Система компенсации давления атомной энергетической установки

(71) Всесоюзный дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт им. Ф.Э.Дзержинского (72) Б.К.Мальцев и А.С.Коршунов (53) 621.039.5(088.8)(56) Дорощук В.Е. Ядерные реакторы на электростанциях. - М Атомиздат, 1977, с. 121.Дорощук В.Е. Ядерные реакторы на электростанциях. - М., Атомиздат, 1977, с. 122.(54) СИСТЕМА КОМПЕНСАЦИИ ДАВЛЕНИЯАТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ.(57) 1. Система компенсации давленияатомной энергетнческой установки,содержащая компенсатор давления стермоэлектронагревателями, сообщенный в нижней части с горячей ниткой петли первого контура,а в верхней части с холодной ниткой на напоре главного циркуляционного насоса тру" бопроводом впрыска с разбрызгивающим устройством, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения экономичности работы и надежности компенсата- ра давления путем снижения термических напряжений, в нижней части компенсатора давления под термоэлектронагревателями расположен дополнительный поверхностный теплообменник, вход которого соединен с паровым объемом компенсатора, а выход соединен с холодной ниткой петли перед глав-ным циркуляционным насосом.2. Система по и, 1, о т л и ч а - ю щ а я с я тем, что на трубопроводе впрыска компенсатора давления перед разбрызгивающим устройством уетановС лен гидрозатвор.Ьавбкомпенсатором дав:тения содержащая компенсагор давления с термоэлектронагревателями, сообщенный в нижней части с горячей ниткой петли первого контура, а в верхней части с холодной ниткой на напоре главного циркуляционного насоса трубопроводоч впрыска с разбрызгивающим устройством,Система компенсации давзгения с паровым КД лишена непостатков системы, содержащей газовый КГ, однако она имеет свои недостатки, Термоэлектронагреватели (ТЭН), расположенные в водяном объеме КД, предназначены для поддержания всего объема воды при температуре насьпцения. Однако это имеет место только при од 50 55 Изобретение относится к атомнойэнергетике и может быть использовано в контуре охлаждения воцоводяных энергетических реакторов,Известны системы компенсации давления, включающие в себя газовый компенсатор давления (КД), в котором в качестве рабочего газа используется азот или гелий. Компенсация давления в этом случае осуществляется либо 10 за счет адиабатического сжатия-расширения газа в КД, либо за счет подачи газа высокого давления в КД при снижении давления в первом контуре и сброса его в сосуд низкого давления 15в случаях, если давление превышает установленную величину.Педос;атком гакой системы компенс.ации давления является то, что упругис характеристики газового КД пол постыл определяются свойствами используемого газа (адиабатической сжимаемостью), что приводит либо к необходимости использования КД большого объема, либо к необходимости иметь 25 дополнительные емкости для хранения . аза высокого и низкого давления. Кроме того, высокая степень растворимости газа при высоких температурах и давлении налагает ограничения на скорость снижения давления в контурс из - за опасности газоззыделений в реакторе, на работу некоторого оборудоззания (например уплотнения главных пиркуляционных насосов - 1 ЦН),35 а также опасна с точки зрения взаимодействия нейтронного из.гудения,Наиболее близкой к описываемойпо технической сущностгг является система ксмг;енсации давления атомной40 энергетической установки с паровым новременной работе большого числа ТЭН, поскольку только в этом случае организуется естественная циркуляция внутри КД. Если АЭС работает в стационарном режиме, то в работе находится -2 группы ТЭН малой мощности, которые компенсируют тепловые потери КД. Б этом случае естественной циркуляции нет и часть водяного объема, расположенная ниже ТЭН, остывает и в дальнейшем в динамике КД не участвует. Организация естественной циркуляции в КД включением групп ТЭН больпой мощности в этом случае нецелесообразна, так как это приведет к росту давления и, как следствие, к необходимости впрыскивания "холодной" воды для поддержания давления на прежнем уровне, т.е, помимо воды, находящейся в днище КД, необходимо будет тратить энергию на догревание до температуры насьпцения дополнительной массы холодной воды из петли первого контура.