СИСТЕМА РАСХОЛАЖИВАНИЯ ДВУХКОНТУРНОЙ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к устройству контура системы расхолаживания двухконтурной ядерной энергетической установки, а именно к обеспечению расхолаживания активной зоны с помощью струйных насосов, включенных в контур системы расхолаживания установки.
Известно устройство системы расхолаживания двухконтурной ядерной энергетической установки (Кузнецов В.А. «Судовые ядерные энергетические установки». Л.: Судостроение, 1989.), в котором циркуляция теплоносителя системы расхолаживания осуществляется электронасосом. Такое устройство включает в себя парогенератор, охладитель и питательный электронасос. К недостаткам такого устройства относятся необходимость подвода электроэнергии и невысокая надежность электронасоса.
Наиболее близким решением задачи расхолаживания является устройство контура системы расхолаживания двухконтурной ядерной энергетической установки по патенту US 6,912,263 (G21C 9/00), опубл. 28.06.2005, включающее по меньшей мере один парогенератор, охладитель, невозвратный клапан и по меньшей мере один струйный насос, имеющий сопло для подвода пара, сопло для подвода перекачиваемого теплоносителя и выходной патрубок. В таком устройстве выход каждого парогенератора подключен ко входу охладителя и к соплу для подвода пара по меньшей мере одного струйного насоса либо к нескольким подключенным параллельно соплам для подвода пара струйных насосов, сопло для подвода перекачиваемого теплоносителя по меньшей мере одного струйного насоса подключено к выходу охладителя, выходной патрубок по меньшей мере одного струйного насоса через невозвратный клапан подключен ко входу по меньшей мере одного парогенератора. Недостатком такой системы является то, что для запуска струйного насоса необходим электронасос. При расхолаживании реактора, затраты электроэнергии крайне нежелательны. В случае аварийного расхолаживания, при полном обесточивании, запуск струйного насоса в такой системе невозможен.
Заявленная полезная модель решает задачу расхолаживания ядерного реактора за счет энергии остаточного тепловыделения, без затрат электрической энергии, а также увеличивает надежность и безопасность работы двухконтурной ядерной энергетической установки, особенно в аварийных ситуациях.
В заявленной полезной модели системы расхолаживания двухконтурной ядерной энергетической установки, включающее парогенератор, охладитель, невозвратный клапан и струйный насос, отличается тем, что содержит четное количество, контуров расхолаживания, каждый из которых включает собственный парогенератор, охладитель, невозвратный клапан и струйный насос, соединенных попарно так, что выход каждого парогенератора соединен с соплом для подвода пара соответствующего струйного насоса, выходной патрубок каждого струйного насоса соединен через невозвратный клапан со входом соответствующего парогенератора парного контура, и со входом соответствующего охладителя парного контура, сопло для подвода перекачиваемого теплоносителя каждого струйного насоса соединено с выходом соответствующего охладителя, при этом контуры в паре имеют отличные друг от друга объемы, что обеспечивает запуск упомянутых струйных насосов без использования электронасоса..
Полезная модель поясняется схемой системы расхолаживания двухконтурной ядерной энергетической установки - фиг.1.
Устройство включает парогенераторы 1, 2, струйные насосы 3, 4, невозвратные клапаны 5, 6, охладители 7, 8 и клапаны 9-16.
Устройство контура расхолаживания содержит четное количество парогенераторов и такое же количество контуров, каждый из которых включает парогенератор, струйный насос, невозвратный клапан, охладитель и клапаны. Упомянутые контуры имеют отличные друг от друга объемы и соединены попарно следующим образом. Выход парогенератора 1 через клапан 10 соединен с соплом для подвода пара струйного насоса 4, выход парогенератора 2 через клапан 9 соединен с соплом для подвода пара струйного насоса 3. Выходной патрубок струйного насоса 4 через невозвратный клапан 6 и клапан 11 соединен со входом парогенератора 2 и входом охладителя 7. Выходной патрубок струйного насоса 3 через невозвратный клапан 5 и клапан 12 соединен со входом парогенератора 1 и входом охладителя 8. Выход охладителя 7 соединен с соплом для подвода воды струйного насоса 3, выход охладителя 8 соединен с соплом для подвода воды струйного насоса 4.
Устройство упомянутой пары контуров расхолаживания работает следующим образом. Пусть контур, включающий парогенератор 1, струйный насос 3 и охладитель 8, имеет меньший объем. Контуры вводятся в работу при одновременном перекрытии клапанов 13-16 и открытии клапанов 9-12. Теплоноситель в парогенераторах 1-2 продолжает нагреваться за счет остаточного тепловыделения.
Поскольку контур, включающий парогенератор 1, струйный насос 3 и охладитель 8, имеет меньший объем по отношению к контуру с парогенератором 2, струйным насосом 4 и охладителем 7, давление в парогенераторе 1 нарастает быстрее, чем в парогенераторе 2. Возникшая разница давлений между упомянутыми контурами приводит к перетеканию теплоносителя через струйный насос 3.
С ростом давления в контуре с парогенератором 1, струйным насосом 3 и пароохладителем 8 возрастает расход, скорость движения и, как следствие снижение давления теплоносителя в срезе активного сопла струйного насоса 3. В момент, когда давление в срезе активного сопла струйного насоса 3 станет меньше, чем давление в пассивном сопле струйного насоса 3, произойдет запуск насоса 3. При запуске струйный насос прекращает создавать гидравлическое сопротивление, а начинает создавать напор и подавать теплоноситель в парный контур и поднимать в нем давление. В момент, когда давление в парном контуре станет больше откроется невозвратный клапан 6 и, соответственно, запустится струйный насос 4, после чего давления в упомянутых контурах приходят к балансу стабилизируются и возникает постоянное поддержание циркуляции теплоносителя между контурами расхолаживания.
Пар из парогенератора 1 попадает в активный вход струйного насоса 4 и подсасывает в камеру смешения охлажденную воду из охладителя 8 и смешивается с ней. Полученная двухфазная смесь направляется на вход парогенератора 2, где отберет тепло от теплоносителя первого контура, и на вход охладителя 7, где полностью сконденсируется. Из охладителя 7 вода подсасывается паром, полученным в парогенераторе 2, в камеру смешения струйного насоса 4. Струйный насос 4 направляет полученную двухфазную смесь на вход парогенератора 1, где отберет тепло от теплоносителя первого контура, и на вход охладителя 8, где полностью сконденсируется.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является увеличение надежности и безопасности работы двухконтурной ядерной энергетической установки за счет возможности расхолаживания без затрат электроэнергии, т.е. отсутствия необходимости использования электронасоса, имеющего невысокую надежность, а также обеспечения аварийного расхолаживания с использованием энергии остаточного тепловыделения в случае полного обесточивания ядерной энергетической установки.