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 активной зоне этого контура.
Известно устройство первого контура двухконтурной энергетической установки включающее водо-водяную кипящую активную зону (АЗ) и парогенератор полезная модель по патенту №111708. В этом устройстве циркуляция теплоносителя в первом контуре осуществляется за счет использования водо-водяных инжекторов. Недостатком такого устройства является невозможность создания компактной паропроизводящей установки из-за ее больших вертикальных габаритов, вызванных необходимостью размещения парогенератора намного выше активной зоны.
Известна полезная модель «Устройства первого контура двухконтурной ядерной энергетической установки» патент №2342717, МПК G21C 15/25, являющаяся наиболее близкой к предлагаемому устройству по техническому решению. Данное устройство содержит водо-водяную кипящую активную зону, имеющую тепловыделяющие сборки и межканальное пространство (МКП), сепаратор пароводяной смеси, парогенератор, струйный насос, водяной инжектор. Струйный насос и водо-водяной инжектор в этом устройстве обеспечивают циркуляцию теплоносителя через межканальное пространство, однако равномерного охлаждения межканального пространства не достигается из-за образования застойных зон ввиду высокой затесненности межканального пространства тепловыделяющими сборками, что негативно сказывается на эффективности и надежности работы устройства и является недостатком прототипа.
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.
Технический результат обеспечивается тем, что в активной зоне установлены горизонтальные пластины с центральными отверстиями, которые препятствуют возникновению застойных зон, обеспечивая равномерную циркуляцию охлаждающего потока в межканальном пространстве по всему объему активной зоны. Одновременно, горизонтальные пластины образуют направляющие каналы для отвода теплоносителя.
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 отверстиями для теплоносителя, тепловыделяющие сборки и межканальное пространство, а также сепаратор пароводяной смеси, парогенератор, струйный насос и водо-водяные инжекторы. Для обеспечения равномерного охлаждения МКП в верхней части активной зоны на равном отстоянии от верхней установочной плиты и друг от друга установлены элементы, изменяющие направление потока теплоносителя, в виде, по меньшей мере, двух, опоясывающих тепловыделяющие сборки, горизонтально расположенных пластин. Диаметры центральных отверстий пластин уменьшаются в направлении к верхней установочной плите для обеспечения равномерного подвода теплоносителя по направляющим каналам к выходным окнам в корпусе активной зоны.
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 ядерно энергетической установки представлено на чертежах:
фиг. 1 - устройство в разрезе;
фиг. 2 - сечение устройства по A-A.
Устройство содержит активную зону 1, включающую тепловыделяющие сборки (ТВС) 2, закрепленные в нижней 3 и верхней 4 установочных плитах, межканальное пространство 5 со входом 6, проходными отверстиями 7 и выходными окнами 8 для теплоносителя, установленные в верхней части зоны элементы в виде горизонтальных пластин 9, а также водо-водяные инжекторы 10 с выходными патрубками 11, сепаратор 12 пароводяной смеси, парогенератор 13 и струйный насос 14.
Устройство первого контура двухконтурной ядерной энергетической установки работает следующим образом. Теплоноситель проходит тепловыделяющие сборки 2 нагревается до насыщения и частично испаряется. Выходящая из ТВС 2 двухфазная пароводяная смесь направляется на сепаратор 12, в котором разделяется на насыщенный пар и насыщенную воду. Пар из сепаратора направляется на струйный насос 14, а вода из сепаратора проходит парогенератор 13 охлаждается и, с некоторым недогревом до насыщения, поступает на струйный насос 14. 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 10. В водо-водяных инжекторах вода из межканального пространства 5 и вода из струйного насоса 14 смешиваются и разгоняются и затем по выходным патрубкам 11 теплоноситель поступает на тепловыделяющие сборки 2 и, через проходные отверстия 7, в межканальное пространство 5. Вода, поступившая в межканальное пространство, циркулирует между тепловыделяющими сборками 2 и достигает горизонтальных пластин 9, после чего по каналам, образованными пластинами 9 и верхней установочной плитой 4, удаляется из межканального пространства через выходные окна 8 и поступает на сопло для подвода пассивной среды водо-водяных инжекторов 10. При этом поток теплоносителя, движущийся в центре АЗ, отводится по каналам, образованным верхней плитой 4 и пластинами 9, часть потока отводится по каналам, образованным пластинами 9 (I и II) и часть потока, движущаяся по периферии АЗ отводится через отверстия, лежащие ниже пластин.
Установка пластин в верхней части АЗ позволяет обеспечить равномерное вертикальное движение теплоносителя в верхней части АЗ и избежать образования застойной зоны, путем организации равномерного отвода теплоносителя в верхней части АЗ к отверстиям на периферии по каналам, образованным ТВС и пространством между пластинами и пластиной и верхней плитой.