Система пасивного аварійного охолодження реактора

1. Система аварійного охолодження реактора, яка містить корпус реактора, теплообмінник аварійного охолодження з конденсаційною камерою і випарною поверхнею, вихідний і вхідний трубоп 3 тент України на корисну модель №2002010243, G21C15/18 G21C15/257, 15.08.2002 – прототип]. Система працює наступним чином. В аварійному режимі роботи спрацьовує клапан і в контурі: корпус реактора - теплообмінник, встановлюється природна циркуляція води за рахунок різниці рівнів розташування корпуса і теплообмінника та більш високої температури води в корпусі. Аналогічно за рахунок різниці рівнів розташування та більш високої температури води в теплообміннику встановлюється природна циркуляція води в контурі: теплообмінник аварійного охолодження - теплообмінник проміжного контуру. Вода з бака самопливом через трубопровід потрапляє в теплообмінник проміжного контуру, де перетворюється в пару і через випускний паропровід направляється в конденсаційну камеру. Там пара конденсується, віддає теплоту конденсації випаровувальним ділянкам пакета теплових труб, і конденсат через конденсатопровід поповнює запас води в баку. За рахунок теплоти конденсації пари теплоносій в випаровувальних ділянках пакета теплових труб випаровується або кипить і у вигляді пари переміщується в конденсаційні ділянки пакета теплових труб, розміщені зовні камери, переносячи за рахунок прихованої теплоти пароутворення теплоту, внесену в камеру із теплообмінника проміжного контуру. За рахунок взаємодії з навколишнім повітрям конденсаційні ділянки пакета теплових труб охолоджуються і теплоносій в теплових трубах конденсується, скидаючи теплоту в довкілля. Сконденсований теплоносій пакета теплових труб повертається у вигляді рідини на випаровувальні ділянки теплових труб і цикл замикається. Недоліком цієї системи є складна технологічна схема в якій використовуються дорогі комплектуючі (теплові труби), що збільшує собівартість системи, на початковій стадії аварійного режиму охолоджена вода потрапляє в корпус реактора після проходження всієї довгої технологічної схеми, що знижує ефективність і надійність її роботи. В основу корисної моделі поставлено задачу створення системи пасивного аварійного охолодження реактора, в якій виконання теплообмінника у вигляді вертикальних труб із коаксіально закріпленими в них трубами з випарними поверхнями, при цьому утворення трубами конденсаційних камер і закріплення їх над поверхнею землі, утворюючи замкнутий контур, з’єднання труби з випарною поверхнею внизу з вхідним-вихідним трубопроводом, з'єднання конденсаційних камери через конденсатопровід з вхідним трубопроводом, виконання труби з випарною поверхнею із пористого матеріалу, наприклад, із пористого титану, з'єднання конденсатопроводу з вакуумною частиною ежектора, встановленого на вхідному трубопроводі, дозволили б спростити технологічну схему за рахунок суміщення блоків системи, використання дешевих комплектуючих знизити її собівартості, забезпечити вже на початковій стадії аварійного режиму негайне подавання холодної вода в контур корпусу реактора, що підвищує ефективність та надійність роботи системи. 56302 4 Поставлена задача вирішується тим, що в системі аварійного охолодження реактора, яка містить корпус реактора, теплообмінник аварійного охолодження з конденсаційною камерою і випарною поверхнею, вихідний і вхідний трубопроводи, конденсатопровід, зворотний клапан, при цьому, теплообмінник виконаний у вигляді вертикальних труб із коаксіально закріпленими в них трубами з випарними поверхнями, при цьому труби утворюють конденсаційні камери і закріпленні над поверхнею землі, утворюючи замкнутий контур, труби з випарною поверхнею внизу з’єднані з вихіднимвхідним трубопроводами, конденсаційні камери з'єднані через конденсатопровід з вхідним трубопроводом, окрім цього, труби з випарною поверхнею виконані із пористого матеріалу, наприклад, із пористого титану, конденсатопровід з'єднаний з вакуумною частиною ежектора, встановленого на вхідному трубопроводі. Виконання теплообмінника у вигляді вертикальних труб із коаксіально закріпленими в них трубами з випарними поверхнями і утворення конденсаційних камер, дозволяє об'єднати кілька блоків системи в один для спрощення системи, що зменшує собівартість системи і забезпечує вже на початковій стадії аварійного режиму подавання охолодженої води в корпус реактора. Закріплення вертикальних труби над поверхнею землі, з утворенням замкнутого контуру, дозволяє створити умови для інтенсивного масообміну в районі колекторів і цих труб, так як виникає ефект градильні з засмоктуванням нижніх холодних об'ємів повітря в цей контур і переміщення їх вверх за більш гарячими об'ємами повітря. Це сприяє інтенсифікації охолодження цих труб і елементів системи, відповідно, і води яка в них рухається. З'єднання вертикальних труби з випарною поверхнею внизу з вихідним-вхідним трубопроводами, дозволяє за рахунок конвекції переміщувати з них об'єми води з високою температурою в ці труби, що сприяє інтенсифікації процесу випаровування води на їх випарних поверхнях і охолодженню цієї води. З'єднання конденсаційних камер через конденсатопровід з вхідним трубопроводом, дозволяє спростити систему, зменшити її собівартість забезпечити на початковій стадії аварійного режиму подавання охолодженої води в корпус реактора. Виконання труби з випарною поверхнею із пористого матеріалу, наприклад, із пористого титану, дозволяє використати дешевші комплектуючі замість теплових труб і зменшити собівартість системи. З'єднання конденсатопроводу з вакуумною частиною ежектора, встановленого на вхідному трубопроводі, дозволяє без перешкоди відводити конденсат з випарної камери