Ядерная турбогенераторная установка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССР)5 021 05/ ЕТЕ САНИЕ И ЕНТ НАЯ УСе верфи "Основ атомиз ядерной науки т, 1982, с,178 сходный7сбеньА/ 4аайюl(54)ЯДЕРНАЯ ТУРБОГЕНЕРАТ ТАНО ВКА(57) Сущность изобретения; в е се ядерной турбогенераторно объединены без трубопровод .зона; турбогенератор, насос, к блок биологической защиты. Р генератора, объединенный об рабочим колесом насоса 23, ра руг активной зоны 55 соосно с дином корпуй установки ов активная онденсатор и отор 9 турбощим валом с змещен вокней, Вокруг1831719 5 10 20 25 30 35 40 45 50 ротора 9 турбогенератора соосно с ним расположен трубный конденсатор 35. В прямо- точной активной зоне 55 вырабатывается паровая смесь с содержанием пара 70 О,Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к транспортным ядерным энергетическим установкам далее сокращенно ЯЭУ).Целью изобретения является упрощение конструкции ЯЭУ, повышение ее надежности, уменьшение габаритов и снижение веса.Вся ЯТГУ размещена в корпусе 1. На фундаменте 2, имеющем каналы для прохода охлаждающей воды 3, размещен магнитопровод 4, заключающий в себе статор турбогенератора 5, обмотки возбуждения турбогенератора 6, магнитоизоляционную вставку 7, все изолированные в магнитопроводе 4 мембраной 8. Ротор турбогенератора 9 с магнитоиэоляционными вставками 10, рабочими турбинными лопатками 11, короткозамкнутой пусковой обмоткой типа "беличья клетка", расположенной на внешней стороне ротора турбогенератора 9 напротив статора турбогенератора 5 (на чертеже не показана), прикреплен к валу 12, имеющему канал для прохода воды 13 и опирающемуся на пусковую шаровую опору 14. Вал 12 также опирается на гидростатические подшипники 15 и несет не себе шнек 16, разгрузочный диск 17 с отверстиями расхолаживания 18, в котором размещен поршень 19, подпружиненный пружиной 20. Вал 20, имеющий отверстия расхолаживания 21, отверстия разгрузки 22, также несет на себе рабочее колесо насоса 23,механйческий фильтр 24, расположенный над приемными отверстиями 25. Под разгрузочным диском 17 расположена приемная коробка 26 с отверстиями 27, опирающаяся на напорную коробку 28, к которой изнутри прикреплен направляющий аппарат насоса 29, К корпусу 1 прикреплена плита 30, несущая;- направляющие турбинные лопатки 31,- регулятор давления пара 32 с приводом ЗЗ, имеющий отверстие малого диаметра 34 и отверстие большого диаметра 35,- конденсатор пара 36, состоящий из прямых вертикальный трубок, расположенных по окружности, концентрическим с ротором турбогенератора 9. и разбитых на секции по тракту охлаждающей конденсатор среды,- эжектор 37,которая превращается. в сухой насыщенный пар в теплообменнике подсушки пара 61,смонтированном в блоке биологической защиты 60. 1 ил.- печь дожигания водорода 38,- корзину 39 с магнитоизоляционнойвставкой 40.К корзине 39 присоединены:- клапан 41 с золотником 42, отверстиями 43, 44, 45, 46, 47, золотником 48, растягивающейся пружиной 49 и приводом 50,- регулятор частоты вращения роторатурбогенератора 51 с приводом 52,- цилиндрический экран 53 с отверстиями 54.В цилиндрическом экране 53 при помощи плит 55,56,57 размещена активная зона,состоящая из рабочих каналов кольцевоготипа 58, а также размещена компенсирующая решетка 59, состоящая из двух половинс приводами 60, 61. Над плитой 57 размещен блок биологической защиты 62, в котором смонтирован теплообменник подсушкипара 63. Сверху корпус 1 закрыт крышкой64. Электрогенератор двухполюсный с бесщеточным возбуждением, магнитоизоляционные вставки силуминовые. ЯТГУ работаетследующим образом.1. Исходное состояние,Во внутрь корпуса 1 залита вода высокой чистоты до нижнего коллектора конденсатора 36.:Внутри корпуса 1 создантребуемый вакуум. В клапане 41 отверстия43, 44 закрыты золотником 42, отверстия 46,47 закрыты золотником 48, отверстия 45 открыты. Мощность активной зоны мала.2. Пуск ЯТГУ.В клапане 41 открываются полностьюотверстия 43, В регуляторе давления пара. 32 открывается полностью отверстии малого диаметра 34. К статору турбогенератора5 подводится переменное напряжение отвнешнего источника электроэнергии, которое создает вращающееся магнитное поленад ротором турбогенератора 9, которыйраскручивается до номинальной частотывращения посредством пусковой обмотки.Под поршень 19 разгрузочного диска 17 через отверстия разгрузки 22 вала 12 подаетсявода, Поршень 19 перемещается вверх доупора,. сжимая пружину 20 и разобщая отверстия расхолаживания 18 разгрузочногодиска 17 и отверстия расхолаживания 21вала 12. После этого разгрузочный диск 17воспринимает неуравновешенное осевоеусилие, направленное вниз, изменением зазора относительно верхней поверхности510 15 20 25 30 компенсирует избыточный запас реактив 50 приемной коробки 26. Из кольцевого зазорамежду магнитоп роводом 4 и ротором турбогенератора 9 вода удаляется шнеком 16, аиэ кольцевого зазора между ротором турбогенератора 9 и корзиной 39 вода удаляетсяшнеком 16 и сверлениями в роторе турбогенератора 9, Далее ротор турбогенератора 9вращается не в воде. Проток воды черезсверления ротора турбогенератора 9 охлаждает его при работе ЯТГУ. Выдерживая установленную скорость разогрева ЯТГУ,постепенно увеличивается мощность активной зоны. После достижения заданной величины давления пара, регулятор давленияпара 32 переводится в режим автоматической работы, поддерживая давление парэпостоянным, При температуре пара не нижетемпературы насыщения при заданном давлении пара и при работе эжектора 37, расположенного в самой низкой точкепарового объема, т,е, при наличии перепададавления на печи дожигания водорода 38,регулятор частоты вращения ротора турбогенератора 51 переводится в режим автоматической работы. Отключается внешнийисточник электроэнергии, после чего автоматически открывается регулятор частотывращения ротора турбогенератора 51. Подается питание в обмотки возбуждения турбогенератора 6. Далее к турбогенераторуподключается требуемая электрическая нагрузка с внешним источником электроэнергии, который далее работает в горячемрезерве,3. Работа ЯТГУ. 3Вода через отверстия 27 приемной коробки 26 поступает в рабочее колесо насоса23 и далее - в направляющий аппарат насоса 29, где ее давление увеличивается дорабочего. Далее вода проходит в напорную 4коробку 28, из которой через приемные отверстия 25 и механический фильтр 24 попадает в.канал 13 вода 12. Также иэ напорнойкоробки 28 вода подается на охлаждениемагнитопровода 4 и статора турбогенератора 5 через канал 3 фундамента 2. Из канала13, после фильтра 24, вода подается:- к гидростатическим подшипникам15,- в разгрузочный диск 17 через отверстия разгрузки 22 вала 12,- к клапану 41.Через отверстия 43 клапана 41 водапроходит в кольцевой зазор между корзиной 39 и цилиндрическим экраном 53,. Иэ 5него через отверстия 54 цилиндрическогоэкрана 53 вода поступает без кипения вмежканальное пространство активной зоны, из которого попадает в рабочие каналы58, Нагревшись до температуры насыщения при заданном давлении пара ."снаружи" ядерного горючего рабочих каналов 58, вода из них попадает в,промежугоцный коллектор, образованный цилиндрическим экраном 53 и плитой 55. Иэ промежуточного коллектора вода вновь поступает в рабочие каналы 58, где превращается в пароводяную смесь с паросодержанием 70;4 "внутри" ядерного горючего. Далее пароводяная смесь походит в теплообменник подсушки пара 63, в котором она превращается в сухой насыщенный пар. Пар, давление которого поддерживается пос.оянным регулятором давления пара 32, через регулятор частоты вращения ротора турбогенератора 51 подается на рабочие турбинные лопатки 11, приводя во вращенис ротор турбогенератора 9. Пройдя рабочие турбинные лопатки 11, направляющие турбинные лопатки 31, пар попадает в конденсатор пара 36, в котором конденсируется. Образующийся конденсат поступает к отверстиям 27 приьемной коробки 26. Расход воды в активную зону регулируется клапаном 41. При работе ЯТГУ на мощности в промежуточном коллекторе под плитой 55 температура воды поддерживается на 1-2 градуса ниже температуры насыщения при заданном дав-. лении пара, Компенсирующая решетка 59 ности активной зоны, а также увеличивает ее мощность при снижении температуры воды под плитой 55 и снижает мощность при снижении температуры воды под плитой 55 и снижает мощность активной зоны при увеличении температуры воды под плитой 55. Продукты радиолиза воды, отдаленные от пара в конденсаторе пара 36, эффектором 37 прокачиваются через печь дожигания водорода 38, где они превращаются в воду. 4. Вывод ЯТГУ из действия при исправности внешнего источника электроэнергии.