Ядерна установка і спосіб зниження тиску у ядерній установці
Формула / Реферат
1. Ядерна установка (1), що має захисну оболонку (2), до якої під'єднана труба (6) зниження тиску, в якій послідовно вмонтовані нагнітач (34) і розміщений у баці (14) з промивною рідиною (W) газоочищувач Вентурі (12), причому параметри нагнітача (34) і газоочищувача Вентурі (12) вибрані із можливістю забезпечення у газоочищувачі Вентурі (12) швидкості потоку технологічного агента, підведеного трубою (6) зниження тиску, у робочому стані нагнітача (34) понад 130 м/с, переважно понад 180 м/с.
2. Ядерна установка (1) за п. 1, яка відрізняється тим, що нагнітач (34) виконаний у вигляді високопродуктивного радіального вентилятора з номінальною швидкістю обертання понад 10000 об/хв і вихідним тиском щонайменше 200 мбар, переважно понад 500 мбар.
3. Ядерна установка (1) за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що газоочищувач Вентурі (12) містить велику кількість трубок Вентурі (16), причому порівняно більша частина трубок Вентурі встановлена таким чином, що їх вихідні отвори (18) розміщені над передбаченим заданим рівнем (20) промивної рідини (W), а порівняно менша частина трубок Вентурі (16), переважно до 10%, орієнтована вихідними отворами у протилежному напрямку.
4. Ядерна установка (1) за одним із пп. 1-3, яка відрізняється тим, що відношення площі поперечного перерізу горловини трубки Вентурі (16) газоочищувача Вентурі (12) до площі поперечного перерізу вхідного отвору для промивної рідини (W) становить менше ніж 10:1, переважно близько 3:1.
5. Ядерна установка (1) за одним із пп. 1-4, яка відрізняється тим, що трубки Вентурі (16) газоочищувача Вентурі (12) виконані у вигляді трубок круглого перерізу з шириною горловини, меншою ніж 80 мм, переважно меншою ніж 40 мм, або у вигляді плоских трубок з шириною горловини, меншою ніж 100 мм.
6. Ядерна установка (1) за одним із пп. 1-5, яка відрізняється тим, що відношення висоти трубки Вентурі (16) газоочищувача Вентурі (12) до ширини горловини становить понад 20, переважно понад 50.
7. Ядерна установка (1) за одним із пп. 1-6, яка відрізняється тим, що бак (14) з'єднаний з резервуаром (50) промивної рідини.
8. Ядерна установка (1) за одним із пп. 1-7, яка відрізняється тим, що відсік промивної рідини бака (14) трубою (52) зворотної подачі з'єднаний з внутрішньою порожниною захисної оболонки (2).
9. Ядерна установка (1) за п. 8, яка відрізняється тим, що труба (52) зворотної подачі з'єднана з внутрішньою порожниною захисної оболонки (2) через трубу (6) зниження тиску.
10. Ядерна установка (1) за п. 9, яка відрізняється тим, що бак (14) розміщений геодезично щонайменше на 5 м, переважно щонайменше на 10 м, вище, ніж місце (56) виходу труби (6) зниження тиску із захисної оболонки (2).
11. Ядерна установка (1) за одним із пп. 1-10, яка відрізняється тим, що електричне енергозабезпечення компонентів системи (4) зниження тиску і затримання радіоактивних речовин включно з керуванням виконане незалежним від ядерної установки (1).
12. Ядерна установка (1) за одним із пп. 1-11, яка відрізняється тим, що параметри нагнітача (34) вибрані таким чином, що з урахуванням виникаючих при аварійній ситуації кількостей суміші газу та пари і витікання, розрідження у внутрішній порожнині захисної оболонки (2) становить менше ніж 5 мбар, а надлишковий тиск на напірному виході нагнітача (34) становить близько 500 мбар.
13. Ядерна установка (1) за одним із пп. 1-12, яка відрізняється тим, що після газоочищувача Вентурі (12) у трубу (6) зниження тиску вмонтований гравітаційний осадник краплин і/або волокнистий фільтр, переважно з товщиною волокон понад 50 мкм, зокрема зі спадною товщиною волокон.
14. Ядерна установка (1) за одним із пп. 1-13, яка відрізняється тим, що після газоочищувача Вентурі (12) у трубу (6) зниження тиску вмонтований металевий волокнистий фільтр (28) з товщиною волокна до 5 мкм, переважно із волокон високоякісної сталі або спечених фільтрувальних волокон з діаметрами пор або волокон до 5 мкм.
15. Ядерна установка (1) за одним із пп. 1-14, яка відрізняється тим, що до труби (6) зниження тиску під'єднана, завантажена переважно сполуками срібла, обвідна труба, в яку паралельно до основного потоку вмонтований нагрівник з молекулярним ситом для фільтрування об'ємного потоку до 50 % від розрахункового.
16. Ядерна установка (1) за одним із пп. 1-15, яка відрізняється тим, що промивна рідина (W) у баці (14) має значення рН 9.
17. Спосіб зниження тиску у ядерній установці (1) за одним із пп. 1-16, згідно з яким, підведений трубою (6) зниження тиску технологічний агент подають до газоочищувача Вентурі (12) зі швидкістю понад 130 м/с, переважно понад 180 м/с.
