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 вне компенсатора давления и соединена трубопроводом системы компенсации давления в верхней части с внутренней полостью ядерного реактора через стенку корпуса ядерного реактора, в нижней части с компенсатором давления, кроме того накопительная емкость снабжена дополнительным трубопроводом, соединяющим ее с циркуляционным насосом и проходящим внутри трубопровода компенсатора давления и через внутреннюю полость ядерного реактора.
На Фиг. показана схема ядерного реактора с накопительной емкостью компенсатора давления.
Накопительная емкость 4 в верхней части соединена с внутренней полостью 3 ядерного реактора трубопроводом СКД 1, проходящим через стенку корпуса 7 ядерного реактора, а в нижней части с компенсатором давления 2. К накопительной емкости 4 подведен дополнительный трубопровод 5, идущий от циркуляционного насоса 6 первого контура через внутреннюю полость 3 ядерного реактора внутри трубопровода СКД 1.
Ядерный реактор с накопительной емкостью компенсатора давления работает следующим образом:
Горячий теплоноситель из внутренней полости 3 ядерного реактора за счет принудительной циркуляции работающего насоса 6 по дополнительному трубопроводу 5, поступает в верхнюю часть накопительной емкости 4, после чего возвращается обратно через трубопровод СКД 1. Таким образом, образуется горячий объем воды в верхней части накопительной емкости 4, который перетекает по прогретым трубопроводам 1 и 5 во внутреннюю полость 3 ядерного реактора и обратно при изменении среднеобъемной температуры теплоносителя. При этом исключается образование больших перепадов температур металлоконструкций внутренней полости 3 ядерного реактора, накопительной емкости 4 и трубопроводов 1 и 5. В нижней части накопительной емкости 4, трубопроводе 1 и компенсаторе давления 2 образуются холодные объемы воды. Поэтому перетечки воды в трубопроводе 1 из нижней части накопительной емкости 4 в компенсатор давления 2 и обратно не образуют больших перепадов температур металлоконструкций накопительной емкости 4, компенсатора давления 2 и трубопровода 1. В накопительной емкости 4 между горячим и холодными объемами воды образуется переходный объем воды с ниспадающей температурой по его высоте, что также исключает образования больших перепадов температур на рассматриваемой высоте металлоконструкций накопительной емкости 4 при перетекании воды в нем из промежуточного в горячий и холодный объемы.
Таким образом, в 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.