УСТРОЙСТВО ПЕРВОГО КОНТУРА ДВУХКОНТУРНОЙ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к устройству первого контура двухконтурной ядерной энергетической установки с водо-водяной кипящей активной зоной, в частности к обеспечению циркуляции теплоносителя в межканальном пространстве активной зоны этого контура.
Известно устройство первого контура двухконтурной ядерной энергетической установки патент №2342717, МПК G21С15/25. Данное устройство содержит водо-водяную кипящую активную зону, имеющую межканальное пространство и тепловыделяющие сборки, сепаратор пароводяной смеси, парогенератор, струйный насос, водяной инжектор. Струйный насос и водо-водяной инжектор в этом устройстве обеспечивают достаточно надежную циркуляцию теплоносителя в первом контуре и позволяют создать компактную паропроизводящую установку. Профилирование расхода теплоносителя по тепловыделяющим сборкам осуществляется с помощью дроссельных шайб, установленных на входе в тепловыделяющие сборки. Это решение увеличивает гидравлическое сопротивление активной зоны и затрудняет запуск струйного насоса на режимах малой мощности, что является недостатком аналога.
Известна полезная модель "Устройство первого контура двухконтурной ядерной энергетической установки" патент №111708, в котором водо-водяные инжекторы установлены в активной зоне на входе каждой тепловыделяющей сборки в соответствии с их количеством, выход парогенератора подключен к соплу для подвода воды струйного насоса и к входу в межканальное пространство активной зоны, выходной патрубок струйного насоса подключен к входам для активной среды каждого водо-водяного инжектора, входы для пассивной среды у которых соединены с выходом межканального пространства активной зоны, выходные патрубки водо-водяных инжекторов подключены к входам соответствующих тепловыделяющих сборок активной зоны, при этом для профилирования потока теплоносителя диаметры камер смешения водо-водяных инжекторов выполнены уменьшающимися по мере отстояния последних от центра активной зоны к ее периферии. Недостатком прототипа является то, что при движении теплоносителя сверху вниз по межканальному пространству, которое затеснено тепловыделяющими сборками, происходит образование зоны упаривания в середине верхней части этого пространства, что приводит к уменьшению скорости замедления нейтронов и увеличению неравномерности тепловыделения в активной зоне (и, как следствие, ухудшению характеристик активной зоны - разгерметизации твэлов, уменьшению кампании и т.п.).
Техническим результатом заявляемой полезной модели является уменьшение неравномерности тепловыделения в активной зоне за счет равномерного охлаждения межканального пространства.
В заявляемой полезной модели для достижения данного технического результата предлагаемое устройство первого контура двухконтурной ядерной энергетической установки содержит водо-водяную кипящую активную зону с верхней и нижней установочными плитами, в которой установлены тепловыделяющие сборки и водо-водяные инжекторы с выходными патрубками, имеющие сопла для подвода активной среды от струйного насоса и пассивной среды из межканального пространства. Устройство также содержит сепаратор пароводяной смеси, парогенератор и струйный насос. В данном устройстве вокруг каждой из тепловыделяющих сборок с отстоянием от верхней установочной плиты установлен с образованием канала для прохождения теплоносителя кожух шестигранной формы, герметично закрепленный на нижней плите, в которой выполнены отверстия для прохода в межканальное пространство активной среды, подводимой с выхода струйного насоса, соединенного по входам с выходами парогенератора и сепаратора.
Установленные вокруг каждой из тепловыделяющих сборок кожухи обеспечивают перемещение теплоносителя не по кратчайшему пути между входом и выходом межканального пространства активной зоны, а равномерно вдоль каждой тепловыделяющей сборки по всему межканальному пространству, что исключает образование зоны упаривания, уменьшает неравномерность тепловыделения в активной зоне и улучшает характеристики работы активной зоны.
В двухконтурной ядерной энергетической установке с водо-водяной кипящей активной зоной теплоноситель после сепарирования отбирается за парогенератором и направляется на струйный насос и, из него, поступает на водо-водяные инжекторы, установленные на входах в тепловыделяющие сборки и через проходные отверстия - в межканальное пространство. Теплоноситель для водо-водяных инжекторов является активной средой, а пассивной средой -теплоноситель, поступающий из межканального пространства.
На фигуре 1 представлена схема устройства первого контура двухконтурной ядерной энергетической установки.
Устройство первого контура содержит активную зону 1 с установочными плитами верхней 2 и нижней 3, включающую тепловыделяющие сборки 4, с установленными вокруг них кожухами 5, межканальное пространство 6 и водо-водяные инжекторы 7 с выходными патрубками 8, соплами 9 для активной и соплами 10 для пассивной сред, а также сепаратор 11 пароводяной смеси, парогенератор 12 и струйный насос 13, при этом активная зона имеет входной патрубок 14, а в нижней установочной плите активной зоны выполнены проходные окна 15 для прохода теплоносителя в межканальное пространство.
Устройство первого контура двухконтурной ядерной энергетической установки работает следующим образом. При прохождении через тепловыделяющие сборки 4 теплоноситель нагревается до насыщения и частично испаряется. Выходящая из активной зоны 1 двухфазная пароводяная смесь направляется в сепаратор 11, в котором разделяется на насыщенный пар и насыщенную воду. Пар из сепаратора 11 направляется на струйный насос 13, а вода из сепаратора 11 проходит парогенератор 12 охлаждается и, с некоторым недогревом до насыщения, поступает на струйный насос. В струйном насосе 13 пар и вода смешиваются, разгоняются, в результате чего пар конденсируется и получившийся однофазный поток тормозится в диффузоре струйного насоса. Далее вода поступает через входной патрубок 14 активной зоны 1 на сопла 9 для подвода активной среды водо-водяных инжекторов 7. Вода через отверстия 15 поступает в межканальное пространство 6, проходит межканальное пространство 6 снизу вверх и в верхней части поступает в пространство между кожухом 5 и тепловыделяющей сборкой 4, перемещаясь в нем уже сверху вниз и поступая затем в сопло 10 для пассивной среды водо-водяного инжектора 7. В водо-водяных инжекторах активная и пассивная среды смешиваются и затем по выходным патрубкам 8 теплоноситель поступает на тепловыделяющие сборки 4.
Таким образом установка кожухов вокруг тепловыделяющих сборок организует равномерную циркуляцию теплоносителя в межканальном пространстве активной зоны, предотвращая образование зоны упаривания и улучшая теплообмен в тепловыделяющих сборках.