Энергетическая установка Советский патент 1991 года по МПК F01K13/02 

го контура, не конденсируется на стенках оболочки 18, что приводит к росту давления под последней и гидравлическому запиранию течи. Подачей воды из емкости 19 обеспечивается залив активной зоны реактора 1, а наклонное расположение трубопроводов 2

и 3 приводит к естественной циркуляции теплоносителя от реактора 1 к парогенератору 4 и обратно. Таким образом передается тепло от реактора 1 парогенератору 4, который, в свою очередь, через конденсатор 7 передает это тепло окружающему воздуху. 1 ил.

Изобретение относится к энергетике и м.б. использовано на тепловых и атомных электростанциях. Цель изобретения - повышение надежности отвода тепла при разгерметизации первого контура энергетической установки. Для этого энергетическая установка дополнительно содержит гидроакку- мулирующую емкость 19, соединенную с первым контуром, размещенным под герметичной теплоизолированной оболочкой 18 и выполненным с циркуляционными трубопро- водами 2 и З.наклоненными вниз в направлении от парогенератора 4 к источнику тепла, которым в примере конкретной реализации является реактор 1. При разгерметизации первого контура пар, образовавшийся в результате расширения теплоносителя первоw Ё Os 00 о со ю

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на энергоблоках атомных электростанций.

Цель изобретения - повышение надежности отвода тепла при разгерметизации первого контура и отсутствии электропитания.

На чертеже схематично изображена энергетическая установка.

Энергетическая установка содержит первый контур с источником тепла, которым в примере конкретной реализации энергетической установки является ядерный реактор 1 атомной электростанции. Реактор 1 соединен посредством циркуляционных трубопроводов 2 и 3 с греющим трактом парогенератора 4, выполненным в виде вертикальных коллекторов 5 с пучком теплооб- менных труб 6. Трубы 6 выполнены с уклоном вниз в направлении от их средних участков к коллекторам 5. На чертеже условно показан один парогенератор 4, соединенный трубопроводами 2 и 3 с реактором 1, однако установка содержит четыре петли, соответственно четыре парогенератора, которые своими циркуляционными трубопроводами соединены с реактором 1 (не показаны).

Энергетическая установка содержит также воздушный конденсатор 7, который соединен паровым 8 и конденсатным 9 трубопроводами соответственно с нагреваемым трактом парогенератора 4 с образованием системы пассивного отвода тепла последнего. При этом конденсатор 7 расположен на высотной отметке, превышающей высотную отметку парогенератора 4, и размещен в тяговой воздушной трубе 10. Труба 10 имеет шибер 11, соединенный с приводом 12. Привод 12 состоит из поршня 13 с пружиной 14 и тягой 15 и соединен трубопроводом 16 с электромагнитным клапаном 17с конденсатным трубопроводом 9. Первый контур размещен в герметичной теплоизолированной оболочке 18 и выполнен с циркуляционными трубопроводами 2 и 3, которые наклонены вниз в направлении от парогенератора 4 к реактору 1.

Энергетическая установка содержит также гидроаккумулирующую емкость 19, соединенную перепускным трубопроводом

20 с первым контуром, а трубопроводом 21 - с источником сжатого газа (не показан). На трубопроводе 21 установлен редуктор 22 для поддержания в исходном состоянии заданного давления в емкости 19, а на трубопроводе 20 установлен обратный клапан 23. На конденсатном трубопроводе 9 установлен обратный клапан 24, паровой трубопровод 8 соединен с нагреваемым

0 трактом парогенератора 4 через паропровод 25, на котором перед турбоустановкой (не показана) установлен стопорный клапан 26. Конденсатно-питательный тракт (не показан) соединен с нагреваемым трактом паро5 генератора 4 посредством трубопровода 27. Энергетическая установка работает следующим образом.

При нормальных условиях эксплуатации энергетической установки теплоноси0 тель циркулирует по трубопроводам 2 и 3, в реакторе 1 нагревается, а в греющем тракте парогенератора 4 охлаждается. При этом в нагреваемом тракте парогенератора 4 генерируется пар, который по паропроводу 25

5 через стопорный клапан 26 направляется на турбоустановку. Из конденсатно-питатель- ного тракта турбоустановки питательную воду подают в нагреваемый тракт парогенератора 4 по трубопроводу 27. Обратные

0 клапаны 23 и 24 закрыты. Клапан 17 также закрыт и шибер 11 находится в закрытом положении.

