УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ТРУБ

Область техники
Полезная модель относится к системам аварийной защиты атомных электростанций, а более конкретно - к системе аварийного охлаждения активной зоны реактора при аварии с потерей теплоносителя, а именно - к устройствам защиты приямков в аварийной системе охлаждения водо-водяного ядерного реактора, и может быть использована в атомной энергетике, а также в других областях техники, использующих фильтрующие элементы.
Предшествующий уровень техники
Во время аварии на атомной электростанции (АЭС) происходит утечка теплоносителя. Этот теплоноситель (вода) может нести твердые инородные частицы от разрушения тепловой изоляции находящихся рядом труб или других структур реактора. Вода вместе с инородными частицами будет течь в наиболее низко расположенные части здания реактора, в отстойники (приямки). Электростанции оснащены системами обеспечения безопасности, с помощью которых откачивают воду обратно в различные системы охлаждения реактора.
Аварийные приямки под оболочкой реактора предназначены для забора теплоносителя первого контура и химически активных растворов, накопленных в процессе аварии с потерей теплоносителя, после переключения систем безопасности на циркуляцию раствора в пределах защитной оболочки.
Энергия из разрыва вызывает разрушения оборудования в защитной оболочке и насыщение теплоносителя мусором (дебрисом).
Дебрис, образующийся под защитной оболочкой в процессе аварии с потерей теплоносителя, по свойствам подразделяется на несколько категорий.
По этой причине приямки являются устройствами, важными для безопасности, и должны быть снабжены сороудерживающими устройствами для защиты приямков. Такие устройства предназначены для очистки теплоносителя от дебриса в пределах, достаточных для обеспечения его длительной рециркуляции насосами систем безопасности до полного расхолаживания здания реактора и реакторной установки. Они должны обладать высокой конструкционной прочностью и надежностью при эксплуатации. С целью защиты труб фильтрующих элементов от ударов большими кусками дебриса их размещают в специальных устройствах защиты труб (УЗТ), в которые теплоноситель поступает через фильтры грубой очистки, расположенные в верхней части УЗТ. Сами фильтрующие элементы расположены вертикально в корпусе УЗТ и представляют собой трубы с отверстиями и фильтрующим материалом, расположенным внутри труб. Проблемой использования УЗТ является опасность воздействия потока теплоносителя с дебрисом на фильтрующие элементы, а также опасность засора дебрисом нижних участков фильтрующих элементов снаружи, что снижает безопасность работы фильтрующих элементов и всей АЭС в целом.
Известны различные решения, относящиеся к фильтрующим элементам баков-приямков АЭС. Наиболее близким к заявленному техническому решению является фильтрующий модуль устройства защиты приямков в аварийной системе охлаждения водо-водяного ядерного реактора (патент РФ на изобретение №2686684, опубл. 30.04.2019), характеризующийся тем, что имеет боковые и верхнюю щелевые решетки и расположенные внутри фильтрующие элементы, представляющие собой набор фильтрующих труб, боковая поверхность которых имеет щели, и размещенные внутри труб перфорированные распределительные трубки, диаметр отверстий которых последовательно уменьшается по ходу потока, а внутренние полости соединены с коллекторами.
Такое решение позволяет повысить равномерность натекания потока на фильтрующую поверхность. Его недостатком, однако, является опасность воздействия потока теплоносителя с дебрисом на фильтрующие элементы, а также опасность засора дебрисом нижних участков фильтрующих элементов снаружи.
Раскрытие полезной модели
Задачей настоящей полезной модели является разработка устройства защиты труб, обладающего повышенной эффективностью за счет исключения засора фильтрующих элементов.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение эффективности фильтрации теплоносителя за счет исключения засора фильтрующих элементов.
Технический результат достигается тем, что в известном устройстве защиты труб, содержащем корпус и установленные на его опорной панели вертикально-трубчатые фильтрующие элементы, устройство дополнительно снабжено промежуточными сплошными опорными элементами, скрепляющими группы фильтрующих элементов и расположенными в шахматном порядке.
Предпочтительно прикрепить часть опорных элементов к корпусу.
Рационально снабдить устройство вертикальными ребрами в верхней части корпуса, выполненными с возможностью задерживания крупных кусков дебриса.
Краткое описание фигур чертежей
На фигуре чертежа представлено устройство защиты труб в предпочтительном варианте в поперечном разрезе.
Устройство защиты труб в предпочтительном варианте состоит из корпуса 1 с нижней опорной панелью 2, на которой вертикально установлены фильтрующие элементы 3. В своей верхней части корпус 1 снабжен вертикальными ребрами 5, предназначенными для задержки крупных кусков дебриса. Фильтрующие элементы 3 вертикально установлены на стойках 6 и скреплены промежуточными сплошными опорными элементами 4, расположенными в шахматном порядке. В предпочтительном варианте часть промежуточных опорных элементов 4 прикреплена к стенкам корпуса 1. Теплоноситель с примесями 7 поступает в верхнюю часть устройства снаружи фильтрующих элементов 3, очищенный теплоноситель 8 выходит изнутри фильтрующих элементов 3 в нижней части устройства.
Устройство защиты труб работает следующим образом. При поступлении большого потока теплоносителя с примесями 7 в аварийном режиме крупные куски дебриса задерживаются вертикальными ребрами 5. В дальнейшем поток теплоносителя с примесями 7 поступает внутрь корпуса 1, где задерживается и распределяется промежуточными сплошными опорными элементами 4, расположенными в шахматном порядке, таким образом, что его путь к нижней опорной панели 2 становится максимальным, что позволяет максимально эффективно задействовать верхние части фильтрующих элементов 3, что препятствует накоплению дебриса в нижней части корпуса 1 и забиванию нижних частей фильтрующих элементов 3. При этом промежуточные сплошные опорные элементы 4 дополнительно скрепляют фильтрующие элементы 3, что усиливает прочность конструкции.
Расположение промежуточных сплошных опорных элементов 4 в шахматном порядке позволяет максимально увеличить путь теплоносителя внутри корпуса 1 и фильтрующих элементов 3, что, как сказано выше, увеличивает степень очистки теплоносителя и снижает опасность накопления дебриса в нижней части корпуса 1 и забивания нижних частей фильтрующих элементов 3. После фильтрации внутри фильтрующих элементов 3 поток очищенного теплоносителя 8 покидает корпус 1 через сливные отверстия внизу фильтрующих элементов 3 и поступает в систему аварийного охлаждения активной зоны реактора.
Промышленная применимость
Устройство защиты труб позволяет повысить эффективность фильтрующих элементов и может быть применено в атомной энергетике, а также в других областях техники, использующих фильтрующие элементы.