Текст
1. Ядерна установка (1), що має захисну оболонку (2), до якої під'єднана труба (6) зниження тиску, в якій послідовно вмонтовані нагнітач (34) і розміщений у баці (14) з промивною рідиною (W) газоочищувач Вентурі (12), причому параметри нагнітача (34) і газоочищувача Вентурі (12) вибрані із можливістю забезпечення у газоочищувачі Вентурі (12) швидкості потоку те хнологічного агента, підведеного трубою (6) зниження тиску, у робочому стані нагнітача (34) понад 130 м/с, переважно понад 180 м/с. 2. Ядерна установка (1) за п. 1, яка відрізняється тим, що нагнітач (34) виконаний у вигляді високопродуктивного радіального вентилятора з номінальною швидкістю обертання понад 10000 об/хв і вихідним тиском щонайменше 200 мбар, переважно понад 500 мбар. 3. Ядерна установка (1) за п. 1 або 2, яка відрізняє ться тим, що газоочищувач Вентурі (12) містить велику кількість трубок Вентурі (16), причому порівняно більша частина трубок Вентурі встановлена таким чином, що їх ви хідні отвори (18) розміщені над передбаченим заданим рівнем (20) промивної рідини (W), а порівняно менша частина трубок Вентурі (16), переважно до 10%, орієнтована вихідними отворами у протилежному напрямку. 4. Ядерна установка (1) за одним із пп. 1-3, яка відрізняє ться тим, що відношення площі 2 (19) 1 3 82112 4 13. Ядерна установка (1) за одним із пп. 1-12, яка відрізняє ться тим, що після газоочищувача Вентурі (12) у трубу (6) зниження тиску вмонтований гравітаційний осадник краплин і/або волокнистий фільтр, переважно з товщиною волокон понад 50 мкм, зокрема зі спадною товщиною волокон. 14. Ядерна установка (1) за одним із пп. 1-13, яка відрізняє ться тим, що після газоочищувача Вентурі (12) у трубу (6) зниження тиску вмонтований металевий волокнистий фільтр (28) з товщиною волокна до 5 мкм, переважно із волокон високоякісної сталі або спечених фільтрувальних волокон з діаметрами пор або волокон до 5 мкм. 15. Ядерна установка (1) за одним із пп. 1-14, яка відрізняє ться тим, що до тр уби (6) зниження тиску під'єднана, завантажена переважно сполуками срібла, обвідна труба, в яку паралельно до основного потоку вмонтований нагрівник з молекулярним ситом для фільтрування об'ємного потоку до 50 % від розрахункового. 16. Ядерна установка (1) за одним із пп. 1-15, яка відрізняє ться тим, що промивна рідина (W) у баці (14) має значення рН 9. 17. Спосіб зниження тиску у ядерній установці (1) за одним із пп. 1-16, згідно з яким, підведений трубою (6) зниження тиску технологічний агент подають до газоочищувача Вентурі (12) зі швидкістю понад 130 м/с, переважно понад 180 м/с. Винахід стосується ядерної установки із захисною оболонкою, до якої під'єднаний трубопровід для зниження тиску. Крім того, винахід стосується способу зниження тиску у такій установці. В атомних станціях при виникненні неполадок чи аварійних ситуацій в залежності від виду неполадки і виконуваних захисних заходів, таких, наприклад, як інертизація атмосфери кожуха реактора, слід враховувати можливе значне підвищення тиску всередині захисної оболонки. Для уникнення можливих структурних пошкоджень самої захисної оболонки чи кожуха або розміщених всередині системних компонентів ядерні реактори мають бути розраховані на зниження тиску всередині захисної оболонки шляхом випускання її внутрішньої атмосфери. Для цього до захисної оболонки ядерної установки зазвичай під'єднують трубу для зниження тиску. Такі оболонки мають зазвичай незначне витікання, менше, ніж 0,1 % на добу, завдяки чому через витікання у довкілля потрапляє лише незначна кількість газів внутрішньої атмосфери оболонки і у разі таких аварійних ситуацій, Одначе інші захисні оболонки, наприклад, у російських реакторах типу ВВЕР-440, мають значну негерметичність від 20 до 100мас.% на добу, тому описані засоби захисту від перевищення тиску непридатні через постійне витікання нефільтрованих газів. Бдиаче в атмосфері захисної оболонки зазвичай містяться радіоактивні матеріали, такі як благородні гази, йод чи аерозолі, які при зниженні тиску можуть потрапити до довкілля. Зокрема у разі порівняно тяжких аварійних випадків з можливим розплавлянням стрижнів до атмосфери оболонки потрапляють завислі у повітрі радіоактивні матеріали (аерозолі) у особливо високих концентраціях, внаслідок чого при наявності негерметичності або виникненні неприпустимо високого тиску можливе потрапляння значної кількості такого аерозолю чи радіоактивних речовин у довкілля ядерної установки. Ці завислі у повітрі радіоактивні частинки з великим періодом напіврозпаду разом із супутніми компонентами, такими як ізотопи йоду чи цезію, можуть спричинити забруднення території на тривалий час. Для уникнення такого забруднення системи зниження тиску, призначені для вентилювання атмосфери оболонки, зазвичай оснащені фільтрувальними або затримувальними пристроями, які запобігають вивільненню наявних у атмосфері оболонки реактора завислих радіоактивних речовин у довкілля. Із [ЕР 0 285 845 В1] відома призначена для цієї цілі система зниження тиску в ядерній установці, у якій до труби для зниження тиску, під'єднаної до захисної оболонки, приєднаний використовуваний як фільтр для затримання завислих у повітрі частинок газоочищувач Вентурі, а також дросельний пристрій. Газоочищувач Вентурі містить велику кількість розміщених у баці з рідиною трубок Вентурі, до яких підведений газовий потік із труби для зниження тиску. При цьому трубки Вентурі мають виконані у формі сопел звуження, в яких газовий потік набуває особливо високої швидкості. У зоні цих місць звуження передбачені підвідні отвори для промивної рідини, причому промивна рідина