Атомная станция

(54) АТОМНАЯ (57) Сущность атомная станц ного ядерного куляцией тепло СТАНЦИЯ иэобретия, состоя еактора с носителя ния:.предложена щая из водо-водястественной цир- теплообменников Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано для снабжения теплом и электроэнергией небольших населенных пунктов,Цель изобретения - повышение безопасности и обеспечение длительной работы без обслуживания при постоянстве. электрической мощности независимо от колебаний нагрузки в системе теплоснабжения.Для достижения указанной цели предложена атомная станция, содержащая первый контур, заключенный в защитный корпус и состоящий из водо-водяного ядерного реактора с естественной циркуляцией теплоносителя и теплообменников первого - второго контура, второй промежуточный ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ И(5 б) Атомная тес.24 - 25.Что такоелоснабжения.Э нергоатомизд хника за рубежом, М 5, 1 АСТ - атомные станции Под ред. О,Б,Самойлова ат, 1989, с.7-9. 43, 50,О 704, 6 21 С 150 первого-второго контура, выполненных в виде термоэлектрических генераторов, реактор и термоэлектрические генераторы заключены в защитный корпус, заполненный теплоносителем второго промежуточного контура, и третьего контура теплоснабжения, причем параллельно контуру теплоснабжения на холодной нитке промежуточного контура подключен контур отвода избыточного тепла, включающий теплообменник отвода избыточного тепла и воздушный теплообменник, соединенный по второй стороне с атмосферой. При этом теплоносителем контура отвода избыточного тепла является теплоноситель с температурой насыщения равной температуре возвратной воды второго контура на номийальном режиме, 1 з.п. ф-лы, 1 ил. контур и третий контур теплоснабжения, причем защитный корпус заполнен теплоносителем второго контура, теплообменники первого - второго контура выполнены в аиде термоэлектрических генераторов, а параллельно контуру теплоснабжения подключен контур отвода избыточного тепла, включающий теплообменник отвода избыточного тепла, расположенный на холодной нитке промежуточного контура и воздушный теплообменник, соединенный по второй стороне с атмосферой.Кроме этого, предложено использовать а качестве теплоносителя контура отвода избыточного тепла кипящий теплоноситель с температурой насыщения равной температуре возвратной воды второго контура на обменник 10 расположен вне герметичного номинальном режиме. бокса 7 и охлаждается, например, атмосКонтур отвода избыточного тепла по- ферным воздухом. Стержни регулирования зволит снимать избыточную тепловую на расположены в верхней части корпуса регрузку при колебаниях(суточных, сезонных) 5 актора и предназначены для пуска и останонагрузки у потребителя, что обеспечивает ва реактора.однорежимную работу ядерного реактора, Устройство работает следующим обракроме того обеспечивает отвода тепла от зом.Теплоотактивнойзоны 1 естественной реактора в аварийных ситуациях, Т,овве- циркуляцией водяного теплоносителя пердение этого контура позволит обеспечить 10 ваго контура стемпературой 320 С переда- постоянство тепловой мощности реактора ется к горячим спаям ТЭГ 4. Охлажденный и, следовательно, электрической мощности на 15-20 Степлоноситель возвращается на станции. В качестве теплоносителя этого . вход в активную зону 1. Генерация электриконтура можно использовать различные ческой энергии происходитвследствиеразспирты или воду при пониженном давлении. "5 ности температур, поддерживаемой между В этом случае при уменьшении мощности теплоносителями первого и второго конту- потребляемой в системе теплоснабжения ра. Схема циркуляции теплоносителя в ТЭГах (третьем контуре) повысится температура организована по типу трубки Фильда, горя- возвратной воды второго контура, что при- чийтеплоносительтечетвнутри, а холодный ведет к возникновению кипения теплоноси возвращается по внешней полости, Для уптеля контура отвода избыточного тепла и рощения чертежа внутрикорпусные устройпереносутепласпаромввоздушныйтепло- ства на фигуре не показаны. Схема обменник. При этом, чем меньФе мощность циркуляции теплоносителя первого контура отводится в третьем контуре, тем интенсив- аналогична общепринятой схеме "труба в нее кипение, выше паросодержаниеи пере трубе". Непреобразованная в электриченос тепла теплоносителем контура отвода скую энергию часть тепла отводится от хоизбыточного тепла. Это позволит реализо- лодных спаев ТЭГ 4 водяным вать режим саморегулирования в этом кон-теплоносителем второго контура с температуре, также как и во всей станции, турой 90-95 С и эа счет естественной цирНа чертеже показана принципиальная 30 куляции поступает в теплообменник схема станции, где 1 - активная зона, 2 - системы теплоснабжения 6. Охлажденный прочный корпус,З - страховочный корпус,4 на 5-10 С теплоноситель возвращается к - термоэмиссионный генератор (ТЭГ), 5 - холодным спаям ТЭГ 4, Подача тепла потреэащитный корпус, 6 - теплообменник систе- бителям от теплообменника системы тепломы теплоснабжения, 7 - герметичный бокс, 35 .