Система пасивного аварійного тепловідведення від ядерного реактора

Система пасивного аварійного тепло відведення від ядерного реактора, що містить корпус реактора, теплообмінник аварійного тепловідве дення, повітряний конденсатор, трубопроводи між ними, яка відрізняється тим, що повітряний конденсатор виконано у вигляді двох камер, першу з яких, де встановлено випаровувальні ділянки пакета споряджених ребрами теплових труб, з'єднано з теплообмінником аварійного тепловідведення, а друга, в яку через розподіляючу стінку виведено конденсаційні ділянки пакета теплових труб і яка виконана у вигляді радіаторної башти, з'єднана з повітряним басейном навколишнього середовища Корисна модель відноситься до галузі енергетики і може бути використана в якості системи аварійного охолодження ядерного реактора, в тому числі в умовах повного знеструмлення станції Відома система аварійного тепловідведення від ядерного реактора [див книгу О Б Самойлов, Г Б Усынин, А М Бахметьев Безопасность ядерных энергетических установок - М Энергоатомиздат, 1989, - с 81, рис 5 11] має в своему складі корпус реактора, теплообмінник аварійного тепловідведення, водойму та помпу подачі води з водойми Відведення теплоти здійснюється шляхом теплообміну з водою водойми у водо-водяному теплообміннику аварійного тепловідведення, після чого вода знову повертається у водойму Недоліком цієї системи є невисока надійність, неможливість роботи в умовах повного знеструмлення станції, необхідність мати водойму, яка могла б забезпечити великі витрати води в різні пори року Робота системи починається після того, як надійдуть керуючі сигнали на її ввімкнення вання повітряного конденсатора, що позбавляє від залежності у потребі значних водних ресурсів та переходу до використання у якості стоку теплоти практично необмеженого повітряного басейну В той же час залишається залежність від наявності джерела живлення для створення примусового руху повітря в конденсаторі за допомогою, наприклад, вентилятора для збільшення інтенсивності теплообміну на обмеженій поверхні теплообміну конденсатора, що не може бути суттєво збільшена традиційними методами Тобто система в умовах повного знеструмлення станції працювати не може Ця система також відноситься до активних, тобто повинна при необхідності запускатися в роботу оператором чи автоматичними системами запуску В якості найбільш близької по технічній суті вибрана система аварійного тепловідведення від ядерного реактора [див книгу О Б Самойлов, Г Б Усынин, А М Бахметьев Безопасность ядерных энергетических установок - М Энергоатомиздат, 1989, - с 81, рис 5 12], що містить корпус реактора, теплообмінник аварійного тепловідведення, повітряний конденсатор, трубопроводи між ними В цьому технічному рішенні надійність підвищено в порівнянні з аналогом за рахунок застосу В основу корисної моделі поставлено задачу створення системи пасивного аварійного тепловідведення від ядерного реактора, в якій нова конструкція повітряного конденсатора дозволила б забезпечити ефективність, надійність роботи, пасивність або незалежність від наявності керуючих сигналів і живлення та можливість роботи в умовах повного знеструмлення станції Поставлена задача вирішується тим, що в системі аварійного тепловідведення від ядерного реактора, що містить корпус реактора, теплообмінник аварійного тепловідведення, повітряний конденсатор, трубопроводи між ними, згідно з корисною моделлю, повітряний конденсатор виконано у вигляді двох камер, першу з яких, де встанов (О (О со 1366 лено випаровувальні ділянки пакета споряджених ребрами теплових труб, з'єднано з теплообмінником аварійного тепловідведення, а друга, в яку через розділяючу стінку виведено конденсаційні ділянки пакета теплових труб і яка виконана у вигляді радіаторної башти, з'єднана з повітряним басейном навколишнього середовища Виконання повітряного конденсатора у вигляді двох камер, першу з яких, де встановлено випаровуваньні ділянки пакета споряджених ребрами теплових труб, з'єднано з теплообмінником аварійного тепловідведення, а друга, в яку через розділяючу стінку виведено конденсаційні ділянки пакета теплових труб і яка виконана у вигляді радіаторної башти, з'єднана з повітряним басейном навколишнього середовища, дозволяє забезпечити ефективність, надійність, пасивність та можливість