захоплюється швидким газовим потоком. Завдяки порівняно високій швидкості газового потоку у цих місцях здійснюється розсіювання промивної рідини, причому наявні у газовому потоці завислі радіоактивні частинки чи аерозолі вносяться в утворені внаслідок розсіювання краплинки рідини. Шляхом наступного відокремлення краплинок рідини від газового потоку може бути здійснене видалення значної частини захоплених аерозолів чи завислих радіоактивних частинок. В описаній у [ЕР 0 285 845 В1] системі під'єднаний послідовно з газоочищувачем Вентурі дросельний пристрій розрахований на роботу з так званим критичним зниженням тиску. При критичному зниженні тиску встановлюються такі співвідношення тиску у тр убопровідній системі, зокрема спад тиску на дросельному пристрої, що потік проходить крізь дросельний пристрій зі швидкістю звуку. У системі згідно з [ЕР 0 285 845 В1] цей ефект використовують для того, щоб у разі потреби, тобто при зниженні тиску в оболонці, встановити сталий у часі об'ємний потік у 5 82112 трубопроводі. Звичайно, в ядерних установках, захисні оболонки яких мають негерметичність, саме при порівняно тривалому зниженні тиску значні кількості завислих радіоактивних частинок потрапляють у довкілля. Тому для забезпечення безпечної подальшої експлуатації таких установок бажане дотримання рівня безпеки, що вимагається міжнародними стандартами. Тому в основі винаходу лежить задача розробки ядерної установки вказаного вище роду, в якій навіть при конструктивних негерметичностях захисної оболонки в разі зниження тиску навіть найдрібніші завислі у повітрі радіоактивні частинки чи аерозолі надійно затримуються газоочищувачем Вентурі, чим з особливо високою надійністю виключається їх потрапляння у довкілля. Крім того, має бути розроблений спосіб зниження тиску в такій ядерній установці. Стосовно ядерної установки ця задача вирішена тим, що у тр убі для зниження тиску встановлені з'єднані послідовно нагнітач і розміщений у баці з рідиною газоочищувач Вентурі, причому параметри нагнітача і газоочищувача Вентурі розраховані таким чином, що у робочому стані нагнітача у газоочищувачі Вентурі швидкість потоку технологічного агента, підведеного до труби для зниження тиску, становить більше, ніж 130м/с, переважно більше, ніж 180м/с. При цьому винахід ви ходить із міркування, що для відокремлення завислих у повітрі радіоактивних частинок чи аерозолів у газоочищувачі Вентурі чи трубі Вентурі на основі існуючих там параметрів потоку слід утворити туман із порівняно маленьких краплинок шляхом подачі води всередину труби, причому завислі у повітрі радіоактивні частинки чи аерозолі можуть бути за хоплені такими краплинками і разом із ними видалені із газового потоку. Завдяки цьому особливо висока ефективність відокремлення навіть найтонших аерозолів може бути досягнута шляхом збільшення вірогідності, з якою аерозолі зустрінуться з краплинками води і захопляться ними. Як було неочікувано встановлено, саме у разі застосування трубок Вентурі, у яких при пасивній конструкції забезпечується подача промивної рідини всередину трубок через наявне у найвужчому місці розрідження, тобто без зовнішніх привідних засобів, значною, непропорційно високою мірою зростає вірогідність зіткнення і захоплення краплинками туману навіть найтонших аерозолів, завдяки чому при дуже високих швидкостях газового потоку у тр убці Вентурі може бути досягнутий ступінь осадження промивною рідиною змішаних аерозолів з розмірами частинок близько 1мкм понад 99,9%, а для порівняно тонких аерозолів з розмірами частинок, меншими, ніж 0,5мкм - близько 98% і більше. Тому використовувана у ядерних установках система зниження тиску і затримання радіоактивних частинок розрахована на підтримання високих швидкостей потоку у разі потреби аварійного зниження тиску. Для того, щоб у разі тяжкого сценарію аварійної ситуації з огляду на можливу зміну 6 характеристичних параметрів, таких як тиск в установці, у кожній фазі можливого аварійного випадку забезпечити такий же високий ступінь очищення і таким чином на кожній фазі аварійної ситуації у якомога більшій мірі перешкодити потраплянню радіоактивних забруднень у довкілля, встановлена у ядерній установці система зниження тиску і затримування радіоактивних частинок розрахована на забезпечення високого ступеню очищення майже незалежно від наявних у а тмосфера, захисної оболонки кількостей газу і пари. Для цього здійснюється підтримання передбачених розрахунками параметрів потоку у газоочищувачі Вентурі шляхом створення високого тиску за допомогою встановленого перед ним високопродуктивного нагнітача. Використовуваний для цього нагнітач виконаний переважно у формі високопродуктивного радіального вентилятора з номінальною швидкістю обертання щонайменше 10 000об/хв і тиском щонайменше 200мбар, переважно 500мбар. Газоочищувач Вентурі містить велику кількість трубок Вентурі. Вони можуть бути виконані у вигляді так званих коротких трубок Вентурі, вихідні отвори яких розміщені нижче передбаченого заданого рівня промивної, рідини, так що трубки Вентурі в основному повністю занурені у промивну рідину. Одначе1 значна частина трубок Вентурі виконана у вигляді так званих довгих тр убок Вентурі, ви хідні отвори яких розміщені над передбаченим заданим рівнем промивної води. При цьому для забезпечення осадження крапель під дією сили тяжіння здійснене відхиляння потоку газу. Завдяки первинному виходу потоку газу із соплових трубок Вентурі над промивною водою, може - зокрема через наявну при експлуатації в атмосфері незначну густин у газу і пов'язані з нею великі об'ємні потоки - утримуватися невеликим