ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Решение относится к ядерной технике и может быть использовано в реакторных установках со свинцовым и свинец-висмутовым теплоносителями.
Известна ядерная энергетическая установка, содержащая ядерный реактор с жидкометаллическим, например, свинцовым теплоносителем или его сплавами, с размещенными под свободным уровнем активной зоной, парогенераторами, средствами циркуляции (насосами) и системой защитного газа, имеющей предохранительное устройство, сообщенное с атмосферой через газовый объем, и систему фильтров, в которой с целью повышения безопасности путем уменьшения аварийного давления в реакторе, к системе защитного газа подключен теплообменник-конденсатор пара, дренажный штуцер которого через арматуру подключен к дренажной емкости, а на корпусе теплообменника-конденсатора размещен штуцер, сообщенный с предохранительным устройством, теплообменник-конденсатор может быть установлен в газовом объеме реактора. (Книга Безносов А.В., Драгунов Ю.Г., Рачков В.И., Тяжелые жидкометаллические теплоносители в атомной энергетике, с.20, рис.1.1.5, М. ИздАт, 2007)
Недостатком данного известного технического решения является то, что при возникновении аварийной ситуации с поступлением пара (воды) в свинцовый или свинец-висмутовый теплоноситель в потоке на участке от парогенератора до насоса и далее формируется двухкомпонентный поток: теплоноситель - пар (вода), который поступает в насос, где пузыри пара дробятся на более мелкие фракции и поступают далее от насоса в основной циркуляционный контур реакторной установки. Поступающие в проточную часть насоса пузыри пара (воды) негативно сказываются на работе насоса. Данная авария сопровождается повышением свободного уровня теплоносителя, возможным поступлением пара в активную зону реактора на быстрых нейтронах, вибрациями и другими последствиями.
Решается задача исключения аварийных ситуаций.
Технический результат - уменьшение количества пузырей пара (воды), поступающих в проточную часть насоса в составе двухкомпонентного потока: теплоноситель - пар (вода) в аварийном режиме «межконтурная неплотность парогенератора».
Технический результат достигается тем, что в ядерной энергетической установке, содержащей ядерный реактор со свинцовым теплоносителем или его сплавами, с размещенными под его свободным уровнем активной зоной, парогенераторами и насосами с системой защитного газа, имеющей предохранительное устройство, сообщенное с атмосферой через газовый объем и систему фильтров, в которой к системе защитного газа подключен теплообменник-конденсатор пара, дренажный штуцер которого через арматуру подключен к дренажной емкости, а на корпусе теплообменника-конденсатора размещен штуцер, сообщенный с предохранительным устройством, на участке между парогенератором и насосом установлен сепаратор пара, сообщенный трубопроводом с газовым объемом теплообменника-конденсатора пара, в канале, сообщающем выходной участок парогенератора и входной участок насоса, содержащий расширитель канала, лопатки, закручивающие поток теплоносителя, и отводящую воронку, сообщенную трубопроводом с газовым объемом теплообменника-конденсатора.
При таком техническом решении пузырьки пара (воды), поступающие из парогенератора в сепаратор пара в составе двухкомпонентного потока: теплоноситель - пар (вода) в аварийном режиме «межконтурная неплотность парогенератора», сепарируются и в поле гравитации всплывают в трубопроводе, соединяющем сепаратор пара с газовым объемом, и выводятся в газовый объем, сообщенный с газовым объемом теплообменника-конденсатора пара. Уменьшение количества пара (воды), поступающего в проточную часть насосов, уменьшение дробления пузырей за счет турбулентных пульсаций и вихрей в насосе и уменьшение количества пара (воды), поступающего из насосов в основной циркуляционный контур, уменьшит подъем («набухание») свободного уровня теплоносителя в контуре, уменьшит вероятность и количество пара, поступающего в активную зону реактора, уменьшит вибрации и другие негативные последствия данной аварии.
На фиг.1 представлена схема ядерной энергетической установки, реализующей предлагаемое техническое решение.
В ядерной энергетической установке со свинцовым теплоносителем 1 активная зона 2, насос 3, парогенератор 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 подключен дренажным трубопроводом с вентилем 8 к дренажной емкости 9. На трубопроводе отвода газа из теплообменника-конденсатора 6 установлена газодувка 10. «Холодный» по газу объем теплообменника-конденсатора 6 через предохранительное устройство 11, специальную емкость 12 для газового объема и систему фильтров 13 сообщен с атмосферой. На теплообменнике-конденсаторе 6 установлен дренажный штуцер 14. В канале 15, сообщающем выходной участок парогенератора 4 и входной участок насоса 3, установлен сепаратор пара 16, содержащий расширитель канала, лопатки 17, закручивающие поток теплоносителя, и отводящую воронку 18, сообщенную трубопроводом 19 с газовым объемом теплообменника-конденсатора 6.
Работа установки в аварийном режиме межконтурной неплотности парогенератора осуществляется следующим образом.
При появлении сигнала от нижнего сигнализатора 7 вводится в работу газодувка 10. В том случае, если при работающей газодувке обеспечиваются постоянство давления газа в системе газа (давление не возрастает), блок может продолжить работу. При этом поступивший в свинцовый теплоноситель водяной пар (вода) поступает в расширитель сепаратора пара 16 в составе двухкомпонентного потока, где закручивается лопатками 17. Собирающийся в центральной части расширителя сепаратора 16 за счет центростремительных сил (как имеющий существенно меньшую плотность) пар поступает в отводящую воронку 18 и в поле гравитации всплывает в свинцовом теплоносителе, поступая по трубопроводу 19 в газовый объем теплообменника-конденсатора 6, где конденсируется и через штуцер 14 по трубопроводу с клапаном 8, автоматически открывающимся по сигналу от нижнего сигнализатора 7 уровня воды в теплообменнике-конденсаторе 6 поступает в дренажную емкость 9. В случае «большой» течи парогенератора, приводящей к резкому повышению уровня 5 и давления в газовой системе подрывается предохранительное устройство 11. Через воронку 18 и трубопровод 19 пар поступает в газовый объем теплообменника-конденсатора 6. Имеющийся там газ из «холодного» объема сбрасывается в емкость 12 и далее через систему фильтров 13 в атмосферу. После локализации аварийной ситуации дистанционным открытием вентиля 8 продувается линия дренажа теплообменника-конденсатора 6.
Таким образом, повышение безопасности путем вывода основной части пара из двухкомпонентного потока теплоноситель-пар после парогенератора в теплообменник-конденсатор пара, уменьшение поступления пара в насос, дробление его там и последующее поступление в активную зону реактора и другие элементы контура, снижение аварийного давления в контуре достигаются путем установки на участке между парогенератором и насосом сепаратора пара, сообщенного трубопроводом с газовым объемом теплообменника-конденсатора пара.