 инжектируемого потока струйного насоса 34 через коллектор 35. Ядерная энергетическая установка работает следующим образом. При нормальном режиме работы установки теплоноситель (вода) подается из парогенератора 9 с помощью насоса 0 по холодному трубопроводу-5 петли в нижнюю часть 3 корпуса реактора 1. При прохождении через каналы активной зоны 2 теплоносител ; нагреваетсй и выходит из верхней части 4 корпуса реактора 1 по горячему трубопроводу 6 петли 7 в парогенератор 9. Работа циркуляционных петельВ и: остальных, не показанных на чертеже, с ВХОДЯ1ЦИМ в них оборудованием, анаЖ гична .работеоборудования петли 7, 6 Б случае аварии, связанной с разуплотнением (разръгоон) трубопроводе, циркуляционных петель и потерей теплоносителя, например, горячего трубопровода 6 петли 7, трубопроводу петли 7 опорожняются в реактор через трубки парогенератора 9 в холодный трубопровод 5 петли 7 и заполняются паром на всем протяжении,, исключая подъемный 12 и опускной 14 участки . и соединяющий их трубопровод 1.7, в которых теплоноситель остается и образует гидрозатвор. Существование гидрозатвора привело бы к звеличеншо перепада давлений в верхней 4 и нижней 3 частях корпуса реактора и, следовательно, к снижению уровня теплоносителя в активной зоне 2, ухудшая условия ее охлаждения. Кроме того, гидрозатвор затруднил бы прохождение пара к парогенератору и конденсацию его в парогенераторе. Прекращение же или ослабление процесса конденсации пара в парогенераторе при потере теплоносителя означает, что давление в реакторе будет определяться только остаточными тепловьвделениями и величиной отверстия, через которое происходит Потеря теплоносителя, что может привести при небольшой величине отверстия к росту давления в реакторе до давления срабатьшания предохранительных клапанов на коьшенсаторе давления. Это,.в свою очередь, потребовало бы повышения напора насосов, обеспечивающих аварийную подпитку реактора. Во избежание опасных последствий подобной аварийной ситуации, в данной установке обеспечиваются условия для ликвидации гидрозатворов (образующихся) или для предотвращения возможности их образования и в горячем и в холодном трубопроводах петель. Так, по сигналу аварии подаваемый в контур по трубопроводу 21 раствор борной кислоты создает разрежение в патруб- . ке 19 инжектируемого потока, благодаря чему предотвращается возможность образования гидрозатворов в участках II, 13 и 12, 14 трубопроводов петли 7 и одновременно обеспечивается постоянный подогрев раствора борной кислоты, подаваемой в неотсекаемую часть 22 холодного трубопровода до температуры, близкой к теьшературе теплоносителя в трубопроводах на участках 11, 13., 12, 14. Поскольку

в существзпощих системах аварийной защиты имеется по три независимых трубопровода 21, обеспечивается надежное выравнивание давления в верх ней А и нижней 3 частях реактора 1 при любом варианте протекания аварии и гарантированный подогрев поступающего в контур раствора борной кислоты. При этом установка обратных клапанов 26, 27 на трубопроводах 24, 25 .подклкгчающт« патрубки 16, 18 к патрубку, i 19, исключает байпасирование парогенератора 9 при нормальной эксплуатации установки. Бместе с тем подбор соответствующих сопротивлений трубопроводов 24, 25 обеспечивает возможность организации требуемого направления теплоносителя через реактор 1 , например,, при сопротивлеНИИ трубопровода 25 меньшем, чем сопротивление трубопровода 24, поток, теплоносителя через активную зону 2 реактора 1 будет направлен снизу вверх.

Использование данной ядерКой энергетической установки позволит повысить безопасность и надежность в сравнении с базовым объектом установкой, эксплуатируемой в настоящее время на Ровенской, Кольской, Армянской и ряде зарубежных атомных станций, принятой за прототип данного изобретения (унифицированная установка с ВВЭР - 440). Повьшение безопасности и надежности будет обеспечено за счет того, что

практически по сигналу аварии удаляются гидрозатворы как горячих, так и из холодных трубопроводов циркуляционных петель (исключается возможность их образования);

гарантируется нужное направление движения теплоносителя через активну зону реакторов путем соответствующег подбора сопротивлений трубопроводов, идущих от дренажных патрубков горячих и холодных трубопроводов к патрубкам инжектируемого потока струйных насосов;

осуществляется подогрев раствора борной кислоты, вводимого в циркуляционные петли, что исключает опасность образования температурных напряжений в оборудс &,1нии контура, причем подогрев осуществляется без дополнительной затраты энергии за счет тепла, аккумулированного в теплоносителе контура;

исключается байпасирование парогенератора при нормальной эксплуатации например, путем установки обратных клапанов на линиях, соединяющих дренажные патрубки с патрубками инжектируемого потока струйного насоса, что приводит к увеличению доли полезно используемой мощности реактора и дает экономический эффект. Сумма годового экономического эффекта от использования изобретения на шести действующих.АЭС с ВВЭР - 440 (взамен базового объекта - установки, эксплуатируемой в настоящее время, принятой за прототип данногоизобретения) составит 1,1 млн.80 тыс,руб.

1. ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая ядерный реактор, с параллельно подключенными циркуляционными петлями, включающими парогенератор, горячий и холодный трубопроводы с подъемными и опускными участками, между которыми установлены дренажные патрубки, и трубопроводы подачи раствора борной кислоты, каждый из которых соединен с холодным трубопроводом циркуляционной петли, отличающаяся тем, что, с целью повышения безопасИзобретение относится к атомной энергетике, в частности с ядерным энергетическим установкам с водо-водяным реактором. Известна , ядерная энергетическая установка, содержащая ядерный реактор, ,параллельно подключенные к реактору циркуляционные петли, включающие па1рогенепатор, главный циркуляционный насос, горячий и холодный трубопровЪды с последовательно вклгоченными подъемными и опускными з астками и дренажные трубопроводы. кости и надежности установки в аварийных ситуациях путем исключения образования гидрозатворов и выравнивая давления в верхней и нижней частях ядерного реактора при разуплотнении трубопроводов циркуляционной петли, в нее введены, струйные насосы, установленные в разрыв каждого трубопровода подачи раствора борной кислоты, причем дренажные трубки каждой Циркуляционной петли подключены к входу соответствующего струйного насоса по инжектируемому потоку. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что, с целью повьшшния безопасности и надежности путем исключения влияния мест разуп(Л лотнения трубопроводов одной циркуляционной петли на другую, дренажные патрубки одной петли подключены.к входу струйного насоса по инжектируемому потоку другой циркуляционной петли. со 00 4 Компоновка оборудования в извест00 О5 ных установках с помощью трубопроводов, включающих последовательно расположенные подъемные и опускные участки, обеспечивая сокращение размеров установки по высоте, приводит к тому, что при авариях, связанных с разуп- . лотнением (разрывом) трубопроводов циркуляционных петель и утечкой теплоносителей в горячих и холодных трубопроводах, образуются гидрозатворы, препятствующие выравниваниюдавления в верхней и нижней частях корпуса