рівень викидання води, який визначає розміри конструктивних елементів, і, таким чином, може бути встановлена особливо висока у порожніх трубках газоочищувача Вентурі. Внаслідок цього може бути значно меншим діаметр газоочищувача Вентурі і меншою висота конструктивних елементів, а також відповідно меншим споживання промивної води. Завдяки уможливленій таким чином компактній конструкції газоочисного пристрою, навіть при високій швидкості потоку від понад 10 000 м 3/г до ЗО 000 м 3/г можливе виконання нагнітача високого тиску і газоочищувача, а також волокнистого фільтра з молекулярним ситом у вигляді лише дво х модулів наприклад, у так званій „рамній конструкції" ("skidmounted"). Завдяки цьому досягається значне зменшення витрат на виготовлення і монтаж, тому що механічне і трубопровідне оснащення усього пристрою, включно з оптимізацією, приймальними випробуваннями і т.п. можуть бути здійснені на заводі. Застосовані вільно програмована цифрова система керування і електрообладнання також можуть бути випробувані і оптимізовані ще на заводі. 7 82112 До того ж, для уникнення осадження в баці, яке могло б призвести до збільшення витрат на технічне обслуговування, у наступній вигідній формі виконання газоочищувача Вентурі здійснене порівняно інтенсивне завихрення і циркулювання промивної рідини у баці. Для цього незначна частина, приблизно 10 %, трубок Вентурі, розміщена нижче рівня рідини і орієнтована в іншому напрямку. Особливо сприятливим для забезпечення високого ступеню очищення виявилося порівняно високе завантаження газоочищувача Вентурі водою - понад 5 л, переважно понад 10 л на кубічний метр газу. Саме комбінація такого високого завантаження водою з високою розрахунковою швидкістю потоку газу надійно забезпечує високий ступінь його очищення. Для його досягнення у наступній формі виконання трубки Вентурі мають розміщені навколо сопел горловини з кутом розкривання від 20° до 85°, зокрема від 30° до 45°, завдяки чому утворюються кільцеві щілинні отвори для подачі води. Для забезпечення такої великої подачі води відношення площі поперечного перерізу горловини трубки Вентурі газоочищувача Вентурі до площі поперечного перерізу вхідного отвор у для промивної рідини становить менше, ніж 10:1, переважно близько 3:1. При цьому площею поперечного перерізу горловини є площа поперечного перерізу місця звуження трубки Вентурі, крізь яке вільно протікає потік технологічного агента. У особливо переважній формі виконання трубки Вентурі газоочищувача Вентурі розраховані таким чином, що на основі створюваного потоком технологічного агента розрідження забезпечується пасивне всмоктування і розподілення промивної рідини до серцевини струменя всередині трубки Вентурі. Для цього трубки Вентурі газоочищувача Вентурі виконані у вигляді тр убок круглого перерізу з шириною горловини меншою, ніж 80мм, переважно меншою, ніж 40мм, або у вигляді плоских трубок з шириною горловини меншою, ніж 100мм. Додатково або альтернативно відношення висоти трубки Вентурі газоочищувача Вентурі до ширини горловини становить понад 20, переважно понад 50. Особливо компактна конструкція призначеної для ядерної установки системи зниження тиску і затримання радіоактивних речовин з відповідно зниженими витратами на виготовлення і монтаж може бути досягнута шляхом з'єднання бака, оснащеного газоочищувачем Вентурі, з додатковим резервуаром для промивної рідини. Таким чином кількість промивної рідини у самому баці може підтримуватися невеликою, а у разі потреби, зокрема при збільшенні витрати, її кількість у баці може бути поповнена із додаткового резервуара. Не активний у цьому смислі резервуар більшого об'єму може служити зокрема для поповнення випаруваної промивної рідини. При цьому рівень рідини у баці може пасивно підтримуватися шляхом розміщення додаткового резервуара на такій же геодезичній висоті або за допомогою поплавкового регулятора. 8 Як додаткові резервуари можуть бути використані і без того наявний водяний бак, наприклад, збірник стічних вод, резервуар деіонату чи подібна посудина, причому в разі потреби поповнення промивної рідини у баці може бути здійснене за рахунок відповідним чином вибраного перепаду або за допомогою мембранного насоса чи стисненого повітря. Особливо ефективне затримання радіоактивних речовин може бути досягнуте, якщо шляхом спеціального виконання системи зниження тиску і затримання радіоактивних речовин здійснити рециркуляцію захоплених промивною рідиною завислих у повітрі радіоактивних частинок чи аерозолів у захисну оболонку. Для цього оснащений газоочищувачем Вентурі бак у особливо переважному виконанні трубою зворотної подачі промивної рідини з'єднаний з внутрішньою порожниною захисної оболонки. При такому виконанні в разі потреби, тобто безперервно чи циклічно, наявна у баці, заражена вилученими із газового потоку радіоактивними частинками чи аерозолями, промивна рідина повністю або частково повертається до захисної оболонки, завдяки чому радіоактивні речовини, що потребують обробки, залишаються у кожусі реактора. При цьому, поповнення промивної рідини у баці може бути здійснене зокрема із додаткового резервуара. Завдяки такій рециркуляції радіоактивних речовин їх кількість чи концентрація у промивній воді може підтримуватися на незначному рівні, в результаті чого під'єднані після газоочищувача фільтрувальні пристрої зазнають меншого навантаження. Таким чином створюються особливо сприятливі умови для порівняно тривало - протягом кількох днів чи й тижнів - здійснюваного режиму «вентилювання» без перенавантаження металоволокнистих фільтрів ресуспендованими аерозолями і