снабжения 6 осуществляется теплоноси - стержни регулирования,9-теплообйен- .телем третьего контура с давлением 3-4 ник отвода избыточного тепла, 10 - воздуФ-кг/см с температурой на линии теплоснабный теплообменник. жения 85 С и на возвратной 55 С, КонтурПервый контур, т,е, активная зона 1, отвода избыточного тепла,также, с естесттеплоноситель вода, заключены в прочный 40 венной циркуляцией, включаеттеплообменкорпус 2, рассчитанный на рабочее давле- ник отвода избыточного тепла 9, ние 200 кг/см, прочный корпус в свою оче- установленный на холодной нитке второго редь за исключением теплопередающих контура за теплообменником 6, и воздушповерхностей ТЭГ, окружен страховочным ный теплообменник 10, Изменение доли корпусом 3, рассчитанным для случая раз тепла, передаваемой этим контуром, осущегерметизации прочного корпуса на давле- ствляется регулированием расхода теплоние 50 кг/см. Полость между корпусами 2 носителя через теплообменники 9 и 10, или иЗзаполнена газом(азотом)сдавлением 1 (и) расхода воздуха через теплообменник кг/см и служит в качестве тепловой изоля, например, изменением положения зации реактораВесь первый контур с ТЭГ 4 50 слонки в воздушном тракте теплообменнираэмещен в защитном корпусе 5, заполнен- ка 10. Более целесообразным является ном водой промежуточного второго контура использование в этом контуре кипящего с давлением 2 кг/см, и выдерживающего теплоносителя с температурой насыщения давление 15 кг/см на случай разгерметиза- равной температуре возвратной воды втоции корпусов 2 и 3, За теплообменником 55 рого контура на номинальном режиме. В системы теплоснабжения 6 установлен теп- качестве конкретного теплоносителя для лообменник отвода избыточного тепла, ко- контура отвода избыточного тепла рассматторый вместе с воздушным теплообмен- ривался спирт, например, этиловый с темпе- ником 10 составляет автономный контур от- ратурой кипения 78 С. Теплоносителем вода избыточноготепла. Воздущныйтепло- может быть и вода, при этом давление вконтуре должно быть ниже атмосферного, В этом случае пои уменьшении мощности потребляемой системой теплоснабжения (третьим контуром) повысится температура возвратной воды второго контура, что при ведет к возникновению кипения теплоносителя в контуре отвода избыточного тепла и переносу тепла с паром в теплообменник 10. При этом, чем меньше мощность отводится в третьем контуре, тем интенсивнее 10 кипение, выше паросодержание и перенос тепла теплоносителем в этом контуре. Это решение позволит реализовать режим саморегулирования в этом контуре.Все параметры станции рассчитывают ся, исходя иэ следующих требований; температура воды у потребителя 85. С,6 электрическая мощность - 100 кВт, тепловая мощность - 3 мВт,Таким образом, контур работает посто янно и позволяет обеспечить потребителя 100 О электрической мощности, в том числе и в летнее время, когда потребление тепла практически отсутствует, а электроэнергия необходима, Что касается аварийных ситу аций в третьем контуре то такая схема позволит отводить тепло и в этой ситуации, Введение контура отвода избыточного тепла совместно со схемой организации первого и второго контуров позволит создать 30 саморегулируемую станцию с высокой степенью безопасности, т,е. поддерживается однорежимный режим работы ядерного реактора при неизбежных изменениях (суточных, сезонньх) нагрузки в системе 35 теплоснабжения, а также для отвода тепла от реактора в аварийных ситуациях и обеспечения независимой выработки электроэнергии при отключении или выходе из строя разветвленного третьего контура. В сочетании с отсутствием подвижных частей этим решением практически достигается необслуживаемость атомной станции.Формула изобретения 1, Атомная станция, включающая первый контур, состоящий из водоводяного ядерного реактора с естественной циркуляцией теплоносителя и теплообменников, второго промежуточного контура и контура теплоснабжения, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения безопасности и обеспечения длительной работы без обслуживания при постоянстве электрической мощности независимо от колебаний нагрузки в системе теплоснабжения, первый контур заключен в защитный корпус, заполненный теплоносителем второго контура, теплообменники первого-.второго контуров выполнены в виде термоэлектрических генераторов и расположены внутри защитного корпуса, а параллельно контуру теплоснабжения подключен контур отвода избыточйого тепла, включающий теплообменник отвода избыточного тепла, расположенный на холодной нитке промежуточного контура, и воздушный теплообменник, соединенный по второй стороне с атмосферой., 2, Станция по п,1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что теплоносителем контура отвода избыточного тепла является кипящий тепло- носитель с температурой насыщения, равной температуре возвратной воды второго контура на номинальном режиме,.Стенина Т Корректор Л.Пилипенко Редак Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 з 1079 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5