Система очистки и расхолаживания теплоносителя ядерного реактора
Владельцы патента RU 2628093:
Акционерное общество "Опытное Конструкторское Бюро Машиностроения имени И.И. Африкантова" (АО "ОКБМ Африкантов") (RU)
Изобретение относится к области атомной энергетики, к системам очистки и расхолаживания теплоносителя первого контура ядерного реактора. Система очистки и расхолаживания теплоносителя представляет собой циркуляционный контур, включающий корпус реактора с патрубками отбора и возврата теплоносителя, теплообменник, фильтр, циркуляционный насос. Система дополнительно снабжена циркуляционным устройством, выполненным в виде двух пар труб, снабженных клапаном каждая. Нижний конец одной трубы первой пары соединен с патрубком отбора теплоносителя в корпусе реактора. Верхний конец соединен с внутренним объемом двухпозиционного клапана перед золотником. Нижний конец второй трубы соединен с внутренней полостью корпуса реактора, а верхний конец – с внутренним объемом клапана за золотником. Нижний конец одной трубы второй пары соединен с патрубком возврата теплоносителя в корпусе реактора. Верхний конец – с внутренним объемом клапана перед золотником, нижний конец другой трубы соединен с внутренней полостью корпуса реактора, а верхний конец – с внутренним объемом клапана за золотником. Изобретение обеспечивает непрерывную работу системы очистки и расхолаживания теплоносителя при пониженном уровне теплоносителя в корпусе реактора 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к области атомной энергетики, а именно к системам очистки и расхолаживания теплоносителя первого контура ядерного реактора, и может быть использовано в ядерных реакторах малой и средней мощности.
Известна система очистки и расхолаживания, описанная в книге М.А. Абрамова, В.И. Авдеева «Канальный ядерный энергетический реактор РБМК» - М.: ГУП НИКИЭТ, 2006 г., стр. 110-142. Она содержит регенеративный теплообменник I-III контуров; фильтр первого контура; электронасос расхолаживания; трубопроводы, корпус реактора с патрубками отбора и возврата теплоносителя. Циркуляция теплоносителя осуществляется за счет напора ЦНПК (циркуляционного насоса первого контура).
Также известна система, описанная в книге Д.Ф. Романова, М.А. Лебедева, С.С. Саваренского, Н.П. Шаманова «Судовые ядерные паропроизводящие установки» - Ленинград: Изд. Судостроение, 1967 г., стр. 42-45, которая, по наибольшему числу общих признаков и решаемой задаче, выбрана за прототип. Указанная система очистки и расхолаживания ядерного канального реактора содержит регенеративный теплообменник I-III контуров; фильтр первого контура; электронасосы расхолаживания; трубопроводы, корпус реактора с патрубками отбора и возврата теплоносителя.
Недостатком известных систем является невозможность работы в режиме расхолаживания и отвода остаточных тепловыделений от активной зоны реактора во время перегрузки и ремонта. При указанных работах необходимо понижение уровня теплоносителя в корпусе реактора, а патрубки, соединяющие реактор с оборудованием системы, находятся выше уровня теплоносителя.
Следовательно, прежде чем приступить к ремонтным работам или перегрузке активной зоны, необходимо осуществить расхолаживание реактора до температур, приемлемых для проведения указанных работ, что приводит к увеличению времени простоя установки.
Технической задачей данного изобретения является обеспечение непрерывной работы системы очистки и расхолаживания теплоносителя при снижении уровня теплоносителя в корпусе реактора.
Решение поставленной задачи позволяет сократить время простоя установки при подготовке к перегрузке или ремонту за счет сокращения времени на расхолаживание реактора, а также повысить безопасность проводимых работ.
