Ядерна енергетична установка та ядерний киплячий реактор

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к атомным станциям и ядерным реакторам для получения тепла, механической и элект 1 Изобретение относится к ядерноГ энергетике, в частности к атомным станциям и ядерным реакторам, применяемым для получения тепла и механической янергии с последующим преобразованием механической энергии в электрическую энергию. Нелып изобретения является повышение эффективности и КПД. На фиг.1 показана структурная схема ядерной энергетической установки; на фиг.2 - ядерный реактор в разрезе. Ядерная энергетическая установка (фиг.1) содержит реактор 1, теплообменник 2, соединенным с реактором 1 паропроводом 3 высокого давления, паровую турбину 4 с электрогенератором, соединенную с реактором 1 паропроводом 5 низкого давления; конденсатор 8-91 і рической энергии. С целью повышения эффективности и КПД ядерная установка снабжена дополнитепьно іидротурбиной, которая по замкнутому циклу соединена с реактором и приводится в движение циркулирующим в нем теплоносителем. Движение теплоносителя, в свою очередь, осуществляется путем его разгона рабочими соплами внутри реактора, для чего корпус реактора разделен на камеру высокого и камеру низкого давления с отводом тепла /пара/ ич камеры низкого давления и с использованием тепла камеры высокого давления для промежуточного подогрева пара, подводимого к паровой турбине, 2 с.п. ф-лы, 2 ил. 6, соединенный с паровой турбиной 4 и реактором 1 системой 7 подпитки. Установленная гидротурбина 8 с электрогенератором соединена с реактором I подводящим трубопроводом 9 и отводящим трубопроводом 10, которые соединены между собой трубопроводом-перемычкой } 1 с установленным в нем регулирующим устройством 12. Ядерный реактор для ядерной энергетической установки выполнен следующим образом. Внутри корпуса 13 реактора, установленного вертикально, на его дне осесимметрично установлен корпус 14 активное зоны, в котором размещена активная зона 35. Между корпусом 13 реактора и корпусом 14 активной зоны го ті их нижней части установлено второе дно 16,а в их верхней части ниже верхней кромки корпуса 14 активной тоны установлена крышка 17, разделяющая корпус 13 реактора на камеру 18 высокого давления, расположенную выше крышки 17, и па камеру 19 низкого давления, расположенную ниже крышки 3 7. Под крышкой 17 над вторым дном 16 в горизонтальной плоскости последовательно установлены рабочие сопла 20, соединенные с камерой 18 высокого давления корпуса 13 реактора посредством шахт 21 подачи теплоносителя. Т5 На втором дне 16 около внутренней стенки корпуса 13 реактора имеются патрубки 22 нагнетания теплоносителя, приемные отверстия которых направлены противоположно рабочим соплам 20. Под 2Q вторым дном 16 имеется гидродинамическая решеткт 2 3 . К корпусу 13 реактора вь'ше крьголси 17 подсоединен п а р о " провод 3 высокого давления, а ниже крышки 17 к корпусу 13 реактора под25 соединен паропровод 5 низкого д а в л е ния и трубопровод 7 системы подпитки. К корпусу \3 реактора ниже второго дна 16 после гидродинамической решетки 23 подсоединен подводящий трубопровод 9, а к корпусу 14 активной зоны чиже активной зоны 15 подсоединех* о т водящий трубопровод 10. При этом подводящий трубопровод 9 и отводящий трубопровод 10 соединены между собой трубопроводом-перемычкой ] ] с установлен- 35 ным в нем регулирующим устройством 12, ля. Жидкая часть теплоносителя через патрубки 22 нагнетания теплоносителя попадает под второе дно 16 и, пройдя ' черея гидродинамическую решетку 23, направляется по подводящему rtрубопроводу 9 в гидротурбину 8, где срабатывается часті, гидродинамического напора, и за счет оставшегося гидродинамического напора по отводящему трубопроводу 10 возвращается в корпус I4 активной зоны. Распределение гидродинамического напора для выработки энергии в гидротурбине 8 и на циркуляцию теплоносителя осуществляется с помощью регулирующего устройства 12. Пар (тепло) камеры 19 низкого давления корпуса 13 реактора отводится посредством трубопровода 5 в теплообменник 2, где он подогревается за счет отбора тепла от пара камеры 18 высокого давления корпуса 13 реактора и затем поступает в паровую турбину 4. Отработанный в турбине пар поступает в конденсатор 6, откуда конденсат посредством системы подпитки 7 возвращается в камеру 19 низкого давления корпуса 13 реактора, Б данной установке выработка энергии разделяется на два этапа. На первом этапе энергия вырабатывается в гидродинамическом контуре установки. включающем реактор 1, гидротурбину S с электрогенератором, подводящий трубопровод 9, отводящий трубопровод 10 и регулирующее устройство 12. В этом контуре источником тепла является/' Ядерная энергетическая установка активная зона 15, а источником холоработает следующим образом. Гидротурбина 8 с подводящим трубо- 40 да - отбор пара или тепла в камере 19 низкого давления корпуса 13 репроводом 9 и отводящим трубопроводом актора, в данном случае посредством 10, корпус 13 реактора и корпус 14 паропровода 5. При этом тепло, выделя-' активной зоны частично заполнены емое в активной зоне 15, преобразуеттеплоносителем, например