Пасивна система тепловідводу з приміщень атомних електростанцій

Винахід відноситься до галузі енергетики і може бути використаний при розробці пасивних елементів засобів обмеження масштабу аварій, в першу чергу аварій із втратою теплоносія. Відома система охолодження герметичних приміщень АЕС (див. книгу О.Б. Самойлов, Г.Б. Усынин, А.М. Бахметьев. Безопасность ядерных энергетических установок.-М.: Энергоатомиздат, 1989, с.85, рис.5.18) включає ядерний реактор з активною зоною, спринклерний пристрій, бак запасу охолоджуючої води, приямок, теплообмінник системи аварійного охолодження активної зони. Головним недоліком цієї системи є те, що вона відноситься до активних засобів охолодження. Ця система не може працювати в умовах повного знеструмлення станції, так як потребує для своєї роботи живлення і наявності керуючих сигналів. В якості найбільш близької по технічній суті вибрана система тепловідводу з приміщень АЕС (див. книгу И.Н. Нигматулин, Б.И. Нигматулин. Ядерные энергетические установки.-М.: Энергоатомиздат, 1986, с.159, рис.5.1), яка має у своєму складі ядерний реактор з активною зоною, корпус захисної оболонки або герметичних приміщень, трубчатий теплообмінник. Ця більш досконала система також потребує для своєї роботи наявності джерел енергоживлення для прокачування холодної води, що подається в трубчатий теплообмінник із зовні, та управління, тобто є активною. В основу винаходу поставлено задачу створення пасивної системи тепловідводу з приміщень АЕС, в якій нова конструкція елементів збору, передачі і виведення теплоти з приміщень АЕС дозволила б забезпечити пасивність, ефективність та надійність роботи. Поставлена задача вирішується тим, що в системі тепловідводу з приміщень АЕС, що містить ядерний реактор з активною зоною, корпус захисної оболонки або герметичних приміщень, трубчатий теплообмінник згідно з винаходом, виконано у вигляді блоку теплових труб, випаровувальні ділянки яких розміщено всередині корпусу захисної оболонки або герметичних приміщень, а конденсаційні ділянки виведено зовні крізь ущільнення, виконані в корпусі захисної оболонки або герметичних приміщень. Виконання трубчатого теплообмінника у вигляді блоку теплових тр уб, випаровувальні ділянки яких розміщено всередині корпусу захисної оболонки або герметичних приміщень, а конденсаційні ділянки виведено зовні крізь ущільнення, виконані в корпусі захисної оболонки або герметичних приміщень, дозволяє забезпечити пасивність, ефективність та надійність роботи системи за рахунок незалежності роботи блоку теплових тр уб від наявності енергоживлення та керуючих сигналів. Блок теплових тр уб дозволяє ефективно зібрати теплоту всередині захисної оболонки або герметичних приміщень, вивести за межі корпусу захисної оболонки або герметичних приміщень та розсіяти її в довкіллі. При цьому потрапляння радіоактивних часток в довкілля практично виключається за рахунок того, що для їх витоку необхідно двічі порушити цілісність оболонки хоча б однієї з теплових тр уб, а саме - всередині корпусу захисної оболонки або герметичних приміщень на її випаровувальній ділянці та в довкіллі на конденсаційній ділянці, причому ці порушення цілісності корпусу повинні бути в одній і тій же тепловій трубі. Технічна суть та принцип дії запропонованої пасивної системи тепловідводу з приміщень АЕС пояснюється кресленням (фіг.1). На кресленні (фіг.1) зображена пасивна система тепловідводу з приміщень АЕС у розрізі. Пасивна система тепловідводу з приміщень АЕС включає в себе ядерний реактор 1 з активною зоною 2, корпус захисної оболонки або герметичних приміщень 3, теплообмінник 4, блок теплових труб 5. Випаровувальні ділянки 6 теплових тр уб розміщено всередині корпусу захисної оболонки або герметичних приміщень 3, а їх конденсаційні ділянки 7 виведено у довкілля. Конденсаційні ділянки 7 теплових труб 5 виведено зовні крізь ущільнення 8, виконані в корпусі захисної оболонки або герметичних приміщень 3. Пасивна система тепловідводу з приміщень АЕС працює наступним чином. При виникненні аварійної ситуації (в першу чергу аварії з втратою теплоносія) відбувається викидання гарячого теплоносія з активної зони 2 ядерного реактора 1 у приміщення АЕС всередину корпусу захисної оболонки або герметичних приміщень 3. Гарячий теплоносій заповнює теплообмінник 4 та потрапляє до випаровувальних ділянок 6 пакету теплових тр уб 5. Теплоносій теплових тр уб в зонах випаровування 6 випаровується або кипить і переносить теплоту у вигляді прихованої теплоти пароутворення до конденсаційних ділянок 7 зовні корпусу захисної оболонки або герметичних приміщень 3. Тут теплоносій теплових труб конденсується за рахунок охолодження зовнішньої поверхні теплових труб в довкіллі і повертається на випаровувальні ділянки 6 пакету теплових тр уб 5. Цикл випаровуванняконденсації замикається. В якості кінцевого поглинача теплоти може служити атмосферне повітря, грунт або вода басейну чи водосхови ща. Теплові тр уби можуть бути споряджені ребрами повністю або одна з їх ділянок випаровування або конденсації. Виготовлена та випробувана модель фрагменту пасивної системи тепловідводу з приміщень АЕС, що мала у своєму складі герметичну камеру, в яку через ущільнення було введено зони випаровування двох теплових труб, розташованих одна над одною. Конденсаційні ділянки теплових тр уб були розміщені в навколишньому повітрі. З іншої сторони в стінку камери був припаяний штуцер для подачі гарячої води. В результаті проведених випробувань було встановлено: - виведення теплоти на конденсаційні ділянки теплових труб починалося після подачі гарячої води всередину герметичної камери; - змінюючи характеристики блоку теплових тр уб та вид кінцевого поглинача теплоти, можна розробляти оптимальну для конкретних умов пасивну систему тепловідводу з приміщень АЕС.