Техническая задача решается тем, что система дополнительно снабжена циркуляционным устройством, расположенным во внутренней полости корпуса реактора и выполненным в виде двух пар труб, снабженных клапаном каждая, закрепленных на корпусе реактора, и состоящим из корпуса с отверстием, соединяющим внутренний объем клапана с внутренней полостью корпуса реактора, и золотника, причем нижний конец одной трубы первой пары соединен с патрубком отбора теплоносителя в корпусе реактора, а верхний конец соединен с внутренним объемом двухпозиционного клапана перед золотником, нижний конец второй трубы соединен с внутренней полостью корпуса реактора, а верхний конец с внутренним объемом клапана за золотником, при этом нижний конец одной трубы второй пары соединен с патрубком возврата теплоносителя в корпусе реактора, а верхний конец с внутренним объемом клапана перед золотником, нижний конец другой трубы указанной пары соединен с внутренней полостью корпуса реактора, а верхний конец с внутренним объемом клапана за золотником.
Снабжение системы дополнительным циркуляционным устройством позволяет обеспечить возможность начать работы по ремонту и перегрузки активной зоны реактора раньше, чем будет осуществлено полное расхолаживание системы, так как и при пониженном уровне теплоносителя в корпусе реактора система будет продолжать работать и отводить остаточные тепловыделения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 показана принципиальная схема системы;
на фиг. 2 показан уровень теплоносителя в корпусе реактора в режиме нормальной работы реактора;
на фиг. 3 показан уровень теплоносителя в корпусе реактора в режиме ремонта и перегрузки;
на фиг. 4 показана конструкция двухпозиционного клапана;
на фиг. 5 показана циркуляция теплоносителя в режиме нормальной работы реактора;
на фиг. 6 показана циркуляция теплоносителя в режиме ремонта и перегрузки.
Предлагаемая система содержит: корпус реактора 1 с патрубками отбора 2 и возврата 3 теплоносителя, теплообменник 4, циркуляционный насос 5, ионообменный фильтр 6, соединенные между собой и корпусом реактора 1 трубопроводами 7, и образующие замкнутый контур циркуляции.
Во внутренней полости корпуса реактора 1 дополнительно расположено циркуляционное устройство 8, выполненное в виде двух пар труб 9, 10. Каждая пара труб 9, 10 снабжена герметичным двухпозиционным клапаном 11, 12, которые закреплены на корпусе реактора 1 и выполнены в виде корпуса 13 с отверстием 14, соединяющим внутренний объем клапана 15 с внутренней полостью корпуса реактора 1. Во внутреннем объеме клапана 15 размещен золотник 16 со штоком 17, связанным с устройством управления 18 и герметично уплотненным относительно корпуса клапана 13 при помощи герметизирующего элемента 19, например сильфона. Верхний конец трубы 20 первой пары 9 соединен с внутренним объемом клапана 15 перед золотником 16, а нижний конец трубы 20 соединен с патрубком отбора теплоносителя 2. При этом верхний конец другой трубы 21 этой пары 9 соединен с внутренним объемом клапана 15 за золотником 16, а нижний конец трубы 21 соединен с внутренней полостью корпуса реактора 1. Верхний конец трубы 22 второй пары 10 соединен с внутренним объемом клапана 15 перед золотником 16, а нижний конец трубы 22 соединен с патрубком возврата теплоносителя 3. При этом верхний конец другой трубы 23 этой пары 10 соединен с внутренним объемом клапана 15 за золотником 16, а нижний конец соединен с внутренней полостью корпуса реактора 1.
Работает система расхолаживания и очистки теплоносителя первого контура следующим образом.
При работе реактора в нормальном режиме золотники 16 клапанов 11, 12 циркуляционного устройства 8, выполненного в виде пары труб 9, 10, находятся в положении, при котором циркуляция теплоносителя осуществляется следующим образом. Теплоноситель из внутреннего объема корпуса реактора 1 через отверстие 14 в корпусе 13 клапана 11 поступает во внутренний объем клапана 15 перед золотником 16, далее по трубе 20 первой пары 9 через патрубок отбора теплоносителя 2 по трубопроводу 7 поступает в теплообменник 4, где охлаждается, откуда при помощи циркуляционного насоса 5 поступает в ионообменный фильтр 6, затем подогревается в рекуператоре теплообменника 4, и через патрубок возврата теплоносителя 3, по трубе 22 второй пары 10 поступает во внутренний объем 15 клапана 12 перед золотником 16, затем через отверстие 14 в корпусе 13 клапана 12 теплоноситель возвращается во внутренний объем корпуса реактора 1, замыкая контур циркуляции. При этом труба 21 первой пары 9 и труба 23 второй пары 10 циркуляционного устройства 8 отключены золотниками 16 клапанов 11, 12 от процесса циркуляции.