осадженнями йоду у сорбційних фільтрах внаслідок ресуспендування йоду. Саме завдяки застосуванню трубок Вентурі можливе безпосереднє охолодження газу, перегрітого теплом вторинного розпаду і теплом стиснення, в результаті чого стають можливими зворотна подача без додаткових охолоджувачів чи охолоджувальних контурів і, таким чином, просте регулювання розрідження у захисній оболонці. Для ефективного затримання йодоорганічних сполук у під'єднаній паралельно до основного потоку обвідній трубі, розрахованій на частковий потік до 50% від проектного потоку, встановлене розраховане на тривалу роботу системи затримання молекулярне сито, завантажене нітратом срібла чи іншими сполуками срібла. Нагрівання газового потоку перед подачею до молекулярного сита може бути здійснене електричним способом або за допомогою теплообмінника, встановленого у тр убі між нагнітачем і газоочищувачем. Внаслідок цього можливе пасивне і просте перегрівання, а також простим чином із процесу значною мірою видаляється тепло стиснення, завдяки чому випаровується менша кількість промивної рідини і, 9 82112 таким чином, може бути застосоване подальше зменшення розмірів конструктивних елементів. Шляхом розбризкування технологічної рідини на стороні всмоктування високопродуктивного вентилятора може бути здійснене поточне очищення заражених аерозолями і йодом потоків і зменшення кількості компресійного тепла. Завдяки цьому, наприклад, у разі багатоблочних ядерних установок створюється економічно дуже сприятлива можливість застосування централізованого, спільного очищувального пристрою із зовнішніми трубопровідними комунікаціями до кожного блоку, без масивних екранувальних засобів. Таким чином може бути досягн уте значне покращення затримання радіоактивних речовин і забезпечення тривалого часу експлуатації, зокрема у разі йоду і аерозолів. Крім того, завдяки зворотній подачі чи рециркуляції затриманих у газоочищувачі Вентурі радіоактивних речовин, зумовлене завислими у повітрі радіоактивними частинками тепло вторинного розпаду відводиться із бака і повертається до захисної оболонки, в результаті чого значною мірою зменшується можливе навантаження бака, наприклад через випаровування промивної рідини. Саме завдяки уникнутому в результаті цього випаровуванню промивної рідини, а також з урахуванням можливо передбаченого поповнення промивної рідини у баці, досягається загалом зменшена витрата промивної рідини. Для досягнення якомога меншої кількості необхідних вводів у захисній оболонці ядерної установки, виконаних із забезпеченням високих вимог безпеки, у наступній вигідній формі виконання винаходу тр уба зворотної подачі з'єднана з внутрішньою порожниною захисної оболонки через трубу зниження тиску. При цьому рециркуляція чи зворотна подача зараженої радіоактивними речовинами промивної рідини до захисної оболонки здійснюється шляхом струминного введення у центральну зону тр уби зниження тиску, зустрічним потоком проти газового потоку зниження тиску. Зворотна подача зараженої радіоактивними речовинами промивної води здійснюється переважно безперервно або дискретно через виконаний у захисній оболонці окремий ввід невеликого діаметра або дискретно шляхом тимчасового збільшення ступеню розрідження в захисній оболонці і короткого припинення відсмоктування і струминного впорскування через той же ввід і c>10м/с - при повільному збільшенні тиску - але підтриманні розрідження. У цьому разі розрідження може циклічно збільшуватися. Для забезпечення пасивної зворотної подачі без застосування зовнішніх активних компонентів у наступній вигідній формі виконання винаходу бак розміщений геодезично на 5м, переважно на 10м вище, ніж виконаний у захисній оболонці вихідний отвір для труби зниження тиску. Таким чином можлива зворотна подача зараженої радіоактивними речовинами промивної рідини через трубу зниження тиску до захисної оболонки лише під дією геодезичного тиску водяного стовпа 10 між входом труби зниження тиску і баком, завдяки чому можлива струминна зворотна подача у протипотоці до газового потоку без додаткових активних допоміжних засобів. Особливо висока експлуатаційна надійність може бути досягнута шляхом здійснення електричного енергозабезпечення компонентів системи зниження тиску і затримання радіоактивних речовин, тобто зокрема нагнітача і відповідних вузлів керування, незалежно від ядерної установки, завдяки чому навіть у випадку неполадок забезпечується надійне зниження тиску. В разі потреби живлення нагнітача може бути здійснене, наприклад, від не враженого аварійною ситуацією блока електростанції або від мобільного дизельного агрегату з генератором. Особливо сприятливі пневмо-гідродинамічні умови у газоочищувачі Вентурі забезпечуються у разі, коли нагнітач розрахований на створення достатнього перепаду: невеликого розрідження, наприклад, до 5 мбар всередині захисної оболонки і надлишкового тиску близько 500мбар на своєму напірному виході. Для особливо надійного затримання радіоактивних речовин у наступній формі виконання після газоочищувача Вентурі у тр убі зниження тиску вмонтовано очищувальну систему, що містить переважно гравітаційний осаджувач і/або волокнистий фільтр, переважно з діаметром волокон понад 50мкм, зокрема зі спадними діаметрами волокон. Альтернативно або додатково після газоочищувача Вентурі встановлений металоволокнистий фільтр з товщиною волокна до 5мкм, переважно із волокон високоякісної сталі або спечених фільтрувальних волокон з діаметрами пор чи волокон до 5мкм. Саме завдяки цьому забезпечується ще досить значне затримання можливо прониклих тонких аерозолів до 0,5мкм. Фільтрувальні елементи виготовлені переважно із волокон високоякісної сталі. Тонке фільтрування може бути здійснене також за допомогою спечених волокнистих фільтрів з діаметрами пор до 2мкм. У вигідній формі виконання промивна рідина здатна до ефективного затримання йоду чи йодовмісних сполук. Для цього бак наповнюють промивною рідиною зі значенням рН щонайменше 9, причому це значення рН може бути встановлене додаванням NaOH, іншого лугу і/або тіосульфату натрію. Домішування цих хімічних засобів може бути здійснене шляхом всмоктування із окремої посудини через струминний насос, встановлений у потоці свіжої води, для досягнення концентрації у промивній рідині від 0,5 до 5мас.