Система пасивного аварійного охолодження реактора

Система пасивного аварійного охолодження реактора, що містить корпус реактора, теплообмінник аварійного охолодження, теплообмінник проміжного контуру, бак запасу води, з'єднувальні трубопроводи між ними, зворотний клапан на трубопроводі між корпусом реактора і теплообмінником аварійного охолодження та випускний паропровід, яка відрізняється тим, що випускний паропровід введено в конденсаційну камеру з випаровувальними оснащеними ребрами ділянками пакета теплових труб, конденсаційні оснащені ребрами ділянки яких виведені в довкілля, а конденсаційна камера з'єднана конденсатопроводом з баком запасу води Корисна модель відноситься до галузі енергетики і може бути використана в якості системи аварійного охолодження активної зони ядерного реактора Відома система пасивного(що працює на основі використання законів природи і не потребує втручання в свою роботу людини) аварійного охолодження [див статтю Small and simplified BWR with passive safety systems looks promissmg - Nucl Engng Intern 1987, v 32, N 395, p 57 - 59] має в своєму складі розміщений під шаром води у камері з водою теплообмінник-конденсатор, з'єднаний через вхід ний(під ведення пари) та вихідний(відведення конденсату) трубопроводи з корпусом реактора Відведення теплоти здійснюється за рахунок нагрівання води у камері з водою Недоліком цієї системи є низька ефективність та нетривалий час и роботи внаслідок обмеженого запасу води в камері з водою і відсутність скидання теплоти в довкілля аварійного охолодження та випускний паропровід Тиск в контурах реактор-теплообмінник аварійного охолодження (7 МП а), теплообмінник аварійного охолодження-теплообмінник проміжного контура(ЗМПа), теплообмінник проміжного контура - бак запасу води(атмосферний тиск) зменшується таким чином, щоб в перших двох контурах теплообмін відбувався в умовах руху однофазного потоку, а в третьому - двохфазного(водний теплоносій та пара) Перший контур на відміну від двох останніх знаходиться в захисній оболонці В цьому технічному рішенні ефективність та тривалість роботи системи підвищені в порівнянні з аналогом за рахунок застосування проміжного теплообмінника, бака з водою та вузла зв'язку з довкіллям у вигляді випускного паропроводу До недоліків прототипу відноситься те, що ефективність системи знаходиться ще не на високому рівні, так як система має обмежений запас теплоносія в баку з водою, який витрачається у вигляді пари через випускний паропровід без відновлення, і час роботи цієї системи ВІДПОВІДНО обмежений В основу корисної моделі поставлено задачу створення системи пасивного аварійного охолодження реактора, в якій нова конструкція вузла зв'язку з довкіллям та нова будова баку з водою дозволили б забезпечити ефективність, надійність, тривалий режим роботи та ІЗОЛЯЦІЮ ВІД ДОВКІЛЛЯ Поставлена задача вирішується тим, що в системі аварійного охолодження реактора, яка містить корпус реактора, теплообмінник аварійного В якості найбільш близької по технічній суті вибрана система пасивного аварійного охолодження реактора [див статтю Caira M , Cumo M , Navigho A The MARS nuclear reactor plant A inherently safe, small medium size multipurpose nuclear plant - Nucl Engng Des, 1986, v 97, N 2, p 145 160], що МІСТИТЬ корпус реактора, теплообмінник аварійного охолодження, теплообмінник проміжного контура, бак запасу води, з'єднувальні трубопроводи між ними, зворотний клапан на трубопроводі між корпусом реактора і теплообмінником (О со 1367 охолодження, теплообмінник проміжного контура, бак запасу води, з'єднувальні трубопроводи між ними, зворотний клапан на трубопроводі між корпусом реактора і теплообмінником аварійного охолодження та випускний паропровід, згідно з корисною моделлю випускний паропровід введено в конденсаційну камеру з випаровувальними оснащеними ребрами ділянками пакета теплових труб, конденсаційні оснащені ребрами ділянки яких виведені в довкілля, а конденсаційна камера з'єднана конденсатопроводом з баком запасу води Виконання вузла зв'язку з довкіллям у вигляді конденсаційної камери з випаровувальними оснащеними ребрами ділянками пакета теплових труб, конденсаційні оснащені ребрами ділянки яких виведено в довкілля, а конденсаційна камера з'єднана конденсатопроводом з баком запасу води, дозволяє забезпечити ефективність, надійність, тривалий режим роботи та ІЗОЛЯЦІЮ ВІД ДОВКІЛЛЯ за рахунок створення замкненої системи пасивного аварійного охолодження реактора, що не потребує поповнення запасу води, підведення електроенергії та втручання людини Технічна суть та принцип дії запропонованої системи пасивного аварійного охолодження реактора