СИСТЕМА АВАРИЙНОГО ОТВОДА ТЕПЛА

Полезная модель относится к области ядерной энергетики и может быть использована в системах аварийного расхолаживания ядерных реакторов без потребления электроэнергии.
Известна система аварийного расхолаживания ядерных реакторов, в которой отвод остаточных тепловыделений от активной зоны к запасу воды осуществляется через промежуточный контур, избыточное давление в котором поддерживается с помощью компенсационного баллона с газом. (Патент RU №52245 от 12.07.2005 г.)
Недостатком такой системы является ограниченный диапазон температуры 1 контура, при котором система работает эффективно в двухфазном режиме циркуляции промежуточного контура. При понижении температуры 1 контура система аварийного расхолаживания переходит в низкоэффективный режим однофазной циркуляции.
Известна система аварийного расхолаживания с промежуточным контуром, избыточное давление в котором поддерживается генерируемым в испарителе паром. Такая система аварийного расхолаживания эффективно работает до снижения давления в промежуточном контуре до атмосферного. (Патент RU №2050025 от 14.05.1992 г.)
Недостатком такой системы при использовании ее в установках с прямоточными парогенераторами является то, что в момент пуска системы происходит «провал» давления в промежуточном контуре. Причиной провала давления промежуточного контура является то, что в динамическом процессе пуска системы аварийного отвода тепла генерация пара в парогенераторе «запаздывает» за конденсацией пара в конденсаторе-испарителе. В результате система аварийного отвода тепла переходит в режим работы с «низким» (недостаточным для расхолаживания) уровнем мощности, так как одной из
характерных особенностей прямоточных парогенераторов является то, что их устойчивая работа обеспечена только при «высоком» давлений испаряемого теплоносителя.
Мощность, передаваемая с помощью системы аварийного расхолаживания, ограничивается мощностью конденсатора-испарителя так, как парогенератор рассчитан на передачу значительно большей мощности (не менее чем в 100 раз). Параметрами, определяющими мощность конденсатора-испарителя является площадь конденсационной поверхности и давление в промежуточном контуре.
Технической задачей является создание системы аварийного отвода тепла, дозволяющей обеспечить устойчивый отвод тепла от парогенератора в аварийном режиме.
Решение поставленной задачи заключается в том, что в систему аварийного отвода тепла дополнительно введена емкость запаса воды, подключенная к паровому и водяному трубопроводу промежуточного контура параллельно емкости конденсатора-испарителя. При этом емкость запаса воды расположена по отношению к трубной системе конденсатора-испарителя таким образом, что при включении в работу системы аварийного отвода тепла часть теплообменной поверхности конденсатора-испарителя располагается выше верхней точки емкости запаса воды и, тем самым обеспечивается давление промежуточного контура, достаточное для эффективной работы прямоточного парогенератора.
Координата верхней точки емкости запаса воды, относительно верхней точки активной части конденсатора-испарителя, определяется по формуле:
где:
Н - расстояние между верхней точкой емкости запаса воды и верхней точкой активной поверхности конденсатора-испарителя,
ном
N - установленная проектная мощность конденсатора-испарителя,
k - коэффициент теплопередачи в конденсаторе-испарителе на участке конденсации,
S
T - температура на линии насыщения при давлении в промежуточном контуре, которое обеспечивает эффективную работу парогенератора,
TO
Н - высота активной части конденсатора-испарителя,
TO
F - площадь теплообменной поверхности конденсатора-испарителя.
Сущность технического решения поясняется чертежами где:
На фиг.1 показана принципиальная схема устройства системы аварийного отвода тепла.
В состав системы аварийного отвода тепла входят:
Конденсатор-испаритель 4, подключенный к парогенератору 1 по паровой 2 и водяной 3 веткам, емкость запаса воды 5.
Система аварийного отвода тепла работает следующим образом:
Исходно система аварийного отвода тепла подключена к парогенератору 1 по паровой 2 ветке и отключена по водяной 3 ветке, в режиме ожидания система заполняется конденсатом по верхнюю точку паропровода.
При возникновении аварийной ситуации парогенератор 1 отключается от 2 контура по пару и питательной воде, и к парогенератору 1 подключается водяная 3 ветка системы аварийного отвода тепла.
При пуске системы часть трубчатки конденсатора-испарителя 4, расположенная выше верхней точки емкости запаса воды 5, достаточно быстро осушается. После снижения уровня воды в конденсаторе-испарителе 4 до уровня воды в емкости запаса 5 воды скорость снижения уровня воды в конденсаторе-испарителе 4 резко замедляется, так как объем емкости запаса воды 5 достаточно большой, а основная часть расхода воды идет по байпасу конденсатора-испарителя 4 через емкость запаса воды 5.
Установка емкости запаса воды 5 на одном уровне с трубной системой конденсатора-испарителя 4 при открытой паровой арматуре на паровой 2 ветке системы аварийного отвода тепла, соединяющей конденсатор-испаритель 4 и парогенератор 1, позволяет в начале аварийной ситуации исключить падение давления: в промежуточном контуре, быстро развиться естественной
циркуляции теплоносителя в промежуточном контуре и гарантировать надежный ввод система аварийного отвода тепла в работу.