Спосіб пасивного теплового захисту гермооболонок реакторних відділень аес

Корисна модель належить до ядерної енергетики, конкретно, до способів теплового захисту залізобетонних конструкцій гермооболонок реакторних відділень атомних електростанцій (АЕС). Винахід може бути використаний для розробки способу пасивного теплового захисту залізобетонних стін гермооболонок реакторних відділень АЕС від перегріву в місцях перетинання їх гарячими трубопроводами другого контуру через гермопроходки. Відомий спосіб теплового захисту від підвищеного теплового навантаження залізобетонних конструкцій гермооболонки реакторного відділення в місцях проходу гарячих трубопроводів пари, живильної води та продувки парогенератора через гермопроходки, що передбачає примусову циркуляцію повітря у гермопроходці через кільцевий зазор між теплоізоляцією гарячого трубопроводу й залізобетоном [Инструкция по эксплуатации. Локализующие системы безопасности блоков №1, 2. ИЭ. 1.0001.0029. - Министерство топлива и энергетики Украины, ГП «Национальная атомная энергогенерирующая компания «Энергоатом», ОП «Южно - Украинская АЭС», Реакторный цех №1]. За сукупністю істотних ознак як прототип обраний спосіб охолодження технологічних гермопроходок паропроводів гострої пари, розташованих між реакторним відділенням і деаераторним відділенням паротурбінної установки [Инструкция по эксплуатации. Система вентиляции реакторного отделения блока №1. ИЭ. 1.0001.021. Министерство топлива и энергетики Украины, ГП «Национальная атомная энергогенерирующая компания «Энергоатом», ОП «Южно - Украинская АЭС», Реакторный цех №1] та [Инструкция по эксплуатации. Система вентиляции реакторного отделения блока №2. ИЭ. 1.0001.019. - Министерство топлива и энергетики Украины, ГП «Национальная атомная энергогенерирующая компания «Энергоатом», ОП «Южно - Украинская АЭС», Реакторный цех №1] Припустима температура усередині гермопроходки, що забезпечує підтримку заданих міцнісних характеристик залізобетону, не повинна перевищува ти 35°С. Примусову циркуляцію охолодного повітря здійснюють постійно працюючою витяжною вентиляцією. Причому, для о холодження використовують три вентилятори: постійно в роботі перебуває один і два - у резерві. Електроживлення системи охолодження забезпечують від системи електропостачання власних потреб енергоблоку АЕС. Під час тривалого аварійного знеструмлення або порушення електроживлення системи охолодження можливий перегрів закладних елементів гермопроходки, що стане причиною розтріскування залізобетонної стіни оболонки реакторного відділення з можливим порушенням її герметичності. Прототип має низку істотних недоліків. Основним з них є те, що примусова подача охолодного повітря вимагає постійного електроживлення і в аварійних режимах знеструмлення секцій власних потреб енергоблоку втрачає свою працездатність. Крім того, безперервна робота електровентиляторів вимагає постійних витрат електроенергії, що збільшує витрати енергоблоку на власні потреби і знижує ККД ядерної енергетичної установки АЕС. Наступним недоліком прототипу є його низька надійність. Для організації примусової подачі охолодного повітря необхідна велика кількість активних елементів: вентиляторів з електроприводами та електроприводною арматурою, що знижує її надійність. Підвищення надійності прототипу забезпечується трикратним резервуванням каналів охолодження, що збільшує його будівельну вартість, вимагає підвищених витрат на ремонтне обслуговування та заміну обладнання, що відпрацювало свій ресурс. Прототип реалізується з використанням обладнання, що має великі масу та габарити і займає значні обсяги приміщень на енергоблоці АЕС. Суттю корисної моделі є розробка способу пасивного теплового захисту залізобетонних конструкцій від перегріву в місцях розташування гермопроходок трубопроводів другого контуру, що перетинають герметичну оболонку реакторного відділення. Розв'язання поставленого завдання забезпечують організацією відведення тепловиділень від гарячого трубопроводу за рахунок перенесення прихованої теплоти паротворення проміжного теплоносія двофазного термосифона (ДТС), що забезпечує відведення теплового потоку від гарячого трубопроводу кінцевому поглиначу атмосферному повітрю. Теплота, відведена з зовнішньої поверхні гарячого трубопроводу через шар теплоізоляції, витрачається на випар проміжного теплоносія ДТС. Сутність корисної моделі пояснюється кресленням. На Фіг.1 зображена послідовність відведення теплового потоку від гарячого трубопроводу кінцевому поглиначу заявленим способом. На Фіг.2 - напрямок руху конденсату проміжного теплоносія в перетині випарника термосифона, де 1 залізобетонна стіна оболонки реакторного відділення; 2 - герметичне сталеве облицювання; 3 - тр убопровід другого контуру; 4 - зовнішня теплоізоляція; 5 - випарник ДТС; 6 - тепловой поток від гарячого трубопроводу; 7 - напрямок руху пари під час випару проміжного теплоносія у випарнику ДТС; 8 - напрямок руху пари з випарника до конденсатора ДТС; 9 - напрямок руху конденсату в конденсаторі ДТС; 10 - напрямок руху