При разгерметизации первого контура энергетической установки теплоноситель

5 вытекает под герметичную оболочку 18 и, расширяясь, вскипает. При этом за счет вытекания теплоносителя давление в первом контуре падает, а за счет появления пара под герметичной оболочкой 18 давление в

0 ее полости растет. Давление под герметичной оболочкой 18 растет потому, что она выполнена теплоизоляционной и пар на ее стенках с определенного момента времени не конденсируется. После того, как давле5 ние под герметичной оболочкой 18 станет равным или будет превышать давление в первом контуре, течь теплоносителя прекратится, произойдет гидравлическое запирание течи теплоносителя первого контура. 5Сразу после появления течи первого

контура в условиях потери электропитания

закрывается стопорный клапан 26 на паропроводе 25 и открываются клапаны 24 и 17 на трубопроводах 9 и 16 соответственно. Конденсатно-питательный тракт также отключается от установки. После открытия клапана 17 под действием среды из трубопровода 16 поршень 13 привода 12 сжимает пружину 14, тяга 15 открывает шибер 11, обеспечивая расход охлаждающего наружного воздуха через тяговую трубу 10. Пар по трубопроводу 8 поступает в конденсатор 7, где конденсируется, отдавая тепло воздуху, а конденсат по трубопроводу 9 поступает в нагреваемый тракт парогенератора 4. Конденсатор 7 установлен на высоте, обеспечивающей естественную циркуляцию пара-конденсата через этот конденсатор 7 со скоростью циркуляции, необходимой для снятия с парогенератора заданного количества тепла. Воздух в трубе 10 циркулирует за счет естественной тяги. Таким образом, сразу после появления течи первого контура начинает действовать система пассивного отвода тепла от нагреваемого тракта парогенератора 4 через конденсатор 7 наружному воздуху.

После разгерметизации первого контура, как только давление в нем снизится до заданного значения, открывается клапан 23 на трубопроводе 20 и вода из гидроэккуму- лирующей емкости 19 под давлением газа сверху начинает поступать в первый контур, компенсируя утечку теплоносителя и предотвращая перегрев реактора 1 (оголение активной зоны реактора 1).

При снижении давления в первом контуре после его разгерметизации происходит вскипание теплоносителя, а после гидравлического запирания течи теплоносителя в первом контуре теплоноситель начинает циркулировать только в трубопроводе 2. В виде пара он направляется из реактора 1 в греющий тракт парогенератора 4, где конденсируется за счет работы системы пассивного отвода тепла, и в виде конденсата возвращается опять в реактор 1, где вскипает, снимая тепло с его активной зоны. Такая циркуляция теплоносителя возможна благодаря выполнению трубопроводов 2 и 3 с

уклоном вниз в направлении от парогенератора 4 к реактору 1. Следует отметить, что. если произойдет разгерметизация трубопровода 2, а не трубопровода 3, как рассматривается в данном примере конкретной реализации, то описанная циркуляция пара- конденсата теплоносителя первого контура будет осуществляться по трубопроводам 2 исправных петель.

В таком режиме энергетическая установка может работать как угодно долго, пока не прекратится энерговыделение в реакторе 1. В процессе такого отвода тепла от энергетической установки давление в

первом контуре падает, в результате происходит подсос пара из-под герметичной оболочки 18 в первый контур, что снижает давление под герметичной оболочкой 18. которое, однако, остается большим давления

первого контура, сохраняя гидравлическое запирание течи. Так, в процессе снижения энерговыделения в реакторе 1 снижается давление в первом контуре и под оболочкой 18. Энергетическая установка переходит в

режим длительного пассивного расхолаживания. Пассивность расхолаживания однозначно определяет высокую надежность отвода тепла от энергетической установки при разгерметизации первого контура.

Формула изобретения

Энергетическая установка, содержащая парогенератор с греющим и нагреваемым трактами, первый из которых подключен к источнику тепла посредством циркуляционных трубопроводов с образованием первого контура, а нагреваемый тракт парогенератора соединен с воздушным конденсатором системы пассивного отвода тепла, отличающаяся тем, что, с целью повышения

надежности отвода тепла при разгерметизации первого контура и отсутствии электропитания, она дополнительно содержит гидроаккумулирующую емкость, соединенную с первым контуром, причем последний

размещен под герметичной теплоизолированной оболочкой, а циркуляционные трубопроводы расположены с наклоном в направлении от парогенератора к источнику тепла.