НАКОПИТЕЛЬНАЯ ЕМКОСТЬ КОМПЕНСАТОРА ДАВЛЕНИЯ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

Предлагаемое техническое решение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано в водо-водяных ядерных реакторах (ЯР) с вынесенной газовой системой компенсации давления.
Известна конструкция ЯР с газовой системой компенсации давления (СКД), которая расположена вне корпуса реактора и соединена с основным контуром циркуляции ЯР с помощью трубопровода, проходящего через стенку корпуса реактора (Африкантов И.Р., Митенков Ф.М. Судовые атомные паропроизводящие установки (Основы проектирования), Изд. «Судостроение», г. Ленинград, 1965 г., с. 144). СКД состоит из компенсатора давления (КД), группы газовых баллонов, водяных и газовых трубопроводов с арматурой.
При повышении среднеобъемной температуры основного контура циркуляции ЯР, «горячий» теплоноситель поступает через трубопровод в компенсатор давления (КД). При обратном процессе, то есть при снижении среднеобъемной температуры основного контура, «холодный» теплоноситель из КД начинает поступать в основной контур циркуляции ЯР.
Недостатком такой конструкции СКД ЯР является то, что при эксплуатации реакторной установки возникают большие перепады температур и значительные термические напряжения металлоконструкций реактора, КД и трубопровода СКД, вследствие высокой разности между температурой воды основного контура циркуляции реактора и температуры воды в КД, а также за счет возможного развития в трубопроводе СКД явления температурной стратификации теплоносителя. Указанные факторы увеличивают повреждаемость элементов, снижая ресурсные показатели СКД и установки в целом.
Технической задачей данного технического решения является осуществление процесса постоянного прогрева металлоконструкций ЯР и КД, накопительной емкости и трубопровода СКД теплоносителем основного контура циркуляции.
Технический результат, полученный от решения поставленной задачи, позволит уменьшить термические напряжения по толщине стенки ЯР и КД, накопительной емкости и по трассе трубопровода СКД, температурную стратификацию, повреждаемость и, следовательно, повысить ресурсные показатели и надежность СКД, и ядерной установки в целом.
Задача решается тем, что накопительная емкость компенсатора давления ядерного реактора, расположенного вне корпуса ядерного реактора и гидравлически связанного с внутренней полостью ядерного реактора и циркуляционным насосом, установлена внутри компенсатора давления, выполнена открытой снизу и соединена в верхней части с внутренней полостью ядерного реактора трубопроводом системы компенсации давления, проходящим через стенку корпуса ядерного реактора, а также накопительная емкость снабжена дополнительным трубопроводом, соединяющим ее с циркуляционным насосом, и проходящим внутри трубопровода системы компенсации давления, и через внутреннюю полость ядерного реактора.
На Фиг. показана схема ядерного реактора с накопительной емкостью компенсатора давления.
Накопительная емкость 4 расположена внутри компенсатора давления 2 и выполнена открытой снизу, а в верхней части гидравлически соединена с внутренней полостью 3 ядерного реактора, трубопроводом СКД 1, проходящим через стенку корпуса 7 ядерного реактора. В накопительную емкость 4 подведен дополнительный трубопровод 5, идущий от циркуляционного насоса первого контура 6, через внутреннюю полость 3 ядерного реактора.
Ядерный реактор с системой компенсации давления с накопительной емкостью работает следующим образом:
Горячий теплоноситель по дополнительному трубопроводу 5 движется из внутренней полости 3 ядерного реактора, поступает в накопительную емкость 4 КД, где меняет направление своего течения и возвращается во внутреннюю полость 3 ядерного реактора по трубопроводу 1. За счет рециркуляции горячего теплоносителя по указанной трассе прогреваются элементы СКД (накопительная емкость 4 и трубопроводы 1 и 5). Принудительное движение горячего теплоносителя по трубопроводам 1, 5 реализуется за счет перепада давления, получаемого от работы циркуляционного насоса 6.
Таким образом, во встроенную накопительную емкость, через дополнительный трубопровод, принудительно подается горячий теплоноситель первого контура, прогревающий металлоконструкции накопительной емкости и трубопроводов, что позволяет снизить термическое напряжения по толщине стенки ЯР и КД, накопительной емкости и по трассе трубопровода СКД, температурную стратификацию и повреждаемость элементов, за счет чего достигается повышение надежности и ресурсных показателей СКД, накопительной емкости и ЯР в целом.