Система пасивного тепловідведення із захисної оболонки ядерного реактора

Система пасивного тепловідведення із захисної оболонки ядерного реактора, що містить з'єд 3 ності, вся система виходить з ладу та потребує ремонту. При цьому вірогідність потрапляння радіоактивних продуктів розпаду в довкілля стає дуже високою. В основу корисної моделі поставлено задачу створення системи пасивного тепловідведення із захисної оболонки ядерного реактора, в якій нова конструкція пасивних елементів дозволила б забезпечити ефективність, довготривалий режим роботи та виключення потрапляння продуктів розпаду в довкілля при збереженні її повної пасивності. Поставлена задача вирішується тим, що в системі пасивного тепловідведення із захисної оболонки ядерного реактора, що містить з'єднані між собою підвідним і відвідним трубопроводами теплообмінник-конденсатор в захисній оболонці та бак-випаровувач зовні неї, згідно з корисною моделлю, теплообмінник-конденсатор виконано у вигляді випаровувальних ділянок блоку теплових труб, конденсаційні ділянки яких введено в баквипаровувач, а транспортні ділянки цих теплових труб утворюють підвідний і відвідний трубопроводи. Виконання теплообмінника-конденсатора у вигляді випаровувальних ділянок блоку теплових труб, конденсаційні ділянки яких введено в баквипаровувач, а транспортні ділянки цих теплових труб утворюють підвідний і відвідний трубопроводи дозволяє забезпечити ефективність за рахунок того, що роль теплопроводу між просторово розділеними теплообмінником-конденсатором і бакомвипаровувачем виконують герметичні пристрої, що стабільно працюють на всіх режимах роботи за випаровувально-конденсаційним принципом і еквівалентна теплопровідність яких, що деколи визначається як відношення теплового потоку, який передається, до площі поперечного перерізу та перепаду температури на одиниці довжини, на декілька порядків вища теплопровідності кращих теплопровідних матеріалів, а саме алмазу, міді, срібла, алюмінію (див., наприклад, книгу Семена М. Г., Гершуні О. Н., Заріпов В. К. Тепловые трубы с металловолокнистыми капиллярными структурами. - Киев: Вища школа, 1984, с. 9). Ці пристрої також характеризуються високою інтенсивністю теплообміну на їх випаровувальних та конденсаційних ділянках, що разом з високою еквівалентною теплопровідністю і дозволяє забезпечити ефективність пропонованої системи пасивного тепловідведення. Довготривалий режим роботи цієї системи забезпечується за рахунок того, що кожний з випаровувально-конденсаційних пристроїв системи працює автономно і навіть малоймовірний вихід з ладу однієї чи навіть кількох теплових труб не приведе до суттєвого погіршення роботи системи. Заміна при необхідності однієї чи кількох теплових труб є простою операцією і не потребує повного демонтажу системи пасивного тепловідведення. Тривалість роботи системи може дорівнювати тривалості роботи атомної станції при використанні відпрацьованої технології виготовлення теплових труб з контролем якості на кожному етапі виготовлення складових системи та готового виробу. Пасивність системи визначається тим, що 58520 4 всі її складові при нормальному режимі роботи атомного енергетичного устаткування знаходяться в стані готовності, а у випадку аварійної ситуації і надходженні пари в герметичну оболонку починають працювати, як тільки до їх ділянок випаровування потрапляє джерело теплоти, а саме пара в даному випадку. Будь-яке втручання оператора для ініціації роботи системи не потрібне, так само як і підведення живлення. Потрапляння радіоактивних продуктів розпаду в довкілля при роботі даної системи тепловідведення, що є важливою функцією контурів охолодження ядерного реактора (див. серію норм по безпеці МАГATE "Проектирование системы теплоносителя реактора и связанных систем атомных электростанций. Руководство по безопасности. - V Вена: МАГАТЭ, 2008, с. 52, п. 4.129), виключається за рахунок того, що в кожній з теплових труб існує подвійний бар'єр на шляху між теплообмінником-конденсатором і бакомвипаровувачем, що має вихід в довкілля а саме стінка теплових труб на ділянках випаровування, що знаходиться в захисній оболонці, де можуть з'явитися продукти розпаду, та на ділянці конденсації. Навіть якщо в якійсь з теплових