АТОМНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ Советский патент 1994 года по МПК G21D1/00 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для производства электроэнергии на основе использования в качестве энергоносителя ядерного топлива.

Цель изобретения - повышение безопасности работы станции.

Изобретение поясняется чертежом, где показана технологическая схема предлагаемой атомной электростанции с подземным размещением ядерной реакторной установки, где 1 - ствол атомной электрической станции, подземная камера 2, ядерный реактор 3, защитная оболочка реактора 4, устройство сжигания гремучего газа и вентиляции ядерного реактора 5, трубопровод (канал) для выдачи продуктов вентиляции на поверхность 6, установка тонкой очистки и нейтрализации продуктов вентиляции реактора 7, дутьевой вентилятор 8, вентиляционная труба 9, циркуляционная труба 9, циркуляционный насос второго контура ядерного реактора 10, парогенератор 11, термостатированный паропровод 12, паровая турбина 13 с электрическим генератором 14, блок-накопитель 15, конденсатор 16, циркуляционный насос 17, пруд-охладитель 18, поверхностные питающие насосы 19 и 20, трубопровод-водовод 21, гидроагрегатная камера 22, гидравлическая турбина 23 с электрическим генератором 24, накопительный резервуар 25, питающие трубопровод 26 и насос 27.

Предлагаемая атомная электрическая станция выполнена в виде шахты с одним или несколькими сообщающимися между собой стволами 1 условно показан только один ствол). У ствола 1 на заданной глубине, т.е. на нижнем геодезическом уровне, пройдена подземная камера 2, в которой установлена ядерная реакторная установка 3 в защитной оболочке 4. Ядерный реактор 3 включает в себя все штатные системы и средства контроля, защиты и управления, в частности, устройство сжигания гремучего газа и вентиляции реакторной установки 5, к которой подсоединен трубопровод для выдачи продуктов вентиляции на поверхность 6. Трубопровод 6 продолжен по стволу 1 и с другой стороны (на поверхности) подсоединен к установке тонкой очистки и нейтрализации 7 продуктов вентиляции ядерного реактора 3. Выход установки 7 через дутьевой вентилятор 8 подается в вентиляционную трубу 9.

Циркуляционый насос 10 второго контура ядерного реактора 3 соединен с парогенератором 11, который установлен в подземной камере 2. К выходу парогенератора 11 подсоединен термостатированный паропровод 12, проложенный по стволу 1 и подсоединенный с другой стороны на поверхности (на верхнем геодезическом уровне) к паровой турбине 13, с валом которой соединен электрический генератор 14. Выходы паровой турбины 13 соединены с баком-накопителем 15 и конденсатором 16, а конденсатор 16, в свою очередь, через циркуляционый насос 17 соединен с прудом-охладителем 17 и конденсационный насос 19 - с баком-накопителем 15.

К выходу бака-накопителя 15 через поверхностный питающий насос 20 подсоединен стволовой трубопровод (водовод) 21, подсоединенный под землей (на нижнем геодезическом уровне) к гидроагрегатной камере 22, в которой установлена гидравлическая турбина 23 с электрическим генератором 24. Пространство под гидравлической турбиной 23 камеры 22 соединено с накопительным резервуаром 25, к которому подсоединен питающий трубопровод 26 с другой стороны подсоединен к парогенератору (к парогенераторам) 11 ядерной реакторной установки 3 в подземной камере 2.

Атомная электрическая станция работает следующим образом.

После окончания всех необходимых горнопроходческих работ, строительства и обустройства подземных зданий и сооружений, после монтажа и наладки всего оборудования станции, в частности, после монтажа всех коммуникаций по стволу 1, а в подземной камере 2 ядерной реакторной установки 3, заключенной в защитную оболочку 4, осуществляют физический пуск реактора включением в работу всех его штатных систем и средств. В результате включения в работу устройства 5 сжигания гремучего газа (образующегося при работе ядерного реактора) и вентиляции камеры 2 с защитной оболочкой 4, продукты сжигания и вентиляции поступают в трубопровод 6 и далее на установку тонкой очистки и нейтрализации 7, откуда дутьевым вентилятором 8 подаются в вентиляционную трубу 9 и на заданной высоте выбрасываются в атмосферу.