пояснюється кресленням На кресленні зображена система пасивного аварійного охолодження реактора у розрізі Система пасивного аварійного охолодження реактора включає в себе корпус реактора 1, теплообмінники аварійного охолодження 2 та теплообмінник проміжного контура 3, бак запасу води 4, з'єднувальні трубопроводи 5, зворотний клапан 6, випускний паропровід 7, конденсаційна камера 8, пакет теплових труб 9 з їх випаровувальними 10 та конденсаційними 11 ділянками Конденсаційна камера 8 з'єднана з баком запасу води 4 конденсатопроводом 12, а бак запасу води 4 з'єднаний з теплообмінником 3 трубопроводом 13 Корпус реактора 1 та теплообмінник 2 розміщені в захисній оболонці 14 Система пасивного аварійного охолодження реактора працює слідуючим чином В нормальних експлуатаційних умовах зворотний клапан 6 на холодній частині контура корпус реактора 1 - теплообмінник аварійного охолодження 2 перешкоджає циркуляції води в ньому В аварійному режимі роботи спрацьовує клапан 6 і в контурі корпус реактора 1 - теплообмінник 2, розміщених в захисній оболонці 14, встановлюється природна циркуляція води за рахунок різниці рівнів розташування корпуса 1 і теплообмінника 2 та більш високої температури води в корпусі 1 Аналогічно за рахунок різниці рівнів розташування та більш високої температури води в теплообміннику 2 встановлюється природна циркуляція води в контурі теплообмінник аварійного охолодження 2 - теплообмінник проміжного контура 3 Вода з бака 4 самопливом через трубопровід 13 потрапляє в теплообмінник проміжного контура 3, де перетворюється в пару і через випускний паропровід 7 направляється в конденсаційну камеру 8 Тут пара конденсується, віддає теплоту конденсації випаровувальним ділянкам 10 пакета теплових труб 9, і конденсат через конденсатопровід 12 поповнює запас води в баку 4 За рахунок теплоти конденсації пари теплоносій в випаровувальних ділянках 10 пакета теплових труб 9 випаровується або кипить і у вигляді пари переміщується в конденсаційні ділянки 11 пакета теплових труб 9, розміщені зовні камери 8, переносячи за рахунок прихованої теплоти пароутворення теплоту, внесену в камеру 8 із теплообмінника проміжного контура 3 За рахунок взаємодії з навколишнім повітрям конденсаційні ділянки 11 пакета теплових труб 9 охолоджуються і теплоносій в теплових трубах конденсується, скидаючи теплоту в довкілля Сконденсований теплоносій пакета теплових труб 9 повертається у вигляді рідини на випаровувальні ділянки 10 теплових труб і цикл замикається Теплообмін з навколишнім повітрям може бути інтенсифікований за рахунок, наприклад, розміщення конденсаційних ділянок 11 пакета теплових труб в охолоджуючій радіаторній башті Виготовлена та досліджена модель фрагмента системи пасивного аварійного охолодження, що мав у своєму складі конденсаційну камеру, в яку через ущільнення було вмонтовано випаровувальні ділянки трьох споряджених ребрами теплових труб, конденсаційні ділянки яких розмішувались зовні камери Конденсаційна камера була з'єднана трубою-конденсатопроводом з баком із водою Бак із водою, в свою чергу, під'єднувався за допомогою труби до нагрівальної камери, яка паропроводом з'єднувалась із конденсаційною камерою В результаті проведених випробувань було встановлено через деякий час після ввімкнення нагрівача нагрівальної камери в ній починалася продукуватися парата рухатися по паропроводу в конденсаційну камеру з випаровуваньними ділянками теплових труб, про що свідчило підвищення контрольованої температури теплових труб, після прогрівання теплових труб в конденсаційній камері починався рух повітря через нагріті ребра теплових труб зовні конденсаційної камери, через деякий час установлювався стаціонарний режим теплоскидання по ланцюгу нагрівач нагрівальної камери - випаровувальні ділянки теплових труб в конденсаційній камері - конденсаційні ділянки теплових труб зовні конденсаційної камери - бак із водою - нагрівальна камера, застосування теплових труб з ребрами дозволило ефективно, надійно та довготривало(поки є підведення теплоти в конденсаційну камеру) забезпечувати відведення теплоти, яка виділялась у нагрівальній камері, висока ефективність та надійність системи охолодження забезпечується за рахунок теплових труб, що практично без перепаду температури по їх довжині здійснюють теплоскидання в довкілля без втручання людини та будь-яких керуючих сигналів і можуть забезпечувати таке тепловідведення на протязі довготривалого часу(десятків років), замикання системи охолодження через конденсаційну камеру дозволило припинити викиди пари в довкілля шляхом ізоляції системи від нього 1367 ФІГ. 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