конденсату в ґнотовій перетинці; 11 - капілярно - пористий ґніт; 12 - ґнотова перетинка; 13 - конденсатор ДТС; 14 - канал витяжної повітряної вентиляції; 15 - охолодне повітря. Спосіб пасивного теплового захисту від перегріву залізобетонної стіни 1 оболонки реакторного відділення в місці її перетинання гарячим трубопроводом 3 другого контуру через гермопроходку полягає у відведенні тепловиділень від гарячого трубопроводу 3 перенесенням прихованої теплоти паротворення проміжного теплоносія двофазного термосифона кінцевому поглиначу -охолодному повітрю 15, що рухається за рахунок природної тяги в каналі 14 витяжної повітряної вентиляції, розташованому за межами залізобетонної стіни 1. ДТС сформований у залізобетонній стіні 1 таким чином, що його випарник 5 є проміжним елементом між гарячим трубопроводом 3 і залізобетонною стіною 1. Гарячий трубопровід 3 другого контуру з зовнішньою теплоізоляцією 4 при перетинанні герметичного сталевого облицювання 2 оболонки реакторного відділення й залізобетонної стіни 1, проходить усередині випарника 5 ДТС. Конденсатори 13 ДТС виведені за межі залізобетонної стіни 1 і розміщені в каналі витяжної повітряної вентиляції 14. Внутрішня поверхня циліндричних стінок випарника 5 ДТС покрита капілярно - пористим ґнотом 11 із ґнотовими перетинками 12. Заявлений спосіб реалізується таким чином. Процес випару проміжного теплоносія відбувається у випарнику 5 ДТС за рахунок теплового потоку 6, що йде від гарячого трубопроводу 3 через зовнішню теплоізоляцію 4, при цьому пара рухається у напрямку 7. Далі пара проміжного теплоносія рухається з випарника 5 у конденсатори 13 у напрямку 8. Після цього пара проміжного теплоносія конденсується під час охолодження конденсаторів 13 ззовні охолодним повітрям 15, що рухається в каналі 14 витяжної повітряної вентиляції за рахунок природної тяги. Конденсат проміжного теплоносія ДТС за рахунок масових сил стікає з конденсаторів 13 у випарник 5 у напрямку 9. Рівномірну подачу конденсату в напрямку 10 до всієї поверхні випарника 5 ДТС забезпечують ґнотовими перетинками 12 за рахунок капілярних сил. Заявлений спосіб порівняно з прототипом відрізняється тим, що має низку істо тних переваг. Основна перевага пропонованого способу - підвищена надійність з можливістю забезпечення теплового захисту залізобетонної стіни в будь - яких умовах роботи енергоблоку, включаючи аварійне знеструмлення АЕС із втратою резервних джерел електроенергії. Завдяки відсутності обладнання з рухомими елементами, такого як вентилятори з електродвигунами, арматури з електроприводами, підвищується надійність теплового захисту залізобетонної стіни та відпадає необхідність у використанні резервних каналів системи охолодження. Спосіб теплового захисту є пасивним, забезпечує постійний тепловий захист залізобетонної стіни оболонки реакторного відділення без споживання електроенергії і не вимагає втручання персоналу для керування його роботою. Це підвищує безпеку АЕС в аварійних ситуаціях зі знеструмленням. Під час повної втрати електропостачання власних потреб АЕС тепловий захист працездатності не втрачає, функціонує автономно. Отже, в аварійних умовах зі знеструмленням перегріву залізобетонної стіни оболонки реакторного відділення в районі гермопроходки з наступним розтріскуванням залізобетону й можливою розгерметизацією герметичного сталевого облицювання, не відбудеться. Це виключить проникнення радіоактивних забруднень за межі оболонки реакторного відділення й у подібній аварійній ситуації не приведе до радіаційного забруднення навколишнього АЕС простору. Ефекти вність тепловідведення від гарячо го тр убопрово ду, що перетина є оболонк у реакторного відділення через гермопроходку, забезпечують високою інтенсивністю процесів теплоперенесення в ДТС з фазовими переходами. Інтенсивності тепловіддачі кінцевому поглиначу досягають за рахунок відносно високої (8...10м/с) швидкості охолодного повітря. Застосування теплового захисту на основі ДТС підвищує економічність експлуатації АЕС. Відсутність енергоспоживання на тепловий захист залізобетонної стіни оболонки реакторного відділення скорочує витрати енергоблоку на власні потреби, підвищує ККД ядерної енергетичної установки, знижує собівартість вироблюваної АЕС електроенергії. Спосіб скорочує витрати на ремонт АЕС і заміну обладнання з обмеженим ресурсом роботи, такого як вентилятори, арматура, електроприводи. Технічне рішення, пов'язане з використанням принципу дії ДТС, що є автономним теплопередавальним елементом замкнутого типу, для теплового захисту залізобетонної стіни оболонки реакторного відділення, є істотним, тому що заявлене рішення забезпечує появу нових, відмінних від прототипу властивостей: пасивності, автономності, підвищеної безпеки, у тому числі й екологічної, надійності, ефективності та економічності. Автономність і пасивність пропонованого рішення є істотними відмінностями, а підвищення безпеки, надійності, е фек тивності та економічності організації теплового за хисту гермопроходок гарячих трубопроводів дозволяє досягти позитивного ефекту.