ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Решение относится к ядерной технике и может быть использовано в реакторных установках с тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями.
Известна ядерная энергетическая установка, содержащая реактор с жидкометаллическим свинцовым теплоносителем или его сплавами, с размещенными под свободным уровнем теплоносителя активной зоной, парогенераторами, насосами и системой защитного газа, устройствами ввода газовой смеси в тракт теплоносителя в районе входа в активную зону и в парогенераторы, устройство ввода газовой смеси снабжено напорной камерой, подсоединенной к напорной линии насосов, в одной из стенок напорной камеры выполнены отверстия, соединяющие полость напорной камеры со сливной камерой, сообщенной с линией подвода газовой смеси и с объемом газовой системы над свободным уровнем теплоносителя (патент на п.м. №78002, G21C о 9/016, опубл. 10.11.2008) - прототип.
Недостатком данного технического решения является поступление пара или пароводяной смеси в составе несущего потока теплоносителя в средстве циркуляции в аварийном режиме «межконтурной неплотности парогенератора» и последующая диспергация пузырей воды, пароводяной смеси в проточной части насоса при уменьшении размеров пузырей «легкой» фазы (воды, пароводяной смеси) замедляется процесс агломерации и сепарации пузырей из объема тяжелого жидкометаллического теплоносителя при движении двухкомпонентного потока теплоносителя - пузыри пара от насоса до входа в активную зону реактора. Поступление молекул воды на вход в активную зону реактора на быстрых нейтронах, охлаждаемого свинцом или его сплавами, вызывает пульсации реактивности в активной зоне, а при поступлении значительного объема молекул воды - к тяжелейшей аварийной ситуации - к «разгону» реактора.
Задачи решаемые изобретением - повышение безопасности ядерной энергетической установки за счет уменьшения количества пара или пароводяной смеси поступающего в средство циркуляции и далее в составе двухкомпонентного потока теплоносителя - пузыри пара от средства циркуляции и далее - в активную зону реактора в аварийном режиме «межконтурная неплотность парогенератора».
Технический результат - сепарация пара, пароводяной смеси за счет центробежных сил из двухкомпонентного потока при аварийной ситуации «межконтурная неплотность парогенератора». Технический результат достигается тем, что в ядерной энергетической установке, содержащей ядерный реактор с жидкометаллическим свинцовым теплоносителем или его сплавами с размещенными над свободным уровнем теплоносителя активной зоной, парогенераторами, средствами циркуляции и системой защитного газа на участках входа в средства циркуляции установлены сепарационные устройства в форме коноидов, в стенках которых выполнены отверстия, сообщающие участки входа с внутренними камерами сепарационных устройств в форме коноидов. Эти камеры соединены с объемом газовой системы над свободным уровнем теплоносителя. На поверхности коноида, установленного на участке на входе в средство циркуляции, осуществляется поступление пузырей в его камеру и отвод отсепарировавшихся пузырей через канал, соединяющий эту камеру и объем газовой системы над свободным уровнем теплоносителя - в систему защитного газа к поверхности теплообменника-конденсатора и далее конденсатора пара через дренажный штуцер в цистерну «грязных» вод. Выведение «печкой» фазы из двухкомпонентного потока в систему защитного газа уменьшает количество молекул воды, поступающей в активную зону реактора в этом аварийном режиме.
На фигуре представлена схема ядерной энергетической установки 1 со свинцовым теплоносителем. Активная зона 2. Насосы 3. Парогенераторы 4 размещены под свободным уровнем 5 теплоносителя. К газовому объему блока трубопроводами подключен теплообменник-конденсатор 6 с сигнализаторами 7 уровня воды в нем. Теплообменник-конденсатор 6 соединен дренажным трубопроводом с клапаном 8 с дренажной емкостью 9. На трубопроводе отвода газа из конденсатора установлена газодувка 10. На теплообменнике-конденсаторе установлен дренажный штуцер 11. На участке 12 входа в циркуляционное средство - насос 3 установлено сепарационное устройство 13 в форме коноида, на стенках которого выполнены отверстия 14, сообщающие объем участка входа 12 в средство циркуляции - насос 3 с внутренней камерой сепарационного устройства 13 в форме коноида. Объем последней трубопроводом 15 сообщен с объемом газовой системы над свободным уровнем 5 теплоносителя в реакторном блоке.
Работа установки в аварийном режиме межконтурной неплотности парогенератора осуществляется следующим образом.
,
При появлении сигнала от нижнего сигнализатора уровня 7 вводится в работу газодувка 10. В том случае, если при работающей газодувке обеспечивается постоянство давления газа в системе газа, реакторный блок может продолжать работу. Пар или пароводяная смесь в парогенераторе 4выходя из отверстия истечения в жидкометаллический теплоноситель, частично в виде крупных пузырей «легкой» фазы поднимается вверх в корпусе парогенератора 4. Мелкие пузыри захватываются потоком жидкого металла и поступают в участок 12 входа в средство циркуляции 3. Эти пузыри, в составе двухкомпонентного потока омывают сепарационное устройство в форме коноида 13 и, обладая существенно меньшей плотностью, чем свинец, контактируя с поверхностью коноида 13, через отверстия 14 поступают в его внутреннюю камеру. Из последней отсепарировавшиеся пузыри пара или пароводяной смеси всплывают в трубопроводе 15 и выходят в объем газовой системы, расположенной над свободным уровнем 5 теплоносителя в реакторном блоке. В этот же объем выходит пар или пароводяная смесь, отсепарировавшаяся из объема свинца на его свободной поверхности в парогенераторах и других участках. Осуществляется циркуляция газопаровой смеси через теплообменник-конденсатор 6. Пар конденсируется на теплообменной поверхности и вода стекает вниз, формируя сигнал от сигнализатора уровня 7. Из теплообменника-конденсатора 6 вода через штуцер 11 и автоматический клапан 8 периодически сливается в дренажную емкость 9. Очевидно, что отсепарировавшиеся в сепарационном устройстве в форме коноида 13 пузыри пара, пароводяной смеси, всплывающие в трубе 15, не поступают в средство циркуляции 3, не диспергируются, не дробятся в проточной части до мелких размеров, которые могли бы транспортироваться потоком свинца до активной зоны реактора, вызывая пульсации реактивности и другие негативные нейтронно-физические, теплофизические, гидродинамические возмущения в активной зоне, вплоть до «разгона» реактора.
Таким образом, повышение безопасности ядерной энергетической установки достигается путем выведения пузырей пара, пароводяной смеси из потока теплоносителя расположенным на участке входа в средство циркуляции сепарационным устройствам в форме коноида с отверстиями в его стенке и далее через трубопровод в объем системы газа над свободным уровнем теплоносителя.