%. Крім того, шляхом додаткової безпосередньої подачі холодної води, повністю чи частково через очисний пристрій, у протипотоці до вентиляційного газу, за допомогою наявної системи як простого аварійного інструмента, наприклад за допомогою пожежного насоса чи іншої системи, одночасно може здійснюватися рециркуляція радіоактивних речовин і охолодження стрижня реактора шляхом відбору енергії. Завдяки - зокрема на ранній фазі неполадки - більшим кількостям підживлення зі зростаючим рівнем наповнення захисної оболонки 11 82112 може бути досягнуте подальше вигідне зменшення кількості відсмоктуваної паро-газової суміші і, тим самим, зменшення розмірів очисного пристрою чи відсмоктувального пристрою. Стосовно способу зменшення тиску у ядерній установці вказаного вище роду задача вирішена тим, що підведений трубою зниження тиску технологічний агент подають до газоочищувача Вентурі зі швидкістю понад 130м/с, переважно понад 180м/с. Досягнуті винаходом переваги полягають зокрема у тому, що завдяки цілеспрямованому комбінуванню газоочищувача Вентурі з під'єднаним перед ним нагнітачем і відповідному вибору параметрів цих компонентів на усіх фазах неполадки при зниженні тиску може бути забезпечена достатньо висока швидкість газового потоку у газоочищувачі Вентурі. Завдяки цьому у кожному разі забезпечується високий ступінь затримання понад 99,5 %, переважно понад 99,9% захоплених повітрям радіоактивних частинок чи аерозолів зокрема також з урахуванням тонкої аерозольної фракції з розмірами частинок до 0,5мкм, в результаті чого досягається кількісне затримання у рідкій фазі, а також загальне очищення протягом тривалої експлуатації, без перенавантаження подальшого металоволокнистого фільтра, від >99,99% до >99,999%, чим особливо надійно усувається загроза потрапляння радіоактивних речовин у довкілля. Система зниження тиску і затримання радіоактивних речовин, утворена газоочищувачем Вентурі і встановленим перед ним нагнітачем, майже на всіх фазах аварійної ситуації забезпечує потужний потік газу через газоочищувач Вентурі, причому при відповідній потужності нагнітача здійснюється активне відсмоктування атмосфери із захисної оболонки. Саме у разі ядерних установок з проектно обумовленим порівняно значним витіканням чи негерметичністю захисної оболонки нагнітач поряд із відсмоктуванням виникаючих у разі неполадок газів із атмосфери захисної оболонки може - при- підтриманні розрідження у ній - забезпечувати зворотну подачу до захисної оболонки радіоактивних речовин у рідкій фазі, завдяки чому навіть у разі таких негерметичних кожухів може бути забезпечена надійна експлуатація без забруднення довкілля. Відповідні винаходові спосіб і пристрій застосовуються переважно для того, щоб у разі виникнення аварійних ситуацій з розплавлянням стрижня повністю відсмоктувати гази чи пари, утворені внаслідок вивільнення тепла, включно з витіканням, при незначному розрідженні всередині захисної оболонки відносно довкілля і перед відведенням у довкілля майже повністю очищати від завислих у повітрі радіоактивних частинок. Крім того, затримані радіоактивні речовини повертаються до захисної оболонки. До того ж, завдяки застосуванню потужного нагнітача подачею сталого потоку на газоочищувач Вентурі забезпечується висока швидкість газових потоків у його трубках без їх витратного каскадування. Шляхом комбінування високошвидкісного 12 газоочищувача Вентурі з рециркуляцією і наступними металоволокнистими фільтрами навіть у режимі тривалої експлуатації може бути незалежно від концентрації аерозолю в захисній оболонці -забезпечений ступінь очищення від 99,99% до 99,999%. Нижче приклад виконання винаходу детальніше пояснюється з використанням фігур. На них схематично зображено: фіг.1. Ядерна установка з системою зниження тиску і затримування радіоактивних частинок, фіг.2. Бак з газоочищувачем Вен турі; фіг.3. Місце подачі зворотного потоку у пристрої згідно з фіг.1; фрагмент. Однакові елементи на всіх фігурах мають однакові позиційні позначення. Ядерна установка 1 згідно з фіг.1 має називану також кожухом захисну оболонку 2, яка охоплює необхідні для вироблення електроенергії ядерні компоненти та інші системні компоненти. Для того, щоб у разі порівняно значної неполадки, при якій внаслідок процесів, що відбуваються всередині захисної оболонки 2, доводиться рахуватися із значним підвищенням тиску, мати змогу надійно уникнути структурних пошкоджень чи нестійкості захисної оболонки 2, ядерна установка 1 оснащена під'єднаною до захисної оболонки 2 системою 4 зниження тиску і затримування радіоактивних частинок. Вона уможливлює в разі потреби здійснювати називане також „вентилюванням" (Venting)цілеспрямоване і контрольоване випускання атмосфери захисної оболонки 2 у її до вкілля. Система 4 зниження тиску і затримання радіоактивних речовин містить приєднану до захисної оболонки 2 трубу 6 зниження тиску, ви хід якої під'єднано до труби 8 для відведення