Таким образом, отверстия 14 в корпусах 13 клапанов 11, 12 являются точками отбора и возврата теплоносителя в режиме нормальной эксплуатации.
Работы по перегрузке активной зоны реактора, по ремонту, связанному с глушением текущих секций парогенератора, заменой главного циркуляционного насоса, и любые другие ремонтные работы производятся на остановленном реакторе. Для обеспечения возможности проведения указанных выше работ необходимо снижение уровня теплоносителя. С момента остановки реактора проведение работ не возможно, в связи с сохранением остаточных тепловыделений в активной зоне реактора, которые отводятся системой очистки и расхолаживания теплоносителя, работающей непрерывно. Для этого перед снижением уровня теплоносителя клапаны 11, 12 переводятся в положение «ремонт».
Перевод осуществляется при помощи устройств управления 18, при этом, за счет перемещения штоков 17, золотники 16 занимают положение, при котором отверстия 14 в корпусе 13 клапанов 11, 12 перекрываются, а труба 21 первой пары 9 и труба 23 второй пары 10 циркуляционного устройства 8 открываются и включаются в процесс циркуляции.
При этом циркуляция теплоносителя осуществляется следующим образом.
Теплоноситель из внутреннего объема корпуса реактора 1, через отверстие в нижнем конце трубы 21 первой пары 9 поступает во внутренний объем клапана 15 за золотником 16, далее по трубе 20 первой пары 9 через патрубок отбора теплоносителя 2 по трубопроводу 7 поступает в теплообменник 4, где охлаждается, откуда при помощи циркуляционного насоса 5 поступает в ионообменный фильтр 6, затем подогревается в рекуператоре теплообменника 4, и через патрубок возврата теплоносителя 3, далее по трубе 22 второй пары 10 поступает во внутренний объем 15 клапана 12 за золотником 16, затем по трубе 23 второй пары 10 теплоноситель возвращается во внутренний объем корпуса реактора 1, замыкая контур циркуляции. Таким образом, отверстия в нижних концах труб 21, 23 являются точками отбора и возврата теплоносителя в режиме ремонта.
Работа системы продолжается при понижении уровня теплоносителя в корпусе реактора, что позволяет сократить время на расхолаживание, снизить время простоя установки и обеспечить безопасность работ, так как продолжается отвод остаточных тепловыделений от активной зоны реактора.
1. Система очистки и расхолаживания теплоносителя ядерного реактора, представляющая собой циркуляционный контур, включающий корпус реактора с патрубками отбора и возврата теплоносителя, теплообменник, фильтр, циркуляционный насос, отличающаяся тем, что система дополнительно снабжена циркуляционным устройством, расположенным во внутренней полости корпуса реактора и выполненным в виде двух пар труб, снабженных клапаном каждая, закрепленных на корпусе реактора, и состоящим из корпуса с отверстием, соединяющим внутренний объем клапана с внутренней полостью корпуса реактора, и золотника, причем нижний конец одной трубы первой пары соединен с патрубком отбора теплоносителя в корпусе реактора, а верхний конец соединен с внутренним объемом двухпозиционного клапана перед золотником, нижний конец второй трубы соединен с внутренней полостью корпуса реактора, а верхний конец – с внутренним объемом клапана за золотником, при этом нижний конец одной трубы второй пары соединен с патрубком возврата теплоносителя в корпусе реактора, а верхний конец – с внутренним объемом клапана перед золотником, нижний конец другой трубы указанной пары соединен с внутренней полостью корпуса реактора, а верхний конец – с внутренним объемом клапана за золотником.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что клапан снабжен устройством управления.
