Спосіб пасивного теплового захисту від замерзання води в баку аварійного відведення теплоти

Спосіб пасивного теплового захисту від замерзання води в баку аварійного відведення теплоти, заснований на її постійному підігріванні в умовах низької температури навколишнього повітря, який відрізняється тим, що підігрівання води здійснюють пасивним чином, використовуючи теплоту циркулюючого теплоносія першого контуру реак 3 ний теплообмінник аварійного розхолоджування (ТОАР) на основі зборки випарно-конденсаційних пристроїв замкнутого типу - двофазних термосифонів, а також проміжний контур (промконтур) розхолоджування і теплообмінник-конденсатор, розташований у БАВТ за межами захисної оболонки [Свириденко И.И. Метод мультибарьерной защиты ЯЭУ как развитие принципа «защиты в глубину» /И.И.Свириденко // В Сб. научных трудов СНИЯЭиП. Севастополь: СНИЯЭиП. - 2004. №12. - С.171-182.]. Цей спосіб забезпечує високу надійність відведення залишкових тепловиділень кінцевому поглиначу - воді, яка знаходиться в БАВТ. Однак у режимі очікування СПВТ без підведення теплоти воді за низької температури навколишнього повітря існує небезпека замерзання кінцевого поглинача в БАВТ. В основу корисної моделі поставлене завдання підвищення надійності СПВТ за рахунок запобігання можливого замерзання води в БАВТ у режимі очікування при зниженні температури навколишнього повітря нижче 0°С. Вирішення поставленого завдання досягається тим, що з метою запобігання замерзанню води в БАВТ, розташованого за межами захисної оболонки, забезпечують її постійне підігрівання теплотою теплоносія, що циркулює в головному циркуляційному контурі (ГЦК) реакторної установки. Теплоту першого контуру підводять до БАВТ за допомогою СПВТ. що перебуває в режимі очікування, через термосифонний теплообмінник аварійного розхолоджування, промконтур і теплообмінник-конденсатор, установлений у БАВТ, постійною продувкою термосифонного теплообмінника аварійного розхолоджування теплоносієм першого контуру. Продувку здійснюють за рахунок перепаду тиску між трубопроводами подачі та усмоктування головного циркуляційного насоса (ГЦН). Реалізований таким чином спосіб теплового захисту БАВТ є пасивним, тому що воду в баку підігрівають без використання будь-яких окремих джерел теплоти й додаткових насосів для підігрівного теплоносія, а тільки використовуючи циркуляцію нагрітого теплоносія першого контуру реакторної установки. Сутність корисної моделі пояснюється кресленням. На Фіг. зображений загальний вид системи, у якій реалізується заявлений спосіб, де: 1 - реакторна установка; 2 - парогенератор; 3 - ГЦН; 4 - «гарячий» трубопровід ГЦК; 5 - «холодний» трубопровід ГЦК; 6 - ТОАР; 7 - проміжний контур (промконтур); 8 - теплообмінник-конденсатор; 9 - БАВТ; 10 - вода (кінцевий поглинач); 11 - петля аварійного розхолоджування; 12 - запірний клапан петлі розхолоджування; 13 - клапан продувки; 14 - байпасний трубопровід; 15 - усмоктувальний трубопровід ГЦН; 16 - неповоротний клапан; 32984 4 17 - захисна оболонка. Спосіб пасивного теплового захисту від замерзання води 10 у БАВТ 9 полягає в її нагріванні відбиранням теплоти від реакторної установки 1 і перенесенням теплоти за допомогою СПВТ через термосифонний ТОАР 6, промконтур 7 і теплообмінник-конденсатор 8, установлений у БАВТ 9 за межами захисної оболонки 17. Режим пасивного теплового захисту води 10 реалізують тільки за низької температури навколишнього повітря. Введення в дію системи, в якій реалізований заявлений спосіб, здійснюють відкриттям клапана продувки 13. Продування ТОАР 6 здійснюють через байпасний трубопровід 14 постійним відбиранням теплоносія першого контуру від «гарячого» трубопроводу 5 ГЦК. Для підігрівання води в БАВТ використовують тракт циркуляції теплоносія першого контуру, минаючи реакторну установку 1 і парогенератор 2. Рециркуляцію теплоносія з нагнітання ГЦН на його усмоктувальний трубопровід 15, минаючи продувку ТОАР, запобігають за допомогою неповоротного клапана 16. За умов відсутності небезпеки замерзання води 10 продування ТОАР 6 припиняють, перекриваючи клапаном продувки 13 байпасний трубопровід 14. Заявлений спосіб реалізується в такий спосіб. За умов низької температури навколишнього повітря тепловий захист від замерзання води 10 у БАВТ 9 здійснюють відбиранням теплоти від реакторної установки 1 через СПВТ, що перебуває в режимі очікування. Запірний клапан 12 петлі розхолоджування, призначений для підключення СПВТ до реакторної установки 1 під час аварії, у режимі очікування перебуває в закритому положенні, і теплоту від реакторної установки 1 відбирають постійним