УСТРОЙСТВО ПЕРВОГО КОНТУРА ДВУХКОНТУРНОЙ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к устройству первого контура двухконтурной ядерной энергетической установки (ЯЭУ) с водо-водяной кипящей активной зоной, в частности, к обеспечению циркуляции теплоносителя в активной зоне этого контура.
Известно устройство первого контура двухконтурной ЯЭУ представленное в статье «Охлаждение межкассетного пространства в ядерном моноблочном агрегате с кипящей активной зоной», опубликованной в журнале «Морские интеллектуальные технологии» 2013. №3, с. 39-43, в водо-водяной кипящей активной зоне с тепловыделяющими сборками и межканальным пространством которого между верхней границей активной зоны и верхней установочной плитой устройства расположен перфорированный щит для направления потока теплоносителя в межканальном пространстве. Однако при такой конструкции устройства технологические зазоры вокруг тепловыделяющих сборок не позволяют добиться высокого качества равномерности охлаждения межканального пространства.
Ближайшим техническим решением является полезная модель «Устройство первого контура двухконтурной ядерной энергетической установки» патент №148008, МПК G21C 15/25. Данное устройство содержит водо-водяную кипящую активную зону, имеющую тепловыделяющие сборки (ТВС) и межканальное пространство (МКП), расположенные в активной зоне на равном отстоянии друг от друга концентрические пластины для направления потока теплоносителя в МКП и выходные окна для его удаления из активной зоны, сепаратор пароводяной смеси, парогенератор, струйный насос, водяной инжектор. Основными недостатками данной модели являются существенное увеличение высоты установки в целом, из-за увеличения расстояния между установочными плитами, а также количественное увеличение технологических зазоров вокруг тепловыделяющих сборок не позволяют добиться высокого качества равномерности охлаждения межканального пространства.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение эффективности процесса охлаждения МКП и надежности работы первого контура двухконтурной моноблочной ядерной энергетической установки с водо-водяной кипящей активной зоной за счет создания более равномерного охлаждения ее межканального пространства по всему объему и уменьшения влияния технологических зазоров вокруг технологических сборок на циркуляцию теплоносителя.
Технический результат обеспечивается тем, что в верхней части активной зоны устройства ниже уровня выходных окон для теплоносителя горизонтально установлен щит с перфорацией и конструктивными элементами, которые образуют каналы для тепловыделяющих сборок повторяющие их контур, верхняя кромка элементов герметично соединяется с верхней установочной плитой.
В заявляемой полезной модели для достижения данного технического результата предлагаемое устройство первого контура двухконтурной ядерной энергетической установки с водо-водяной кипящей активной зоной содержит активную зону включающую верхнюю установочную плиту и нижнюю установочную плиту с проходными каналами для теплоносителя, тепловыделяющие сборки и межканальное пространство, а также сепаратор пароводяной смеси, парогенератор, струйный насос и водо-водяные инжекторы. Для обеспечения равномерного охлаждения МКП под верхней установочной плитой активной зоны ниже уровня выходных окон для удаления теплоносителя горизонтально установлен щит с перфорацией выполненный с конструктивными элементами образующими каналы для установки тепловыделяющих сборок и повторяющими их контур. Верхняя кромка этих элементов герметично соединяется с верхней установочной плитой. В двухконтурной ядерной энергетической установке с водо-водяной кипящей активной зоной теплоноситель отбирается из межканального пространства активной зоны и поступает на водо-водяные инжекторы. Эта часть теплоносителя для водо-водяных инжекторов является пассивной средой, активной же средой является теплоноситель, поступающий от струйного насоса.
Предлагаемое техническое решение устройства первого контура двухконтурной ядерной энергетической установки представлено на чертежах:
фиг.  1 - схема устройства;
фиг.  2 - установка ТВС в активной зоне в разрезе;
фиг.  3 - сечение по А-А.
Устройство содержит активную зону включающую тепловыделяющие сборки 1, закрепленные в верхней 2 и нижней 3 установочных плитах, межканальное пространство 4, водяной коллектор 5, проходные каналы 6 в нижней плите, выходные окна 7 для удаления теплоносителя, щит 8 с перфорацией 9 и конструктивными элементами 10 герметично соединенными кромкой 11 с установочной плитой 2, а также водо-водяные инжекторы 12 с выходными патрубками 13, сепаратор 14 пароводяной смеси, парогенератор 15 и струйный насос 16.
Устройство первого контура двухконтурной ядерной энергетической установки схематично представлено на фиг. 1 и работает следующим образом: теплоноситель проходит тепловыделяющие сборки 1 нагревается до насыщения и частично испаряется. Выходящая из ТВС 1 двухфазная пароводяная смесь направляется на сепаратор 14, в котором разделяется на насыщенный пар и насыщенную воду. Пар из сепаратора направляется на струйный насос 16, а вода из сепаратора проходит парогенератор 15 охлаждается и, с некоторым недогревом до насыщения, поступает на струйный насос 16. В струйном насосе пар и вода смешиваются, разгоняются, пар конденсируется и получившийся однофазный поток тормозится в диффузоре струйного насоса, далее вода поступает на сопла для подвода активной среды водо-водяных инжекторов 12. В водо-водяных инжекторах и вода из межканального пространства 4 и вода из струйного насоса 16 разгоняются и смешиваются и, затем по выходным патрубкам 13, теплоноситель поступает в водяной коллектор 5, далее на тепловыделяющие сборки 1 и, через проходные каналы 6, в межканальное пространство 4. Вода, поступившая в межканальное пространство, циркулирует между тепловыделяющими сборками 1 и затем через перфорацию 9 щита 8 (фиг. 2, 3) по каналу образованному верхней установочной плитой 2 и щитом через выходные окна 7 удаляется из активной зоны и поступает на сопло для подвода пассивной среды водо-водяных инжекторов 12.
Установка перфорированного щита с конструктивными элементами 9, герметично соединенными с верхней установочной плитой устройства, исключает течение теплоносителя через технологические зазоры между щитом и тепловыделяющими сборками тем самым обеспечивая равномерное вертикальное движение теплоносителя по всему пространству МКП. Сокращение расстояния между верхней и нижней установочными плитами за счет замены нескольких концентрических пластин одним щитом с перфорацией обеспечивает уменьшение габаритных размеров первого контура двухконтурной ядерной энергетической установки в целом.