Басейн для витримки відпрацьованого ядерного палива

Басейн для витримки відпрацьованого ядерного палива, що включає відсіки з розміщеними в стелажах тепловидільними збірками та систему 3 83014 4 Найбільш близьким за сукупністю істотних проміжним теплоносієм. Випарник кільцевого ознак узятого як прототип даного винаходу є бадвофазного термосифону розташований у воді сейн витримки відпрацьованого ядерного палива з басейну витримки ВЯП, а конденсатор, розташопасивною системою охолодження на основі тепваний вище випарника й виведений за межі конлових труб [Нищик О.П., Гершуні О.Н., Письментейнмента та гермооболонки, що дає змогу забезний Є.М. Басейн витримки відпрацьованого ядерпечити передачу теплоти кінцевому поглиначу ного палива //Патент України №682. -2000. -Бюл. навколишньому повітрю. Кільцевий двофазний №5]. У цьому басейні відведення залишкових тептермосифон, що являє собою випарноловиділень ВЯП реалізуються за допомогою випаконденсаційний пристрій замкнутого типу, служить рно-конденсаційних пристроїв - теплових труб, автономним проміжним контуром теплопередавипарні ділянки яких перебувають усередині гервання між басейном витримки ВЯП і атмосферним метичної оболонки біологічного захисту, а конденповітрям, що забезпечує екологічну безпеку сиссаційні ділянки винесені за її межі в камеру теплотеми. Відведення теплоти від басейну витримки до обміну, з’єднану з водоймищем, розміщеним на кінцевого поглинача здійснюється за рахунок пезовнішньому боці оболонки біологічного захисту. ренесення прихованої теплоти пароутворення Прототип має низку істотних недоліків, а саме: проміжного теплоносія кільцевого двофазного організація природної конвекції води басейну, що термосифона з випаром і конденсацією на відповіобмиває випарні ділянки теплових труб, через дних ділянках. систему каналів, яка формується з бічних вікон. В Сутність винаходу пояснюється кресленнями. умовах випару води з басейну або аварійної його На Фіг. зображений загальний вигляд заявленого течі, рівень води в басейні почне знижуватися. При пристрою: де: зниженні рівня нижче верхнього вікна тракт приро1 - тепловидільні збірки ВЯП; дної циркуляції води буде розірваний, що призве2 - стелаж зберігання тепловидільних збірок; де до порушення умов тепловідведення від ВЯП 3 - вода басейну витримки ВЯП; до випарників теплових труб і відмови системи 4 - випарник; охолодження. 5 - збірний паровий колектор; Наступний недолік полягає у використанні во6 - піднімальний паровий трубопровід; ди як кінцевого поглинача залишкових тепловиді7 - конденсатор; лень ВЯП. По мірі поглинання теплоти вода буде 8 - контейнмент реакторного відділення; випаровуватися, отже, для підтримки у водоймищі 9 - гермооболонка; рівня, необхідного для забезпечення циркуляції 10 - опускний конденсатний трубопровід; через систему вікон і камер, куди виведені конден11 - роздавальний конденсатний колектор; саційні ділянки теплових труб, необхідна додатко12 - повітряний канал; ва система поповнення води, а також система кон13 - отвір; тролю рівня. В аварійній ситуації із тривалою 14 - потік охолоджуючого атмосферного повітвтратою електропостачання власних потреб і неря, можливістю підключення аварійних джерел елект15 - дефлектор; роенергії забезпечити подачу води у водоймище 16 - нижня регламентна межа рівня води бабуде неможливо. Система буде зберігати свою сейну витримки; ефективну працездатність тільки доти, поки кон17 - гермопроходки; денсаційні ділянки теплових труб будуть залиша18 - верхня аварійна межа рівня води басейну тися під шаром води. витримки. Ще один недолік пов'язаний з використанням Басейн витримки містить тепловидільні збірки ущільнення, що є одночасно елементом біологічВЯП 1, встановлені в стелажах 2 під шаром води 3 ного захисту й несучою конструкцією збірки теплоі СПВТ, виконану у вигляді автономних секцій, що вих труб. Таке ущільнення, що представляє собою представляють собою кільцеві двофазні термоситрубну решітку, є неремонтопридатною конструкфони. Кільцевий двофазний термосифон містить цією. В разі утворення течі у вузлі ущільнення якоївертикальні випарники 4, горизонтальний збірний небудь з теплових труб, розташованих у внутріпаровий колектор 5, піднімальний