роботи в умовах повного знеструмлення станції за рахунок великої площі теплообміну як на теплосприймаючих, так і на тепловіддаючих ділянках теплових труб, що створює оптимальні умови для теплообміну з довкіллям, високої надійності роботи кожної окремої теплової труби, що входить в пакет та простоти системи Система починає працювати, як тільки в повітряний конденсатор починає надходити гаряча вода або пара від теплообмінника аварійного тепловідведення, тобто не залежить від дій оперативного персоналу та автоматики і є пасивною Омивання повітрям конденсаційних ділянок теплових труб забезпечується за рахунок самотяги радіаторної башти, тобто система не потребує будь-яких механічних пристроїв з приводом для їх роботи і може працювати в умовах повного знеструмлення станції Технічна суть та принцип дії запропонованої системи пасивного аварійного тепловідведення від ядерного реактора пояснюється кресленням На кресленні зображена система пасивного аварійного тепловідведення від ядерного реактора у розрізі Система пасивного аварійного тепловідведення від ядерного реактора включає в себе корпус реактора 1, теплообмінник аварійного тепловідведення 2, камеру 3 з випаровувальними ділянками пакета споряджених ребрами теплових труб 4, камеру 5 з конденсаційними ділянками пакета теплових труб 4, трубопроводи 6 між корпусом реактора 1 і теплообмінником 2 та 7 між теплообмінником 2 і камерою 3 Камери 3 та 5 розділені між собою стінкою 8 Система пасивного аварійного тепловідведення від ядерного реактора працює слідуючим чином Нагріта в реакторі 1 вода по трубопроводу 6 потрапляє в теплообмінник аварійного тепловідведення 2, де перетворює воду теплообмінника в пару Пара по трубопроводу 7 потрапляє в камеру З з випаровувальними ділянками пакета теплових труб 4, де нагріває їх, сама при цьому охолоджуючись та конденсуючись Конденсат по трубопроводу 7 повертається в теплообмінник 2 Теплоносій в теплових трубах 4 випаровується або кипить і у вигляді пари переміщується до їх конденсаційних ділянок, переносячи теплоту, що виділяється в корпусі реактора 1 і вводиться в камеру 3 з теплообмінника аварійного тепловідведення, в камеру 5 у вигляді прихованої теплоти пароутворення через стінку 8 В камері 5 конденсаційні ділянки теплових труб ефективно охолоджуються потоком повітря, що утворюється в камері 5 - радіаторній башті за рахунок самотяги Теплоносій в теплових трубах конденсується і у вигляді рідини переміщується всередині теплових труб через стінку 8 в камеру З Цикл замикається Виготовлена та досліджена імітаційна модель кінцевого фрагмента системи пасивного аварійного тепловідведення від ядерного реактора, що мала у своєму складі нагрівальну камеру з водою для продукування пари, яка була з'єднана з системою із двох камер В одній з камер були розміщені випаровувальні ділянки кількох споряджених ребрами теплових труб і до неї були під'єднані паропровід та конденсатопровід від нагрівальної камери ВІДПОВІДНО у и верхній та нижній частинах В ІНШІЙ камері, виконаній у вигляді міні-радіаторної башти, розміщувались конденсаційні ділянки теплових труб В результаті проведених ДОСЛІДІВ було встановлено температура теплових труб починала підвищуватися після вмикання нагрівача нагрівальної камери і встановлення потоку пари з неї до камери з випаровуваньними ділянками теплових труб, поток повітря в міні-радіаторній башті виникав після запуску теплових труб, а конденсат починав повертатися в нагрівальну камеру, на кожному рівні потужності, що підводилась до нагрівальної камери, встановлювалась рівновага між підведеним і відведеним тепловими потоками ВІДПОВІДНО в нагрівальній камері і МІНІрадіаторній башті, застосування теплових труб з ребрами дозволяє забезпечити високу ефективність теплосприймання, теплопереносу та теплоскидання, а також надійність за рахунок реалізації притаманних їм властивостей, зокрема за рахунок розгалуженої теплообмінної поверхні, що працює практично при одинаковій температурі на всіх ділянках, тобто при найвищій ефективності, а надійність визначається як надійністю кожної теплової труби, так і надійністю їх сукупності, так як характеристики системи теплових труб практично не змінюються навіть при малоймовірному виході з ладу однієї або кількох теплових труб 1366 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71