Циркуляционный насос 10 осуществляет прокачку теплоносителя во втором контуре, благодаря чему тепло, выделяющееся в ядерном реакторе вследствие осуществления ядерной реакции, отбирается из реактора и передается в парогенератор 11 (ядерный реактор может иметь и несколько парогенераторов), питающийся водой. Образующийся в парогенераторе 11 водяной пар по термостатированному паропроводу 12 поступает на поверхность (на верхний геодезический уровень и далее на паровую турбину 13, осуществляющую преобразование тепловой энергии пара в механическое движение, т.е. приводящую во вращение электрический генератор 14. С генератора 14 электроэнергия может использоваться и для собственных нужд электростанции и, главным образом, для питания внешних потребителей в обычном (установленном) порядке.

Образующаяся в паровой турбине 13 вода собирается в баке-накопителе 15, а остатки отработанного, но не сконденсировавшегося пара поступают в конденсатор 16, по которому циркуляционным насосом 17 прокачивается вода из пруда (устройства) - охладителя 18. Вода из конденсатора 16 конденсационным насосом 19 также подается в бак-накопитель 15. Далее, из бака-накопителя 15 питающим насосом 20 вода подается (сбрасывается) в стволовой водовод (трубопровод) 21, т.е. сбрасывается в шахту (на нижний геодезический уровень), и она приобретает под действием сил гравитации соответствующую энергию. Эта энергия при попадании воды из водовода 21 в гидроагрегатной камере 22 на гидравлическую турбину 23 обеспечивает вращение электрического генератора 24, т.е. производство электроэнергии и в подземных условиях (и на нижнем геодезическом уровне).

Пройдя гидравлическую турбину 23, отработавшая вода поступает в накопительный резервуар 25, откуда по питающему трубопроводу 26 насосом 27 снова подается в парогенератор 11 ядерного реактора 3. Совершая непрерывный круговорот по описанной технологической цепи вода в своем естественном состоянии на одной части паросилового цикла, за счет сил гравитации обеспечивает выработку электроэнергии наиболее экологически чистым и полностью возобновляемым путем (с помощью гидравлической турбины), а на другом, в виде пара - за счет энергии ядерной реакции, т.е. также достаточно эффективным и экологически чистым путем. Таким образом повышение безопасности эксплуатации ядерного реактора достигается за счет подземного глубинного его размещения, а самой электростанции в целом - за счет наличия на ней независимого источника электроэнергии в виде постоянно работающего гидрогенератора. При этом также существенно урощается решение проблемы утилизации радиоактивных отходов и их складирования на длительное хранение.

Разработка и практическая реализация конкретных проектов предлагаемой АЭС обеспечивает повышение эффективности энергоснабжения путем дальнейшего расширения области применения атомной энергетики.

Сущность изобретения: ядерный реактор с парогенераторами снабжен гидравлической турбиной с электрическим генератором и установлен под землей на заданном нижнем геодезическом уровне. Водяной пар с парогенераторов подается по термостатированному паропроводу на паровую турбину с электрическим генератором, которая установлена на существенно более высоком геодезическом уровне по сравнению с нижним уровнем, а отработавшие вода и сконденсированный пар после паровой турбины по водоводу-трубопроводу подаются на гидравлическую турбину и далее снова на парогенераторы ядерного реактора. 1 ил.

АТОМНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ, включающая ядерную реакторную установку с парогенератором и штатными средствами контроля, защиты и управления, установленную под землей, паровую турбину с электрогенератором, баком-накопителем, конденсатором, циркуляционным, конденсатным и питающим насосами и прудом-охладителем, установленную на более высоком геодезическом уровне по сравнению с уровнем расположения ядерной реакторной установки, отличающаяся тем, что, с целью повышения безопасности работы станции, ядерная реакторная установка дополнительно снабжена гидравлической турбиной с электрическим генератором, а паропровод, соединяющий выход парогенератора с входом паровой турбины, выполнен термостатированным, причем выходы паровой турбины через водовод-трубопровод соединены с входом гидравлической турбины, выход которой через накопительный резервуар и питающий трубопровод с насосом, соединен с входами парогенератора, выход устройства сжигания гремучего газа и вентиляции ядерной реакторной установки подключен к трубопроводу выдачи продуктов вентиляции на поверхность.