паровий трубошніх рядах теплопередавальної збірки, відновити провід 6, конденсатори 7, винесені за межі контеййого герметичність без демонтажу периферійних нмента реакторного відділення 8 і гермооболонки рядів теплових труб буде неможливо. Крім того, 9, опускний конденсатний трубопровід 10 і горизопроведення подібних ремонтних робіт зажадає нтальний роздавальний конденсатний колектор обов'язкового осушення камери теплообміну з 11. Ділянка відведення теплоти кінцевому погливодоймищем. начу містить повітряний канал 12 з отвором 13 для В основу винаходу поставлене завдання розвходу потоку охолоджуючого повітря 14 і дефлекробки басейну витримки ВЯП з надійною систетором 15 для виходу охолоджуючого повітря в мою пасивного відведення залишкових тепловидіатмосферу. Випарники 4 розміщені уздовж стін лень (СПВТ), що функціонує як у нормальних басейну витримки. Збірний паровий колектор 5 умовах експлуатації АЕС, так і під час аварії з порозташований під нижньою регламентною межею вним тривалим знеструмленням і неможливістю 16 рівня води в басейні витримки. Роздавальний підключення зовнішніх джерел електроенергії. конденсатний колектор 11 прокладений паралельРозв'язання поставленого завдання досягано днищу басейну витримки. ється тим, що басейн витримки містить СПВТ, виДля підвищення надійності відведення залишконану у вигляді автономних секцій, що представкових тепловиділень СПВТ містить декілька автоляють собою кільцеві двофазні термосифони з номних секцій. Випарник кожної секції має надли 5 83014 6 шкову тепловіддавальну поверхню. Для підвищен- Багатофункціональність СПВТ басейну виня ефективності теплоперенесення від ВЯП кінцетримки базується на тому, що СПВТ забезпечує вому поглиначу СПВТ виконана двофазною, що відведення залишкових тепловиділень ВЯП, як в забезпечує зниження її термічного опору. Рух поумовах нормального функціонування АЕС, так і току охолоджуючого атмосферного повітря 14 виконує ефективне охолодження басейну витримздійснюється за рахунок утвореної в повітряному ки й в аварійних ситуаціях при повному тривалому каналі 12 природної тяги при різниці температур, знеструмленні АЕС. Тому пропонована СПВТ є що формується між отвором 13 і дефлектором 15. також аварійною системою, важливою для безпеДля підвищення ефективності тепловіддачі атмоки. сферному повітрю конденсатор 7 має зовнішнє - Підвищена економічність роботи СПВТ баоребрення. сейну витримки досягнута тим, що СПВТ не має СПВТ басейну витримки працює таким чином. насосів і арматури, отже, не має потреби у витраЗалишкові тепловиділення від ВЯП відводяться до тах електроенергії на власні потреби. води басейну витримки за допомогою природної - Простіша конструкція СПВТ басейну витримконвекції. Теплота від води басейну витримки пеки досягнута тим, що випарник, конденсатор і з'єдредається зовнішній поверхні вертикальних випануючі їх транспортні трубопроводи збираються з рників 4, усередині яких відбувається випар протрубних ділянок і являють собою замкнутий контур міжного теплоносія. Далі пара проміжного циркуляції двофазного теплоносія. Гермопроходки теплоносія через збірний паровий колектор 5 над17, що виконують функцію ущільнювального елеходить до піднімального парового трубопроводу 6, мента, забезпечують прохід через контейнмент і який через гермопроходки 17 виводиться за межі гермооболонку тільки одиничного трубопроводу, контейнмента реакторного відділення 8 і гермоозручні для ремонтного обслуговування або заміни. болонки 9 і з'єднується з конденсаторами 7. За- Можливість скорочення часу ремонту АЕС за вдяки охолодженню потоком атмосферного повітрахунок впровадження пропонованої СПВТ для ря 14 пара проміжного теплоносія конденсується і басейну витримки ВЯП. Оскільки запропонована вже у вигляді конденсату опускним конденсатним СПВТ не має ні насосів, ні арматури, істотно скотрубопроводом 10 і роздавальним конденсатним рочується час, відведений на ремонт і випробуколектором 11 за рахунок сил гравітації повертавання систем безпеки АЕС, а, отже, на ремонт ється до випарників 4. АЕС у цілому. Заявлений пристрій порівняно з прототипом Технічне рішення, пов'язане з використанням має низку переваг. СПВТ басейну витримки у вигляді