От турбогенератора отключается электрическая нагрузка, кроме внешнего источника электроэнергии. Прекращается ядерная реакция в активной зоне, Снимается питание с обмоток возбуждения турбогенератора 6, закрывается регулятор частоты вращения ротора турбогенератора 51. Внешний источник электроэнергии создает над ротором турбогенератор 9 вращающееся магнитное поле, которое далее вращает его посредством пусковой обмотки, Регулятор давления пара 32 снимается с режима автоматической работы, в нем отверстие малого диаметра 34 остается полностью открытым для прохода пароводяной смеси,Движение воды и пара в ЯТГУ осуществляется как и в случае ее работы на мощности,1831719 ство активной зоны. В рабочих каналах активной зоны 58 ив межканальном пространстве активной зоны вода превращается в пар, В теплообменник подсушки пара 63 пар поступает из рабочих каналов 58 и из межканального пространства активной зоны - через отверстия 46, 47 клапана 41. Из теплообменника подсушки пара 63 пар сбрасывается через отверстие большого диаметра 35 регулятора давления пара 32 в конденсатор пара 36, где он конденсируется. ЯТГУ расхолаживается, Использование ЯТГУ предлагаемой конструкции расширяет область применения ЯЗУ, упрощает их конструкцию, повышает надежность, снижает вес и габариты,Составитель С.МакеевТехред М.Моргентал Корректор О.Густи Редактор М.Коляда Заказ 2552 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 45 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 Пар конденсируется в конденсаторе парэ36, ЯТГУ расхолаживается.5. Вывод ЯТГУ из действия при неисправности внешнего источника электроэнергии. Прекращается ядерная реакция в 5активной зоне. От турбогенератора отключается вся электрическая нагрузка. Послеостановки ротора турбогенератора 9 с рабочим колесом насоса 23, т.е. после снятиязначительных остаточных тепловыделений 10активной зоны, выполняются следующиедействия:- закрывается регулятор частоты вращения ротора турбогенератора 51,- в регуляторе давления пара 32 открывается отверстие большого диаметра 35,благодаря чему сравнивается давление пара под плитой 30, над плитой 30 и над плитой 57, так как после снятия значительныхостаточных тепловыделений активной зоны 20сопротивление пару теплообменника подсушки пара 63 будет невелико.- в клапане 41 золотники 42 и 48 перемещаются вверх, открывая в нем отверстия44, 46, 47, Отверстия 43, 45 остаются открытими. В разгрузочном диске 17 пружина 20перемещает вниз поршень 19, при этом соединяются отверстия расхолаживания 18 и21, Вследствие испарения воды, ее уровеньнад активной зоной начнет понижаться, а 30уровень води под конденсатором пара 36будет увеличиваться. При некоторой разности уровней воды над активной зоной и подконденсатором пара 36, вода будет проходить через отверстия расхолаживания 18 и 3521 в канал 13 вала 12, и через отверстия 44клапана 41 вода будет поступать в рабочиеканалы 58 активной зоны, а через отверстия45 клапана 41 - в межканальное простран-.Формул а изобретения Ядерная турбогенераторная установка, содержащая активную зону, турбогенера-. тор, насос, конденсатор и блок биологической защиты, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции установки, повышения ее надежности, уменьшения габаритов и снижения. веса, активная зона выполнена прямоточной и обьединена без трубопроводов в едином корпусе с турбогенератором, насосом, конденсатором и блоком . биологической защиты, ротор турбогенератора размещен вокруг активной зоны соосно с ней и внутри соосно с ним расположенного трубного конденсатора, причем наоос использован как питательный и охлаждения активной зоны, без протечек перекачиваемой воды за пределы корпуса установки, и навешен на вал ротора турбогенератора, а в блоке биологической защиты смонтирован теплообменник подсушки пара.