ČESKOSLOVENSKÁ SOCIALISTICKÁ R E P U B L I K A
(19)
POPIS VYNALEZU 235407 K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ
(II)
(Bl)
(51) Int. Cl?
G 21 С 15/18 (22) PřihláSeno 02 02 83 (21) (PV 713-83)
ÚŘAD PRO VYNÁLEZY
(Ш)
Zveřejněno 17 09 84
(45)
Vydáno 15 11 86
ÁOBJEVY
(75) Autor vynálezu
SÍKORi 01LIБОН ing., PiUHJL
(54) Gravitační nádrž kontaktně kondenzátorových sprchových systémů jaderných elektráren
Vynález se týká gravitační nádrže kontaktné kondenzátorových sprchových systémů jaderných elektráren. Podstatou vynálezu je nové řeSenl předmětné nádrže, jejíž pasivní funkce umožňuje vytvořeni pasivně fungujícího sprchového systému, a to bez použití objemnějších kolektorů, eventuálně bez rozměrového předimenzování výtokového potrubí. Chráněné řeiení nádrže spočívá v tem, že nádrž je nahoře a uvnitř opatrene jednoduchou veetavbou vytvářející malý iniciační barbotážní prostor, z něhož je přes přepadovou stěnu po vzniku havárie samočinně přepravena část vody do žlabového prostoru, ze kterého odtéká přes plovákový uzávěr a/nebo vertikální smyčku do potrubí zakončeného tryskami. Po skončení iniciačního výtoku vody přebírá funkci sifonové potrubí, jehož prostřednictvím dojde k vyprázdněni celé gravitační nádrže. К výhodám předmětné nádrže patří i jednoduchost nastavení funkčního prahového rozhraní celého sprchového systému v závislosti od velikosti či rychlosti průběhu havárie primárního okruhu jaderné elektrárny, které se nejsnadněji provede pouze změnou pohotové hladiny, tj. přestavením kontrolního přepadu.
235407
235407
2
Vynález se týká gravitační nádrže kontaktní kondenzátorových sprchových systémů jaderných elektráren, jejichž Účelem je rychlé a vysoce spolehlivá snižování pohavarijného tlkku v prostorech, kde je umístěno zařízení primárního okruhu jaderné elektrárny 8 tlakevodním neboli vodovodním reaktorem. Dosavadní gravitační nádrie jaou většinou opatřeny příslušenstvím zajištujícím samočinné zafungování těchto aádrií, která spočívá v intenzivním gravitačním výtoku vody z aádrií záhy po vzniku havarijního stavu uvnitř ochranné obálky, vyvolaného vlivem velké poruchy primárního okruhu a následným silným únikem chladiva reaktoru z celého primárního okruhu do hermetického prostore ochranné obálky. Odpovídající příslušenství je vytvořeno převážně z vypouStěcích uzavíracích rychločinných armatur ovládaných různými indirektními případné direktními aervopohony, eventuálně ze specláInláh'ivypouStécích zařízení využívajících pro svou funkci právě zrniny parametrů, respektive tkaku prostředí v ochranné obálce po vzniku odpovídající havárie. Doposud provedené i navrtané gravitační nádrže s výSe zmíněným příslušenstvím nesplňují úplně významný bezpečnostní aspekt spočívající v preferenci zařízení pracujícího na principu pasivní funkce, což je jejich koncepční nevýhodou. Mimoto existuje návrh sov. pasivního sprchového systému, popsaný v článku "Barbotáim! vakuový systém omezení následků havárií na jaderné elektrárně" v odborném časopisu Atomnaja energija, T.50, vyp. 4, Apr. 1961, str. 259, kde jednoduchá, otevřená gravitační nédri tveří podstatnou část tohoto pasivního systému. Z funkčních důvodů je vSak nezbytná instalace relativně objemného kolektoru mezi sifonovým potrubím a výtokovými tryskami nebo/a značná redundance v průřezu celého výtokového potrubí u tohoto pasivního sprchového systému, což je nevýhodou uvažované otevřené gravitační nádrže. Výše uvedené nevýhody jsou zcela odstraněny u pravoúhle nebo/a válcově provedené gravitační nádrže podle tohoto vynálezu, který spočívá v tom, že gravitační nádrž je nahoře uzavřena a opatřena svisle neúplnou nad pohotovou hladinu vody vyčnívající a nade dnem gravitační nádrže končící přepážkou £ к ní připojenou nižší přepadovou stěnou vymezující vpředu půdorysně malý a svisle mělký iniciační barbotážní prostor a vzadu žlabový prostor, který je napojen spouštěcím potrubím přes plovákový uzávěr a/nebo vertikální smyčku na níže umístěné distribuční potrubí, dále boční a shora zavedenou vstupní trubkou, zakončenou mělko ve vodě ponořeným, ležatým vstupním rozdělovačem paroplynové směsi, jakol i sifonovým potrubím, které je také zapojeno do distribučního potrubí, případně i přepouětěcí trubkou, která je zakončena zaplaveným výstupním .rozdělovačem paroplynové směsi, umístěným ve druhém prostoru níže než gravitační nádrž, která je instalována v prvním prostoru, přičemž při válcové geometrii gravitační nádrie je Slabový prostor, tj. přepadová stěna a přepážka, i ležatý vstupní rozdělovač paroplynové směsi kruhového tvaru. Charakteristikou technické pokrokovosti předmětné nádrie podle tohoto vynálezu jsou tyto její hlavni výhody. Chréméná uzavřená nádrž vůči nádriím s různým vypouStěcím příslušenstvím aktivního typu vykazuje zcela pasivní funkci, čími umožňuje realizaci plně pasivního sprchového systému. Vůči otevřené nádrži sov. pasivního sprchového systému je předmětná nádrž výhodnější v tom, že odstraňuje funkčně konstrukční vazby mezi sumárním průtokovým průřezem výtokových trysek a průřezem, respektive objemem jejich kolektoru a celého výtokového potrubí, které spolu s převýšením sifonového potrubí nad pohotovou hladinou vody určují významné prahové rozhraní mezi zafungováním а nezafungováním celého pasivního sprchového systému v závislosti na velikosti havarijního úniku chladiva reaktoru z primárního okruhu jaderné elektrárny. Další podružné výhody chráněné nádrže spočívají ve funkčním využití i prostoru nad hladinou pohotové zásoby vody. