Устройство ограничения расхода теплоносителя при аварийной разгерметизации контура ядерного реактора Советский патент 1982 года по МПК G21C9/00 

184 11эобретега5е относится к облас-ти 5щер ной текинки, а конкретно к устройствам ргранпче101я расхода горячего теплоносителя при аварийной разгерметизации контура ядерного реактора, нохоцяшегося под аавлеш5ем. Известно устройство ограничения расхода горячего теплоноситепл в УСЛОВИ.ЯХ аварийного истечения, представляющее собой сопло, имеющее сужающийся вхоцио участок, горловину с постоянным по длине поперечным сечением и расширяющийся Шз1ходной участок, стенки сопла непод вижные 1 . Недостатком этого устройства является невысокая эффективность за счет бо-пьшого критического расхода через сопло 1 Известно также устройство ограничени расхода теплоносителя при аварийной разгерметизации контура ядерного реактора, выполненное в виде сопла, снабженного боковыми перепускными окнами и содержащее сужакяцийся входной участок, горловину с постоянными по длине поперечными сечениями -и расширяющийся выходной участок 2 . Диаметр и. шаг sTjtx отверстий зависят от диаметра горловины и параметров потока перед соплом. Устройство содержит также тор. перепускные окна и кольцевую камеру. Боковые перепускные окна соединены с входным участком через кольцевую камеру. Ввод вторичного потока теплоносителя под углом к основному потоку теплопосителя через выполненньш в горловине сопла боковые перепускные окна обеспечиваю эффект аэродинамического загромождения п|эоходного сечения горловины, вследствие чего достигается сш же1-ше критического массового расхода теплоносителя. Однако в номинальном режиме работы реактора возрастают затраты энергии на прокачку теплоносителя, так как и в этом случае имеет место, хотя и в меньшей степени, чем при аварийном истечении, эффект аэродинамического загромождения горловины сопла вторичным потоком теплоносителя, поступившим через боковые перепускные окна. Недостатком известного устройства является невысокая экономичность рабо- ты устройства в номинальном режиме ра- боты реактора. Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства ограничения расхода путем уменьшения затрат энергии в номинальном режиме работы реактора 6 2 и критического расхода теплоносителя при аварийном истечении. Это достигается тем, что в устройстве ограничения расхода боковые перепуск- ные окна расположены в сужаюцемся входном участке. Причем боковые перепускшле окна размещены в кольцевой точке, выполненной в сужающемся входном участке. Размещение перепускных окон во входном участке сопла приводит к уменьшению затрат энергии на прокачку теплоносите. ая через устройство ограничения расхода в .Номинальном режиме работы по сравнению, со случаем размещения перепускных окон в горловине сопла, так как на входном участке сопла потери статистического давлещш на разгон потока нескопь- ко ниже, в результате чего на вторичный поток в перепускных окнах действует меньший перепад давления, и имеет место со- . ответственно меньшее возмуи ение основного потока. Затраты на прокачку теплоносителя в номинальном режиме работы также уменьшаются благодаря тому, что поперечный вдув осуществляется не в ми- нкмa, сечении сопла, и в свяпи с этим даже при одинаковой дальнобойности поперечных струй размещение окон в . сужающек-ся входном участке сопла характеризуется в номинальном режиме загромождением меньшей доли проходного се- чешш, чем р.азмещение перепускных окон в горловине сопла. Кроме того, мож. но дополи тельно снизить затраты энегрии ка прокачку теплоносителя в номинашэном режиме работы путем умекьшет Я длины горлови оы сопла, так как в условиях поперечного вдува влияние дтпаы горловины сопла на критический расход уменьшается, и поэтому длину горловины можно существенно сократить. Ориентация осей симметрии перепуск- них окон под углом к направлению движения основного потока на оси или поверхности Сопла приводит к дополнительному снижению критического расхода по сравнению со случаем ориентации упомянутых окон под прямым углом, так как помимо эффекта чисто аэродинамического за громождения проходного