автономних се- Підвищена надійність роботи СПВТ басейну кцій із проміжним двофазним теплоносієм, що яввитримки забезпечена тим, що СПВТ виконана у ляє собою кільцевий двофазний термосифон, який вигляді автономних секцій, працездатність яких не містить випарник, розміщений у басейні, а кондензалежить одна від одної, і випарник кожної секції сатор, розташований вище випарника й виведений має надлишкову тепловіддавальну поверхню. При за межі гермозони реакторного відділення, охолорозгерметизації однієї з секцій, інші приймають на джується атмосферним повітрям, при цьому засебе додаткове теплове навантаження, зберігаючи вдяки конструкції випарника у вигляді вертикальтеплопередавальну здатність всієї СПВТ. Крім ної трубної ділянки працездатність системи не того, працездатність СПВТ не залежить від зміни залежить від зміни рівня води в басейні, забезперівня води в басейні витримки. Функціонування чуючи надійне тепловідведення за наявності темСПВТ буде забезпечено як при підвищенні рівня пературного напору між ділянками підведення й води до верхньої аварійної межі 18 під час розбивідведення теплоти, як в умовах нормального фурання реактора й перевантаження палива, так і за нкціонування, так і в аварійних ситуаціях при повумов можливого зниження рівня води щодо нижному тривалому знеструмленні АЕС, є істотним, ньої регламентної межі 16, наприклад, через аватому що заявлене рішення забезпечує появу норійну течу басейну, або випаровування води із вих, відмінних від прототипу властивостей: підвибасейну. Причому, в останньому випадку по мірі щеної надійності, високої ефективності, багатофузниження рівня води у басейні і оголення зовнішнкціональності, економічності, простої конструкції, і ньої поверхні випарника працездатність СПВТ не можливості скорочення часу ремонту систем беззнижується, тому що випарник має завідомо надпеки АЕС. лишкову поверхню. Таким чином, пропоноване рішення має істотні - Підвищена ефективність СПВТ басейну вивідмінності, а підвищення надійності, ефективності тримки досягнута вибором проміжного теплоносія й економічності відведення залишкових тепловикільцевого двофазного термосифона. Температуділень ВЯП як за нормальних умов експлуатації ра води в басейні витримки ВЯП повинна підтриАЕС, так і при аварії з повним тривалим знеструммуватися не вище 50°С. Проміжний теплоносій ленням дозволяють досягти позитивного ефекту. двофазного термосифона, наприклад, розчин етиТехніко-економічна ефективність пропоновалового спирту з водою в умовах вакууму ного винаходу полягає у можливості істотного підвищення показників надійності, ефективності та 0,05×105Па має температуру насичення істотно економічності систем нормальної експлуатації нижчу 50°С. Тому, механізм функціонування СПВТ АЕС, що забезпечують тривале зберігання ВЯП у на основі кільцевого двофазного термосифону приреакторному басейні витримки, а також забеззабезпечує постійне відведення теплоти від бапечення надійності й безпеки відведення залишкосейну витримки за наявністю температурного навих тепловиділень ВЯП з басейну при аварії з попору між ділянками підведення й відведення тепвним тривалим знеструмленням АЕС за рахунок лоти всього лише в кілька градусів. 7 83014 8 використання СПВТ на основі кільцевого двофазно, час ремонту АЕС у цілому. Отже, у межах ексного термосифона для відведення теплоти кінцеплуатаційно-ремонтного циклу станції вого поглинаюча. Безпека ВЯП в умовах аварійнозбільшується тривалість експлуатаційного періоду го відведення теплоти від басейну витримки буде з відповідним зростанням виробітку електроенерзабезпечена протягом необмеженого часу протігії. Пропонована СПВТ розміщується в басейні кання аварійного процесу в умовах повного тривалого знеструмлення. витримки експлуатованих сьогодні проектів АЕС Відсутність будь-яких елементів активного тибез будь-яких змін конфігурації басейну. Вона не вимагає додаткових каналів для організації циркупу в складі СПВТ, наприклад, насосів і арматури, дозволяє скоротити час ремонтного обслуговуванляції води в басейні витримки. ня й випробувань систем безпеки АЕС і, відповід Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 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