система ограничения последствий аварии на атомной электростанции

Формула изобретения

СИСТЕМА ОГРАНИЧЕНИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИИ НА АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, включающая расположенную внутри реакторного помещения спринклерную установку, соединенную напорным трубопроводом с размещенными вне реакторного помещения насосом спринклерной воды, соединенным всасывающим трубопроводом с приямком сбора воды реакторного помещения через теплообменник охлаждения спринклерной воды, включенный во внереакторный замкнутый контур охлаждения, содержащий охладитель и насос охлаждающей воды, отличающаяся тем, что система снабжена замкнутым контуром низкокипящей жидкости, содержащим последовательно установленные турбину, конденсатор, насос, обратный клапан и теплообменник-испаритель, расположенный в приямке сбора воды реакторного помещения, причем насосы спринклерной воды, охлаждающей воды и низкокипящей жидкости имеют общий привод от турбины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано на АЭС в качестве системы ограничения последствий аварии, связанной с разгерметизацией первого контура реакторной установки.

Известна система ограничения последствий аварии, в которой при разгерметизации первого контура предусмотрено снижение давления внутри реакторного помещения водой, перекачиваемой на спринклерную установку насосом с электроприводом, снабженным электроэнергией от специально предусмотренной для этого дизельной электростанции [1]. Недостатком такого решения является то, что для снижения давления требуется автономный источник электроэнергии, надежность которого зависит от надежности запуска и работы дизеля, надежности электрических сетей, автоматики и блокировок.

Известна также система, использующая энергию остаточного тепловыделения останавливаемого реактора, вырабатывающего пар, который приводит в действие насос, подающий воду в реактор [2]. Недостатком этого изобретения является то, что оно предусматривает охлаждение только реактора и не обеспечивает снижение давления в реакторном помещении при разгерметизации первого контура, а также не решает вопрос отвода тепла к конечному поглотителю.

Целью изобретения является повышение надежности эксплуатации и ограничение последствий аварии на АЭС, что обеспечивается отводом остаточного тепловыделения аварийного реактора без внешних источников энергии.

В системе ограничения последствий аварии на атомной электростанции, содержащей реакторное помещение с реактором, его первым контуром, спринклерной установкой и приямком для сбора воды, а также содержащей вне реакторного помещения замкнутый контур с охладителем, насосом охлаждающей воды, конденсатором низкокипящей жидкости, теплообменником охлаждения спринклерной воды, с всасывающим и напорным трубопроводами, турбиной с насосом низкокипящей жидкости и насосом спринклерной воды, в приямке для сбора воды в реакторном помещении установлен теплообменник-испаритель, выход которого соединен подводящим трубопроводом с турбиной, а вход соединен отводящим трубопроводом с установленным на нем насосом низкокипящей жидкости и обратным клапаном с конденсатором низкокипящей жидкости, одновременно приямок сбора воды соединен всасывающим трубопроводом с насосом спринклерной воды, напорный водовод которого подключен к спринклерному устройству внутри реакторного помещения.

Насос спринклерной воды, насос охлаждающей воды и насос низкокипящей жидкости имеют общий привод от турбины.

Система ограничения последствий аварии на атомной электростанции содержит реакторное помещение 1 с реактором 2, его первым контуром 3 и приямком 4 для сбора воды. В приямке 4 для сбора воды в реакторном помещении 1 установлен теплообменник-испаритель 5, выход которого соединен подводящим трубопроводом 6 с турбиной 7, а вход соединен отводящим трубопроводом 8 с установленным на нем насосом 9 низкокипящей жидкости и обратным клапаном 10, с конденсатором 11 низкокипящей жидкости, одновременно приямок 4 сбора воды соединен всасывающим трубопроводом 12 с насосом 13 спринклерной воды, напорный водовод 14 которого подключен к спринклерному устройству 15 внутри реакторного помещения 1. Система содержит также размещенные вне реакторного помещения теплообменник 16 охлаждения спринклерной воды, насос 17 охлаждающей воды и охладитель 18.

Снижение давления в герметичном помещении происходит следующим образом. В нормальном режиме работы атомной электростанции в реакторном помещении 1 поддерживается температура воздуха в пределах +60^оС при атмосферном давлении. Приямок сбора воды 4 свободен от воды, теплообменник-испаритель 5 находится в воздухе, а низкокипящая жидкость в нем (например фреон-20 с нормальной температурой кипения +61^оС) в состоянии покоя. При разгерметизации реакторного контура 3 происходит истечение воды из трубопроводов и реактора 2, где она имела температуру около 300^оС при давлении 13 МПа. Истечение сопровождается образованием пара и повышением давления внутри реакторного помещения 1 до нескольких атмосфер. Истекающая вода с температурой 100-130^оС (при избыточном давлении) заполняет приямок 4, размещенный в нем теплообменник-испаритель 5 оказывается в среде горячей воды, в результате чего он совместно с находящейся в нем низкокипящей жидкостью нагревается, давление жидкости поднимается и она начинает перемещаться по трубопроводу 6 в турбину 7, где тепловая энергия, полученная в теплообменнике-испарителе, преобразуется в механическую, вращая ротор турбины. Образовавшийся в турбине отработанный пар низкокипящей жидкости поступает в конденсатор 11, конденсируется и насосом 9, рабочее колесо которого вращается совместно с ротором турбины 7, возвращается в теплообменник-испаритель 5. Для исключения обратного тока жидкости в начальный период режима на отводящем трубопроводе 8 установлен обратный клапан 10. Одновременно вращение ротора турбины 7 передается на рабочее колесо насоса 13 скринклерной воды и рабочее колесо насоса 17 охлаждающей воды, в результате чего насос 13 спринклерной воды по всасывающему трубопроводу 12 забирает горячую воду из приямка 4, прокачивает через теплообменник 16 охлаждения сприклерной воды, где она охлаждается и подаетcя по напорному водоводу 14 на спринклерную установку 15. Струи воды, истекающие из спринклерной установки, конденсируют пар, образовавшийся в реакторном помещении 1, и аккумулируют в себе тепловыделения реактора. После чего вода возвращается в приямок 4. Благодаря этому происходит снижение давления в герметичном помещении 1. Вращение рабочего колеса насоса 17 охлаждающей воды обеспечивает забор из охладителя 18 и подачу воды на конденсатор 11 низкокипящей жидкости и теплообменник 16 охлаждения спринклерной воды, в которых вода аккумулирует тепло, поступающее от пара низкокипящей жидкости при ее конденсации, и от спринклерной воды и передает его по отводящему трубопроводу в охладитель 18, где тепло передается конечному поглотителю.

Данное изобретение обеспечивает отвод остаточного тепловыделения реактора без внешних источников энергии, теплоотвод начинается сразу с момента разгерметизации реакторного контура без использования каких-либо приборов. Мощность теплоотвода саморегулируется в зависимости от мощности тепловыделения.