сечения сапла поперечной струей вдув под углом приводит к дополнительному торможению основного потока за счет импульса вторичного потока на продольное направление. На фиг, 1 показано расположение ограничительного соппа в трубопроводе раз- 38-1 даточного группового коллектора реактора; на фиг. 2 и 3 - варианты размещешт перепуск1Пз1х окон в сужающемся вхопном участке сопла; на фиг. 4 - график продольного распределения давления в номинапьных и аварийных режимах. Устройство в виде сопла содержит су жаюшийся входной участок 1, горловину 2 с постоянным по длине поперечным се- чением расширягацийся выходной участок 3, В стенке сужакщегося входного участ ка 1 выполнены боковые перепускные окна 4. Ось симметрии окна наклонена к продольной оси сопла под углом. Устройство также содержит торцовые перепускные .окна 5, Боковые перепускные окна 4 могут быть размещены в кольцевой проточке 6, выполненной в сужающем ся входном участке 1 сопла, образующего и кольцевую камеру 7. Размещение боковых перепускнык окон в сужа1(Ж1емся входном участке позволяет уменьшить длину горловины и в предельном случае выполнить сопло без горловины, что.позволяет дополнительно снизить энергозат- раты на прокачку теплоносителя в номинальном режиме. Предлагаемое устройство работает следующим образом. В номинальном режиме работы реактора через ограничительное сопло протекае основной поток однофазного жидкого теплоносителя, смешивающийся во входном участке 1 с вторичным потоком теплоносителя, который поступает в камеру 7 через торцовые перепускные окна 5, а затем через боковые перепускные окна 4 попадают во входной участок 1. Суммарная площадь торцовых перепускных окон 5 должна, как минимум, в три раза превышать суммарную площадь боковых перепускных окон 4. Вторичный поток зависит от геометрии тракта, через который он проходит, и от перепада давлений в камере 7 и входном участке 1. В номинальных условиях упомянутый перепад давления относительно мал, поэтому значе1ше расхода теплоносителя во вторичном потоке невелико и возмущение основного потока поперечной струей незначительно. При аварийной разгерметизации контура происходит резкое падение давления зп бгрпничителт ным соплом. Продольный давления де- формируется таким рбрппом, что лрг)Исх(1дит резкое BoapacTa-nie перепада давления между камерой 7 и входным участком 1. Вследствие резкого возрастания упомяну- того перепада давления значительно увеличиваются расход теплоносителя и дальнобойность струи вторичного потока, при этом происходит снижение критического расхода теплоносителя как в результате аэродинамического загромождения проходного сечения сопла струей вторичного потока, так и за счет составляющей импульса вторичного потока,направпенной навстречу основному потоку. При соответствующем выборе геометрии боковых перепускных окон 4 и растояния этих окон от начала горловины 2 следует ожидать снижения суммарного критического расхода теплоносителя по сравнению со случаем отсутствия вдува или размещения боковых перепускных окон в горловине 2, Кольцевая проточка б во входном участке 1 приводит к повышению статистического давления основного потока в зоне боковых перепускных окоп 4 вследствие торможения потока и обеспечивает соответственно дополнительное ст)жение затрат энергии на прокачку теплоносителя в номинальном режиме, так как. умень-шается перепад давлений, действующий на вторичный поток. Размещение боковых перепускных окон в сужающемся входном участке позволяет уменьшить длину гс1рлови ы и в предельном случае выполнять сопло без горловины, что предпочтительнее с точки зре1шя экономичности (снижения затрат на проточку теплоносителя в номинальных условиях). Результат экспериментов и расчетов показывает, что в случае реактора типа РБАЖ применение изобретения позволит снизить уровень затрат энергии на проточку теплоносителя на 10-2 О% по сравне- . нию с известным устройством и одновременно уменьшить критический массовый расход теплоносителя на 20-30%. Устройство обеспечивает возможность продолжения работы реактора в условиях аварийной разгерметизации группового коллектора.

Р/р

кан

U

лР,

иг.