водой, т а к , ся частично в кинетическую энергию что активная зона 15 находится ниже 45 теплоносителя посредством сопл 20. его уровня. Б результате нагрева и частичного испарения теплоносителя 8 идеальном цикле выработка энергии внутри корпуса 14 активной зоны за в гидродинамическом контуре установсчет выделения тепла в активной зоне ки происходит без потерь тепла. Одна 15 образуется перепад давления над "часть тепла этого контура, содеряашая50 и под крышкой 17. Вследствие этого ся в жидком теплоносителе, после гидтеплоноситель, истекая через сопла роту об ины 8 возврав'ается теплоносите20 ич камеры высокого в камеру низколем (без изменения его теплосодержаго давления по касательной на внутрен' ния; если не учитывать потери тепла нют стенку корпуса 13 реактора, пристенками конструкций) снова в реактор 55 1, а вторая часть тепла этого контура, обретает кинетическую энергию и з а кручивается над вторым дном 16 S в содержащаяся в паре, поступает в друрезультате чего происходит сепарагой - газодинамический коитур устация пара и жидкой части іеплоноситєновки 1632244 паропроводом с теплообменником и конНа втором этапе энергия вырабатыденсатором, систему подпитки, соедивается в газодинамическом контуре у с няющую конденсатор с теплообменником тановки, включающем реактор 1, пароили кипящим реактором, о т л и ч а ю провод 5 низкого давления, теплообщ а я с я тем, что, с аелып повышеменник 2 с паропроводом 3 высокого ния эффективности и КПД за счет часдавления, паровую турбину 4 с э л е к т тичного отпора механической энергии рогенератором, конденсатор 6 и с и с теплоносителя, а гакже ча счет прометему 7 подпитки. Источником теплі в жуточного подогрева теплоносителя, этом контуре является реактор I v и с 10 установка снабжен? гидротурбттой, к о точником холода - конденсатор 6, Осоторая подводяичім и отводящим трубобенностью этого контура является пропроводами соединена с реактором по межуточный подогрев и перегрев пара, замкнутому циклу, причем подводящий поступающего в паровую турбину А, за счет отбора тепла в камере 18 высо.с трубопровод до гидротурбины и отводякого давления корпуса 13 реактора. щий трубопровод после гидротурбины соединены между собой трубопроводомРазделение процесса выработки перемычкой с установленным в нем реэнергии в установке на два этапа с гулирующим устройством, использованием кинетической и потен2, Ядерный кипящий реактор, содерциальной энергии теплоносителя боль- 20 жащий корпус реактора, размещенный шой плотности в гидротурбине 8 м провнутри него корпус активной зоны и межуточный подогрев и перегрев пара саму активную зону, второе дно и в теплообменнике 2 повышает эффективрасположенные на нем патрубки нагненость и КПД ядерной энергетической установки вследствие т о г о , что по 25 тания и под ним гидродинамическую решетку, последовательно расположенсравнению с прототипом: ные в горизонтальной плоскости над - повышается доля полезного испольвторым дном рабочие сопла, соединензования вырабатываемого в реакторе ные с шахтами подачи теплоносителя," тепла и соответственно уменьшается 30 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сброс тепла в конденсатор; с целью повышения эффективности и - использование вместо насыщенноКПД ядерной энергетической установго (влажного) перегретого (сухого} ки зл счет частичного отбора механипара для выработки энергии в паровых ческой энергии теплоносителя, а тактурбинах более эЛЛективно; же за счет промежуточного подогрева - применение дпя выработки энертеплоносителя, корпус реактора над гии вместо паровых турбин более просвторым дном миле верхней кромки кортых механизмов - гидротурбин и при пуса активной зоны разделен крышкой этом непосредственно в контуре цирна камеру низкого и камеру высокого куляции теплоносителя большой плот4Q давления, при этом камера высокого ности также более эффективно. давления соединена непосредственно или паропроводом с теплообменником Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я " и посредством тахт подачи теплоносителя с рабочими соплами, а каьора 1. Ядерная энергетическая установнизкого давления в своей верхней ч а с ка, содержащая устройство сепарации 45 ти над вторым дном соединена паропара, размещенное в корпусе кипящего проводом низкого давления последовареактора, включающее корпус активной тельно с теплообменником и паровой зоны, второе дно и расположенные иа турбиной и в своей нижней части каменем патрубки нагнетания и под ним ра низкого давления корпуса реактора гидродинамическую решетку, последопод вторым дном после гидродинамичесвательно расположенные в горизонталькой решетки соединена подводящим труной плоскости над вторым дном рабочие бопроводом с гидротурбиной, отводящий сопла, соединенные с шахтами подачи трубопровод or которой соединен с теплоносителя, теплообменник, распокорпусом активной зоны перед входом ложенный внутри или вне кипящего рев активную зону. актора, паровую турбину, соединенную 1632244 Ч\ЧЧ\Ч\\Х1 I Редактор Т.Орловская KWWWW Составитель С.Кочемазов Техред А.Кравчук Корректор В.Гирняк Заказ 862/ДСП Тираж 130 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101