продуванням термосифонного ТОАР 6 теплоносієм першого контуру. Продування здійснюють через байпасний трубопровід 14 відкриттям клапана продувки 13. Продування забезпечують за рахунок утвореного під час роботи ГЦН 3 перепаду тиску між «холодним» трубопроводом 5 ГЦК і усмоктувальним трубопроводом 15 ГЦН. Перенесення теплоти від першого контуру воді 10 здійснюють через ТОАР 6, промконтур 7 і теплообмінник-конденсатор 8. Промконтур 7 виконаний двофазним. Після випару рідкого теплоносія промконтуру в міжгрубному просторі ТОАР 6, пару направляють у теплообмінник-конденсатор 8, де його конденсують за рахунок відведення теплоти воді 10. Цим підтримують температуру води 10 вище точки замерзання. Конденсат промконтуру 7 повертають у ТОАР 6. Заявлений спосіб порівняно з прототипом відрізняється тим, що має низку істотних переваг. Основна перевага пропонованого способу підвищена надійність теплового захисту. Вона забезпечується тим, що вода в БАВТ підігрівається пасивно, тобто спосіб реалізують за рахунок основних технологічних процесів у реакторній установці без використання будь-яких зовнішніх джерел теплоти і додаткових насосів для циркуляції підігрівного теплоносія. Крім того, підвищена надійність цього способу забезпечується застосуванням термосифонів як основних елементів теплоперенесення від реакто 5 32984 рної установки до захищу-ваного від замерзання кінцевого поглинача. Розгерметизація одного з термосифонів ТОАР з боку першого контуру або промконтуру не призводить до аварійної течі петлі розхолоджування й виведення з ладу СПВТ. Розгерметизація декількох термосифонів ТОАР також не позначається на працездатності системи теплового захисту. Заявлений спосіб теплового захисту забезпечує й підвищену надійність СПВТ за рахунок її постійної експлуатаційної готовності. Тепловий захист від замерзання води, що служить кінцевим поглиначем залишкових тепловиділень реакторної установки в аварійній ситуації, підвищує надійність роботи СПВТ у будь-яких кліматичних умовах, тому навіть за екстремально низької температури навколишнього повітря пропонований спосіб забезпечує постійну експлуатаційну готовність СПВТ. Високу екологічну безпеку при реалізації цього способу забезпечує термосифонна зборка ТОАР, що являє собою додатковий замкнутий контур теплоперенесення і надійно розділяє перший контур і промконтур, виведений за межі основних бар'єрів безпеки. Підвищену радіаційну безпеку при реалізації заявленого способу теплового захисту з відведенням теплоти від реакторної установки за межі захисної оболонки забезпечують теплоперенесенням через два розміщених послідовно проміжних замкнутих контури тепловідведення, першим з яких є зборка термосифонів ТОАР, другим - промконтур. Пропонований спосіб підведення теплоти до води БАВТ за рахунок перенесення прихованої теплоти паротворення проміжних теплоносіїв двофазних термосифонів і двофазного промкон Комп’ютерна верстка Л. Купенко 6 туру дозволяє забезпечити тепловий захист кінцевого поглинача при загальному низькому термічному опорі системи, що забезпечує її підвищену теплову ефективність з мінімальними втратами теплоти реакторної установки. Сполучення двох функцій: аварійної системи безпеки - СПВТ і системи нормальної експлуатації - теплового захисту, в одній системі, у якій реалізований заявлений спосіб, що, істотно підвищує економічність реакторної установки, тому що виключається необхідність у встановленні окремої системи теплового захисту води в БАВТ, що знижує будівельну вартість АЕС, скорочує витрати на власні потреби, технічне й ремонтне обслуговування. Технічне рішення, що забезпечує тепловий захист від замерзання води в БАВТ її нагріванням за рахунок відбору теплоти від реакторної установки, використовуючи постійне продування термосифонного ТОАР системою, яка перебуває в режимі очікування, пасивного відведення залишкових тепловиділень, є істотним, тому що заявлене рішення забезпечує появу нових, відмінних від прототипу властивостей: підвищеної безпеки реакторної установки, підвищеної надійності СПВТ, її постійної експлуатаційної готовності, пасивності системи теплового захисту, високої радіаційної та екологічної безпеки, ефективності й економічності. Підвищена безпека реакторної установки, підвищена надійність і постійна експлуатаційна готовність СПВТ за рахунок реалізації пропонованого способу є його істотними відмінностями, а забезпечення пасивності, радіаційної та екологічної безпеки, ефективності й економічності організації теплового захисту води БАВТ дозволяє досягти позитивного ефекту. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601