в вхідний трубопровід і корпус реактора, так як при цьому не створюється протидія, тиск води з вертикальних трубопроводів. Недоліком цієї системи є складна технологічна схема в якій використовуються дорогі комплектуючі (теплові труби), що збільшує собівартість системи, на початковій стадії аварійного режиму охоло 5 джена вода потрапляє в корпус реактора після проходження всієї довгої технологічної схеми, що знижує ефективність і надійність її роботи. При таких конструктивних особливостях пристрою забезпечується спрощення технологічної схему за рахунок суміщення блоків системи, використання дешевих комплектуючих і зниження її собівартості, забезпечується вже на початковій стадії аварійного режиму негайне подавання холодної вода в контур корпусу реактора, що підвищує ефективність та надійність роботи системи. У відомих системах аварійного охолодження реактора не забезпечується створення умов для спрощення технологічної схему за рахунок суміщення блоків системи, використання дешевих комплектуючих і зниження її собівартості, не забезпечується вже на початковій стадії аварійного режиму негайне подавання холодної вода в контур корпусу реактора, що знижує ефективність та надійність роботи системи. Описане технічне рішення в даний час у техніці невідоме. Сказане дозволяє зробити висновок про те, що нові суттєві ознаки цієї корисної моделі, порівняно з іншими існуючими конструкціями сприятимуть досягненню нового технічного результату - створення умов для забезпечення спрощення технологічної схему за рахунок суміщення блоків системи, використання дешевих комплектуючих і зниження її собівартості, забезпечення вже на початковій стадії аварійного режиму негайне подавання холодної вода в контур корпусу реактора, що підвищує ефективність та надійність роботи системи. Технічна суть та принцип дії запропонованої системи пасивного аварійного охолодження реактора пояснюється кресленням. На Фіг.1 зображена система пасивного аварійного охолодження реактора у розрізі; на Фіг.2 поперечний розріз А-А на Фіг.1. Система пасивного аварійного охолодження реактора включає в себе корпус 1 реактора, теплообмінник аварійного охолодження виконаний у вигляді вертикальних труб 2 із коаксіально закріпленими в них трубами 3 з випаровувальними поверхнями 4, виконаними із пористого матеріалу, наприклад, із пористого титану. Труби 2 і 3 споряджені торцевими заглушками 5 і 6, при цьому утворюються кільцеві конденсаційні камери 7. Труби 2 вертикально закріпленні над поверхнею землі і утворюють замкнутий контур. При цьому вони з'єднані в нижній частині патрубками 8 з колектором 9, який з'єднаний з вихідним 10 і вхідним 11 трубопроводами, на останньому встановлені ежектор 12 і зворотний клапан 13. Конденсаційні камери 7 з'єднані патрубками 14 з колектором 15 і через конденсатопровід 16 з вакуумною частиною ежектора 11. Патрубки для заповнення системи водою і відведення частини 56302 6 повітря з неї при налагоджувальних роботах на кресленнях не показані. Система пасивного аварійного охолодження реактора працює наступним чином. В робочому режимі вся система заповнена водою, окрім конденсаційних камер 7, заповнених повітрям. Зворотний клапан 13 перешкоджає циркуляції води в цій системі. В аварійному режимі роботи клапан спрацьовує і в контурі корпусу 1 реактора теплообмінник, встановлюється природна циркуляція води за рахунок різниці рівнів розташування теплообмінника і корпуса 1, і більш високої в ньому температури води. Гаряча вода з контуру корпусу 1 реактора по вихідному трубопроводу 10 піднімається вверх через патрубки 8 колектор 9 в труби 3. Холодна вода з труб 3 самопливом через патрубки 8 колектор 9 і трубопровід 11 потрапляє в контур корпуса 1 реактора. З труб 3 частина гарячої води через пористі стінки 4 потрапляє на зовнішню поверхню цих труб в конденсаційну камеру 7. Ця гаряча вода за рахунок розігрітих труб 3 випаровується в конденсаційних камерах. Утворений пар конденсується на внутрішні стінках вертикальних труб 2, віддаючи їм теплоту конденсації. Труби 2 охолоджується за рахунок контакту з масою повітря, яке піднімається в замкнутому контурі цих труб через зазор між їх нижніми торцями і поверхнею землі (ефект градильні). Охолодження труб 2 відбувається і на зовні цього контуру за рахунок контакту з повітрям і його потоками - вітром. Утворений холодний конденсат з конденсаційних камер 7 стікає вниз через патрубки 14, колектор 15, конденсатопровід 16 в вакуумну порожнину ежектора 12, змішується там з охолодженою водою, яка опускається по трубопроводу 11 і ця додатково охолоджена вода після змішування направляється в контур корпусу 1 реактора для його охолодження. В процесі випаровування води на поверхні труб 3 вони охолоджуються, при цьому температура води в них знижується і опускається вниз через патрубки 8, колектор 9 трубопровід 11 з ежектором 12, змішується там з холодним конденсатом і опускається в зовнішній контур корпусу 1 реактора для його охолодження. Вода з більш високою температурою через трубопровід 10 через патрубки 8, потрапляє в трубопроводи 3 з яких опускається охолоджена вода і т.д. Система пасивного аварійного охолодження реактора працює таким чином до припинення аварійного режиму. Використання заявленого пристрою має ряд переваг. До них необхідно віднести можливість спростити технологічну схему за рахунок суміщення блоків системи, використання дешевих комплектуючих знизити її собівартості, забезпечити вже на початковій стадії аварійного режиму негайне подавання холодної вода в контур корпусу реактора, що підвищує ефективність та надійність роботи системи. 7 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 56302 8 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