газів. Для уникнення зараження довкілля ядерної установки 1 у разі „вентилювання" чи зниження атмосфери захисної оболонки 2 система 4 зниження тиску і затримування радіоактивних речовин розрахована на надійне затримування наявних у атмосфері захисної оболонки 2 завислих у повітрі радіоактивних частинок чи аерозолів. Для цього вона містить використовуваний як фільтр для таких завислих у повітрі радіоактивних частинок чи аерозолів мокрий газоочищувач 10. Мокрий газоочищувач 10 містить під'єднаний до труби 6 зниження тиску газоочищувач Вентурі 12, встановлений у баці 14 з промивною рідиною W. Газоочищувач Вентурі 12 містить велику кількість трубок Вентурі 16, вихідні отвори 18 яких розміщені в утвореній над заданим рівнем 20 промивній рідини W газовій камері 22. До газової камери 22 під'єднане продовження труби 6 зниження тиску, яке через фільтрувальний пристрій 26 з'єднане з трубою 8 для відведення газів. Фільтрувальний пристрій 26 у свою чергу містить фільтр 28 із металевого волокна, проміжний дросель 30, а також молекулярне сито 32. При цьому волокнистий фільтр 28 виконаний у формі фільтра тонкого очищення з волокнистими фільтрувальними прокладками зі спадаючим 13 82112 діаметром волокна від 50мкм до близько 1мкм, завдяки чому можуть бути ефективно затримані навіть проникаючі тонкі аерозолі з розміром частинок, меншим, ніж 0,5мкм. Система 4 зниження тиску і затримання радіоактивних речовин ядерної установки 1 розрахована на особливо надійне затримання радіоактивних речовин і зокрема для забезпечення ступеню очищення, рівного 98 % чи й більше навіть для порівняно тонких аерозолів з розміром частинок до 0,5мкм. Для цієї цілі, а також для надійного, у разі потреби активного відсмоктування атмосфери із захисної оболонки 2 в трубу 6 зниження тиску перед газоочищувачем Вентурі 12 вмонтований потужний нагнітач 34, який називають також турбовентилятором („TurboBlower"). При цьому цілі винаходу відповідають умови, за яких в разі потреби газовий потік у газоочищувачі 12 має особливо високу швидкість понад 150 м/с, зокрема понад 200м/с. Як виявилося, при таких високих швидкостях потоку може бути досягнуте майже стрибкоподібне збільшення ступеню очищення, причому зокрема краплинками промивної рідини захоплюються і таким чином осаджуються навіть дрібні і найдрібніші частинки аерозолю. При цьому шляхом відповідного вибору поперечного перерізу потоку і продуктивності нагнітача 34 забезпечується достатньо висока швидкість потоку у газоочищувачі Вентурі 12 майже у всіх фазах аварійного випадку. Для забезпечення відповідно високої герметичності системи, наприклад, вал нагнітача оснащений додатковими ущільнювальними елементами. Таким чином досягається додатковий ефект, який полягає у тому, що в разі потреби атмосферу із захисної оболонки 2 відсмоктують нагнітачем 34, завдяки чому навіть при наявності значного витікання чи негерметичності захисної оболонки 2 надійно усувається попадання складових її атмосфери у довкілля. При цьому з міркувань надійності енергозабезпечення нагнітача 34 здійснюють незалежно від ядерної установки 1. Альтернативно^ у разі багатоблочних ядерних установок може бути передбачене надлишкове енергозабезпечення нагнітача 34, причому у разі потреби його живлення може бути здійснене від блока електростанції, якого аварійна ситуація не стосується. Тому живлення може бути організоване роздільно, тобто незалежно від наявних комутаційних пристроїв і комунікацій. До того ж, як інший проектний критерій, продуктивність нагнітача 34 вибрана таким чином, щоб з урахуванням наявних кількостей газу і пари і можливих негерметичностей чи витікання всередині захисної оболонки 2 забезпечувалося незначне розрідження, наприклад до 5мбар, а на напірній стороні нагнітача 34 забезпечувався надлишковий тиск близько 500мбар. Як видно із збільшеного зображення на фіг.2, газоочищувач Вентурі 12 має певну кількість трубок Вентурі 16. При цьому тр убки Вентурі 16 живляться газом від з'єднаної з трубою 6 зниження тиску підвідної системи 40. Більша частина трубок Вентурі 16 виконана у формі так званих довгих 14 трубок Вентурі, вихідні отвори 18 яких розміщені над передбаченим заданим рівнем 20 промивної рідини W і, таким чином, у вигляді «пристроїв вільного дуття» безпосередньо з'єднані з газовою камерою 22. Крім того, передбачені засоби для перешкоджання забрудненню чи погіршенню роботоздатності газоочищувача Вентурі 12; для цього незначна кількість, а саме менше, ніж 10% трубок Вентурі 16 орієнтовані похило у протилежному напрямку. Завдяки такому завихрювачеві Вентурі досягається інтенсивна циркуляція промивної рідини всередині бака 14, чим надійно усувається осадження твердих частинок. Зокрема довгі трубки Вентурі 16 розраховані на порівняно велике завантаження очищувача водою - понад 5, зокрема понад 10 літрів промивної рідини на кубометр газу. Для цього у вхідній зоні 42 трубок Вентурі 16 для промивної рідини передбачені кільцеві щілини навколо сопел з кутом розкривання від 30° до 4 5°. При цьому розміри вибрано таким чином, що відношення площі поперечного перерізу звуженого місця 44 або так званої горловини кожної трубки Вентурі 16 до площі поперечного перерізу кільцевої щілини як вхідного отвор у для промивної рідини W становить близько 3:1. Звужені місця 44 є також місцями, в яких протікаючий газовий потік має максимальну швидкість, тому у звужених місцях 44 визначається також швидкість потоку, яка береться до уваги при розрахунку і настройці газоочищувача Вентурі 12. У прикладі виконання довгі трубки Вентурі 16 є круглими з розкривом горловини, меншим, ніж 40мм, завдяки чому при