Устройство для пассивного отвода избыточной тепловой энергии от объекта

Изобретение относится к области электроэнергетики. Устройство для пассивного отвода избыточной тепловой энергии от объекта содержит теплообменник на объекте, теплообменник внешний, расположенный в водоеме, и трубопроводы, соединяющие теплообменники. Введены в устройство герметичный испарительный теплообменник, который размещен в бассейне охладителе на объекте, герметичный внешний конденсаторный теплообменник в удаленном охлаждающем водоеме, причем теплообменники соединены нагнетающим трубопроводом пароводяной смеси и конденсационным сливным трубопроводом, оба конца трубопровода пароводяной смеси установлены на уровне дна обоих теплообменников, нижний конец конденсационного трубопровода размещен у дна конденсаторного теплообменника. Верхний конец – в верхней части испарительного теплообменника. Изобретение позволяет упростить конструкцию и повысить надежность устройства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано на разных промышленных объектах, на тепловых и атомных станциях для пассивного отвода избыточной тепловой энергии из внутреннего объема объекта при полном отключении электрического питания перекачивающих насосов в системах охлаждения.

Известны устройства, например, для автономного охлаждения реакторных установок похожего назначения по описанию изобретения к авторскому свидетельству СССР № 1503047. МПК G21C 15/18, авторов В.И. Андреева, С.А. Зверева и В.Н. Упырева «Система аварийного расхолаживания исследовательского ядерного реактора» [1].

Система содержит бак аварийного охлаждения, расположенный ниже уровня теплоносителя в бассейне реактора, часть которого сообщена трубопроводом с подзонным пространством реактора, образованных разделительной перегородкой и днищем реактора, причем верхняя часть бака соединена с дополнительным трубопроводом с подзонным пространством, а на трубопроводе установлен ограничитель расхода.

Недостатком данного устройства является ограниченный объем воды для аварийного охлаждения реактора, который сосредоточен в баке аварийного охлаждения и в подзонном пространстве. Кроме того, усложняется система из необходимости размещать в ее конструкции значительный запас воды.

Известна «Система ограничения последствий аварии на атомной электростанции» автора Муравьева В.П. по патенту РФ № 2030801. МПК G21 C13/10, G21C 15/18.

Данная система отвода тепла содержит расположенную в внутри реакторного помещения спринклерную установку, приямок сбора воды через теплообменник, охладитель, контур низкокипящей жидкости, состоящий из турбины, конденсатора, насоса, обратного клапана и теплообменника-испарителя, расположенного в приямке сбора воды реакторного помещения, причем насосы спринклерной воды, охлаждающей воды и низкокипящей жидкости имеют общий привод от турбины.

Недостатком данной системы являются ее сложное конструктивное исполнение, требующее дополнительного низкокипящего контура с турбиной, насосом, конденсатором, обратным клапаном и теплообменником-испарителем. Кроме того, система имеет узкое технологическое применение, так как начинает работать после уже свершившейся аварии и ограничивает только ее последствия.

Наиболее близким аналогом (прототипом) [3] является «Система пассивного расхолаживания судовых ядерных реакторов» авторов И.И. Свириденко и С.М. Ткач по патенту Украины №83019. МПК G21C15/18.

Данное устройство содержит реактор на судне, охлаждение которого осуществляется забортной водой посредством двухфазного термосифона, содержащего внутренний теплообменник в реакторе и наружный забортный теплообменник, причем теплообменники соединены подающим и обратным трубопроводами. Кроме того, для усиления циркуляции воды и лучшего охлаждения забортного теплообменника устройство содержит баллон сжатого воздуха и воздушный трубопровод с распылителем в зоне этого теплообменника.

Недостатки прототипа следующие:

- сложное конструктивное исполнение, которое требует регулировок и обслуживания;

- узкое предназначение: используется только для охлаждения судовых реакторов в условиях моря;

- не является универсальным устройством, конструкция и рабочее тело которого может использоваться для дистанционного отвода тепловой энергии от разных промышленных агрегатов, АЭС и ТЭЦ.

Назначение предлагаемого изобретения в устранение указанных недостатков и создание устройства для пассивного отвода тепловой энергии от разных типов источников, имеющих высокую производительность и широкий диапазон используемых температур.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в следующем:

- упрощена конструкция и повышена надежность устройства при использовании его для пассивного дистанционного отвода избыточной энергии в водоем, не имеет подвижных элементов и не содержит регулируемых узлов;

- расширен выбор возможных рабочих тел (рабочих жидкостей) для разных условий применения устройства на промышленных объектах, ТЭЦ и АЭС.