труб буде пошкодження на ділянці випаровування, то на ділянці конденсації продукти розпаду будуть утримуватися всередині корпусу цієї теплової труби. Технічна суть та принцип дії запропонованої системи пасивного тепловідведення із захисної оболонки ядерного реактора пояснюється кресленням. На кресленні зображена система пасивного тепловідведення із захисної оболонки ядерного реактора у розрізі. Система пасивного тепловідведення із захисної оболонки ядерного реактора включає в себе захисну оболонку ядерного реактора 1 з теплообмінником-конденсатором 2 в ній, конденсатозбірник 3 та теплообмінникдоохолоджувач 4 під захисною оболонкою. Зовні захисної оболонки 1 розміщено бак-випаровувач 5 з штуцером 6 у верхній його частині. Випаровувальні ділянки 8 блоку теплових труб 7 виконано у вигляді конденсатора 2, їх конденсаційні ділянки 9 введено в бак-випаровувач 5, а транспортні ділянки 10 утворюють підвідні і відвідні трубопроводи між теплообмінником-конденсатором 2 та бакомвипаровувачем 5. Бак-випаровувач 5 заповнено водою 11. Система пасивного тепловідведення із захисної оболонки ядерного реактора працює наступним чином. При нормальній експлуатації ядерного реактора система знаходиться в режимі готовності. При виникненні аварій, включаючи аварії з повним знеструмленням станції і, відповідно, відмові активних систем безпеки, що супроводжуються надходженням пари в захисну оболонку 1 та зростанням температури в ній, теплота починає відводитися із захисної оболонки 1 до теплообмінникаконденсатора 2 за рахунок природної конвекції пари в захисній оболонці 1 та її конденсації на зовнішній поверхні конденсатора 2 - випаровувальних ділянках 8 блоку теплових труб 7. Конденсат, що утворюється на зовнішній поверхні конденсатора 2, за рахунок дії сили гравітації збирається в конденсатозбірнику 3, розміщеному під захисною 5 58520 оболонкою 1. З конденсатозбірника 3 конденсат надходить в теплообмінник-доохолоджувач 4, а з нього скидається в каналізацію. Теплота в теплообміннику-конденсаторі відводиться за рахунок прихованої теплоти пароутворення при випаровуванні або кипінні теплоносія теплових труб на ділянках випаровування 8 блоку теплових труб 7, переміщення пари на транспортних ділянках 10 всередині корпусів блоку теплових труб 7 до їх ділянок конденсації 9. Тут теплоносій блоку теплових труб 7 конденсується всередині корпусів теплових труб у бакові-випаровувачі 5, одночасно нагріваючи воду 11, яка випаровується та виходить в атмосферу через штуцер 6. Сконденсований теплоносій блоку теплових труб 7 у вигляді рідини повертається на випаровувальні ділянки 8 блоку теплових труб 7 за рахунок дії сили гравітації. Далі цикл повторюється. Виготовлена та досліджена модель фрагмента системи пасивного тепловідведення із захисної оболонки ядерного реактора, що мала у своєму складі парову камеру, всередину якої були вмонтовані випаровувальні ділянки трьох теплових труб, конденсаційні ділянки яких були введені в камеру з водою, що у своїй верхній частині була сполучена з навколишнім повітрям через штуцер. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 6 В результаті проведених дослідів було встановлено наступне. - теплові труби починали працювати через декілька хвилин після подачі пари в парову камеру, про що свідчило підвищення температури теплових труб як на випаровувальних їх ділянках, так і на транспортних, а також на конденсаційних; - через деякий час вода в камері з водою прогрівалась та починала випаровуватися; - кінцевим поглиначем теплоти служило атмосферне повітря, а теплоскидання відбувалось шляхом підняття температури в камері з водою та її випаровуванні в довкілля за рахунок прихованої теплоти пароутворення; - ефективність роботи пропонованої системи визначається ефективністю роботи її основних елементів теплозбираючих-передаючихрозподіляючих елементів, а саме теплових труб, які за рахунок використання випаровувальноконденсаційного принципу функціонування мають ряд переваг над традиційними системами охолодження, що дозволяє впевнено прогнозувати їх надійну і довготривалу роботу в системах забезпечення теплових режимів обладнання енергетичних об'єктів. Підписне Тираж 23 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