пасивному всмоктуванні і розподілі промивної рідини на основі утвореного газовим потоком розрідження забезпечується подача промивної рідини W в серцевину струменя всередині кожної трубки Вентурі 16. Крім того, трубки Вентурі 16 характеризуються відношенням висоти до розкриву горловини понад 50. Як видно із фіг.1, для досягнення особливо компактної конструкції бака 14 застосоване багатокомпонентне поповнення промивної рідини W. З одного боку промивна рідина утримується у баці 14, в якому розміщений газоочищувач Вентурі 12. Додатково бак 14 з'єднаний живильною трубою 48 з резервуаром 50 промивної рідини. Резервуар 50 промивної рідини є спеціально призначеною посудиною, яка для надійного підживлення промивною рідиною бака 14 встановлена на достатній геодезичній висоті, причому заданий рівень 20 промивної рідини W у баці 14 визначається рівнем промивної рідини W у резервуарі 50. -Одначе альтернативно додатковим резервуаром 50 може бути і без того наявний водяний бак, наприклад, збірник стічних вод, резервуар деіонату чи подібна посудина, причому в разі потреби поповнення промивної рідини W у баці 14 може бути здійснене за рахунок відповідним чином вибраного перепаду або за допомогою мембранного насоса чи стисненого повітря. Крім того, бак 14 через трубу 52 зворотної подачі промивної рідини, оснащену обмежувачем 15 82112 потоку і переливним трубопроводом з'єднаний з внутрішньою порожниною захисної оболонки 2. Завдяки цьому уможливлюється рециркуляція або зворотна подача забрудненої завислими у повітрі радіоактивними речовинами і аерозолями промивної рідини W із бака 14 до захисної оболонки 2. Таким чином шляхом безперервної чи циклічної рециркуляції забрудненої промивної рідини W особливо надійно у всій повноті може бути підтримана активність всередині кожуха чи захисної оболонки 2, завдяки чому загроза винесення радіоактивних речовин у довкілля утримується на особливо низькому рівні. Саме завдяки такій рециркуляції промивної рідини W із бака 14 може бути повернуте назад у захисну оболонку 2 тепло вторинного розпаду, внесене затриманими радіоактивними речовинами, в результаті чого у баці 14 підтримується дуже незначний рівень випаровування промивної води W. Незважаючи на рециркуляцію промивної рідини W у захисн у оболонку 2 і поповнення промивної рідини із додаткового резервуара 50, завдяки зменшенню рівня випаровування загальна витрата промивної рідини W підтримується низькою. Як показано штриховою лінією 54, труба 52 зворотної подачі може бути з'єднана з внутрішньою порожниною захисної оболонки 2 через трубу 6 зниження тиску. Як видно із збільшеного фрагмента на фіг.З, рециркуляція здійснюється у пасивному виконанні зустрічним потоком до газового потоку, що виводиться із захисної оболонки 2, причому немає потреби у додатковому вводі крізь захисну оболонку 2. При цьому для забезпечення достатнього тиску зворотної подачі промивної рідини W у наведеному прикладі виконання бак 14 з промивною рідиною W розміщений на достатній геодезичній висоті, а саме близько 10м над місцем 56 виходу тр уби 6 зниження тиску із захисної оболонки 2. Лише завдяки геодезичному тискові водяної колони у зворотній трубі 52 у пасивній системі рециркуляції забезпечується достатній тиск для підведення промивної рідини W до кожуха чи захисної оболонки 2. Альтернативно циклічна зворотна подача може бути здійснена шляхом запирання вихідної арматури при надлишковому тиску в кожусі або використання окремої труби з невеликим докритичним поперечним перерізом і відповідного навантаження насосом, наприклад, незалежним від електропостачання пневматичним діафрагмовим насосом чи відцентровим насосом. Необхідні для цього компоненти, такі як ресивер 58 і мембранний клапан, схематично показані на фіг.1. Для надійного затримання йоду промивній рідині W у баці 14 надають лужного характеру і встановлюють значення рН понад 9. Для цього у разі потреби здійснюють домішування NaOH, інших лугів і/або тіосульфа ту натрію у кількості від 0,5 до 5мас.% шляхом всмоктування через встановлений у потоці свіжої води струминний насос. Перелік позиційних позначень 1 Ядерна установка 16 2 Захисна оболонка (кожух) 4 Система зниження тиску і затримання радіоактивних частинок 6 Труба зниження тиску 8 Труба для відведення газів 10 Мокрий газоочищувач 12 Газоочищувач Вентурі 14 Бак 15 Промивна рідина 16 Трубка Вентурі 18 Вихідний отвір 20 Заданий рівень 22 Газова камера 26 Фільтрувальний пристрій 28 Фільтр із металевого волокна 30 Проміжний дросель 32 Молекулярне сито 34 Нагнітач 40 Підвідна система 42 Вхідна зона 44 Звужене місце 48 Живильна труба 50 Резервуар промивної рідини 52 Труба зворотної подачі промивної рідини 54 Штрихова лінія 56 Місце виходу 58 Ресивер
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюNuclear plant and method for decrease of pressure in nuclear plant
Автори англійськоюEkkardt Bernd, Foerbach Robert
Назва патенту російськоюЯдерная установка и способ снижения давления в ядерной установке
Автори російськоюЭккардт Бернд, Фоербах Роберт
МПК / Мітки
МПК: G21C 9/004
Мітки: установці, спосіб, тиску, ядерна, зниження, установка, ядерний
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/8-82112-yaderna-ustanovka-i-sposib-znizhennya-tisku-u-yadernijj-ustanovci.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Ядерна установка і спосіб зниження тиску у ядерній установці</a>
Попередній патент: Спосіб захисту людини від ураження електричним струмом в мережі з ізольованою нейтраллю
Наступний патент: Автоматизована лінія для виробництва тонкого вірменського лаваша
Випадковий патент: Спосіб утилізації шахтних вод