Технический результат достигается за счет того, что герметичный испарительный теплообменник, заполненный рабочей жидкостью с требуемой температурой испарения, размещен в бассейне охладителе на объекте, внешний герметичный конденсаторный теплообменник находится в удаленном охлаждающем водоеме, теплообменники соединены нагнетающим пароводяным и конденсационным сливным трубопроводами, оба конца нагнетающего пароводяного трубопровода установлены на уровне дна обоих теплообменников, нижний конец конденсационного сливного трубопровода размещен у дна внешнего конденсаторного теплообменника, а его верхний конец – в верхней части герметичного испарительного теплообменника в бассейне охладителе.

На чертеже представлено «Устройство для пассивного отвода избыточной тепловой энергии от объекта» с размещением внешнего теплообменника на удалении от объекта в охлаждающем водоеме.

Устройство содержит бассейн 1 охладитель каких- либо изделий на промышленных объектах, на АЭС или ТЭЦ, в котором размещен герметичный испарительный теплообменник 2, соединенный нагнетательным пароводяным трубопроводом 3 и конденсационным сливным трубопроводом 4 с внешним герметичным конденсаторным теплообменником 5, размещенным на удалении в водоеме. Оба теплообменника содержат рабочую жидкость 6 с заданной температурой испарения, которая необходима для поддержания необходимой температуры в бассейне охладителе, заполненным, например, тепловыделяющими сборками 7 из реактора, а теплообменники оснащены радиаторами 8 охлаждения.

Устройство работает следующим образом.

При достижении в бассейне 1 охладителя и, соответственно, в герметичном испарительном теплообменнике 2, оснащенном радиаторами 8, заданной для теплоотвода температуры, в верхней части теплообменника 2 скапливаются пары жидкости, которые создают избыточное давление и выталкивают рабочую жидкость 6 через нагнетательный трубопровод 3 пароводяной смеси во внешний герметичный конденсаторный теплообменник 5, размещенный в охлаждающем водоеме.

Поскольку конденсаторный теплообменник 5 герметичен и полностью заполнен рабочей жидкостью 6, то последняя вынуждена при наличии избыточного давления подниматься по конденсационному сливному трубопроводу 4, переливаясь снова в герметичный теплообменник 2.

Отвод тепла в водоем производится путем охлаждения водой корпуса теплообменника 5 непосредственно и через его радиаторы 8.

Например, в бассейне 1 охладителя для тепло выделяющих сборок реактора необходимо поддерживать температуру порядка 43 градусов Цельсия. Для этого применяем рабочую жидкость 6 из смесевого состава воды в равных пропорциях с перфторгексаном и перфторпентаном, имеющих температуры кипения соответственно 57,2 и 29,3 градусов Цельсия, а среднюю – 43,2 градусов. Таким образом, испаряющиеся пары этих перфторорганических соединений вынуждают перемещаться по контуру между теплообменниками воду с более высокой теплоемкостью, что повышает эффективность теплообмена.

Атомные электрические и тепловые электрические станции всегда сооружались вблизи естественных или искусственных водохранилищ, поэтому предлагаемое изобретение, позволяет упростить техническую проблему охлаждения бассейна охладителя за счет дистанционного расположения внешнего теплообменника в ближайшем водоеме.

Учитывая изложенное считаем, что предлагаемое изобретение, использующее соответствующие рабочие жидкости с заданной температурой и теплотой испарения имеет высокую производительность и может найти универсальное применение на разных промышленных объектах, на АЭС и ТЭС.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Андреев В.И. и другие. Система аварийного расхолаживания исследовательского ядерного реактора. Авторское свидетельство СССР № 1503047. МПК G21C 15/18. (аналог).

2. Муравьев В.П. Система ограничения последствий аварии на атомной электростанции. Патент РФ № 2030801. МПК G21C13/10; G21C15/18(аналог).

3.Свириденко И.И., Ткач С.И. Система пассивного расхолаживания судового ядерного реактора. Патент Украины № 83019. МПК G21C15/18 (прототип).

4.Колыхан Л.И., Наганов А.В. и др. Система пассивной безопасности атомной электростанции. Авторское свидетельство СССР № 1829697. МПК G21CC9/00 (аналог).

5.Патент Великобритании № 1225997. МПК G21C15/18, 1971 (аналог).

6.Патент ФРГ № 3129289. МПК G21C15/18? 1982 (аналог).