Трудопровод впрыскивания холодной воды в КД имеет горизонтальный и вертикальный опускной участки. Это приводит к тому, что постоянная протечка, призванная поддерживать температурный режим трубопровода и штуцера подсоединения к верхнему днищу КД, на горизонтальном и опускном участках заполняет только долю сечения трубопровода, а остальная часть прогревается за счет конденсации пара, поступаюшего из парового пространства КД, до температуры, близкой к температуре насыщения в КД, При открытии основного клапанавпрыска сечение заполняется полностью, и участки трубопровода и штуцера, прогретые паром, испытывают термоудар,Целью изобретения является повышение экономичности работы и надежности компенсатора давления путем снижения термических напряжений.Поставленная цель достигается тем,что в известной системе компенсациидавления атомной энергетической установки, содержащей компенсатор давления с термоэлектронагревателями,сообщенный в нижней части с горячейниткой на напоре главного циркуляционного насоса трубопроводом впрыска с разбрызгивающим устройством,в нижней части корпуса КД под ТЭНамирасположен дополнительно поверхностный теплообменник вход которого сое30 3 1 О 171 динен с паровым объемом компенсатора, а выход -соедйнен с холодной ниткой петли перед ГЦН,Кроме того, в системе компенсации давления атомной энергетической установки на трубопроводе впрыска КД перед разбрызгивающим устройством установлен гидрозатвор.На чертеже схематически изобра" жен компенсатор давления, продольный 10 разрез.Поверхностный теплообменник 1 располагается в нижней части КД под ТЭН 2. Входной трубопровод теплообменника 3 выводится в паровой объем 15 КД, а выходной трубопровод 4 через штуцер 5, расположенный на цилиндрической части корпуса КД, соединяется с "холодной" ниткой петли первого контура на всасе ГЦН 6. На выход ном трубопроводе теплообменника устанавливается вентиль 7 для отсечения в режимах пуска и расхолаживания первого контура, когда в КД имеется азотная подушка, На трубопроводе 25впрыска 8 внутри КД перед разбрызгивающимн устройствами 9 устанавливается гидрозатвор 10, выполненный в виде 7-образной трубы того же диаметра., что и трубопровод впрыска.Теплообменник и гидрозатвор работают следующим образом.Пар из парового пространства КД за счет перепада давления, вызванно, го тем, что выход теплообменника подсоединен ко всасу ГЦН, поступает в35 теплообменник, конденсируется, отдавая тепло воде, находящейся на днище КД, и выводится в петлю первого контура.Вода, поступающая в качестве постоянной протеки через трубопровод впрыска, заполняет гидрозатвор, препятствуя проходу пара из парового объема КД, обеспечив тем самым нуж 08ный температурный режим .как трубопровода, так и штуцера подсоединенияк КД.,Одним из вариантов, выполняющихту же роль, что и гидрозатвор, может служйть конструкция трубопровода впрыска, не имеющего опускногоучастка вне корпуса КД. В этом случае штуцер подсоединения к КД будетрасполагаться в цилиндрической части корпуса ниже разбрызгивающего устройства, а трубопровод впрыска внекорпуса будет всегда полным сечением заполнен водой.Использование поверхностного теплообменника для поддержания температурного режима придонного водяногослоя в КД позволит, во-первых, избежать нежелательных температурныхнапряжений в металле корпуса КД и,во-вторых, исключить необходимостьработы дополнительных групп ТЭН длядостижения того же эффекта, учитывая,что ТЭНы имеют срок службы около15 тыс. ч и за весь срок службы КД(30 лет) должны периодически меняться, Кроме того, поддержание всегообъема воды в КД при температуренасыщения дает возможность с большейдостоверностью использовать расчетные данные по динамике КД, посколькуучесть эффект остывания воды в нижней части КД с достаточной точностьюне представляется возможным.Использование гидрозатвора на линии впрыска перед разбрызгивающим устройством улучшает термонапряженное состояние штуцера впрыска КД, т.е. допускается большее количество срабатываний впрыска при переходных режимах, что очень важно, имея в виду стремление использовать АЭСсне только в базовом режиме, но для работы в переменном режиме нагрузок.1017108 Составитель К.КосоуровТехред Ж.Кастелевич Корректор С,Черни Редактор П,Горькова Подписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная, 4 Заказ 8137/4 Тираж 407ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5