1. Устройство для пассивного отвода избыточной тепловой энергии от объекта, содержащее теплообменник на объекте, теплообменник внешний, расположенный в водоеме, и трубопроводы, соединяющие теплообменники, отличающееся тем, что введены герметичный испарительный теплообменник, который размещен в бассейне охладителе на объекте, герметичный внешний конденсаторный теплообменник в удаленном охлаждающем водоеме, причем теплообменники соединены нагнетающим трубопроводом пароводяной смеси и конденсационным сливным трубопроводом, оба конца трубопровода пароводяной смеси установлены на уровне дна обоих теплообменников, нижний конец конденсационного трубопровода размещен у дна конденсаторного теплообменника, а его верхний конец – в верхней части испарительного теплообменника.

2. Устройство для пассивного отвода избыточной тепловой энергии от объекта по п. 1, отличающееся тем, что в качестве рабочей жидкости для низкотемпературных объектов используется смесевой состав из воды с низкокипящими перфторорганическими соединениями.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу управления остановом водо-водяного ядерного реактора. В случае обнаружения утечки из первого и/или второго контура в парогенераторе, обнаруживают утечку первого/второго контура парогенератора; автоматически останавливают реактор и изолируют поврежденный парогенератор; вводят в действие соответствующее средство аварийного охлаждения, как только давление в первом контуре падает ниже давления срабатывания предохранительных клапанов парогенератора, изолируют аварийное средство охлаждения поврежденного парогенератора, и продолжают пассивное охлаждение реактора с помощью оставшихся парогенераторов и средств охлаждения.

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для использования на атомных электрических станциях (АЭС) с водоохлаждаемыми реакторами. Способ бесперебойного электроснабжения собственных нужд АЭС, содержащей дополнительную паротурбинную установку (ПТУ).

Группа изобретения относится к области безопасности эксплуатации атомных электростанций (АЭС). Система перевода в безопасное состояние АЭС после экстремального воздействия включает подводящий и отводящий трубопроводы, парогенератор, накопительный бак и теплообменник, дополнительно содержит бак сепарации, расположенный выше парогенератора и соединенный двумя трубопроводами с накопительным баком, насос, блок управления.

Изобретение относится к системе (90) понижения давления и охлаждения для пара и/или конденсируемых газов, находящихся в оболочке (6) атомной электростанции, содержащей конденсатор (24) пара, имеющей входной порт, соединенный с оболочкой (6) через выпускную линию (10), и выходной порт, соединенный с оболочкой (6) через обратную линию (30).

Группа изобретений относится к ядерной энергетике. Способ охлаждения корпуса ядерного реактора при тяжелой аварии (ТА) заключается в том, что систему охлаждения корпуса ядерного реактора оснащают группой распыливающих устройств, которая при возникновении аварийной ситуации подает путем распыливания на внешнюю боковую поверхность корпуса реактора охлаждающую среду, состоящую из жидкой фазы.

Изобретение относится к средствам отвода остаточного тепла от конструкций ядерно-энергетических установок при тяжелых авариях (ТА), подвергающихся высокоинтенсивному тепловому воздействию от расплавленных материалов активной зоны.

Изобретение относится к плавучему ядерному энергетическому реактору. Реактор включает в себя самоохлаждающуюся конструкцию защитной оболочки реактора и систему аварийного теплообмена.

Группа изобретений относится к ядерной энергетике. Способ аварийного расхолаживания ядерного реактора заключается в принудительной циркуляции охлаждающего воздуха в канале расхолаживания, выполненном в виде трубы Фильда.

Изобретение относится к пассивной системе охлаждения с естественной циркуляцией, расположенной в баке для пассивной конденсации. Пассивная система охлаждения с естественной циркуляцией содержит бак для пассивной конденсации, выполненный с возможностью размещения охлаждающей воды, и устройство для рециркуляции конденсата, расположенное внутри бака для пассивной конденсации.

Изобретение относится к области ядерной энергетики. Бак металловодной защиты для охлаждения кессона содержит реактор паропроизводящей установки, размещенный в кессоне бака.

Изобретение относится к области электроэнергетики. Устройство для пассивного отвода избыточной тепловой энергии от объекта содержит теплообменник на объекте, теплообменник внешний, расположенный в водоеме, и трубопроводы, соединяющие теплообменники. Введены в устройство герметичный испарительный теплообменник, который размещен в бассейне охладителе на объекте, герметичный внешний конденсаторный теплообменник в удаленном охлаждающем водоеме, причем теплообменники соединены нагнетающим трубопроводом пароводяной смеси и конденсационным сливным трубопроводом, оба конца трубопровода пароводяной смеси установлены на уровне дна обоих теплообменников, нижний конец конденсационного трубопровода размещен у дна конденсаторного теплообменника. Верхний конец – в верхней части испарительного теплообменника. Изобретение позволяет упростить конструкцию и повысить надежность устройства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх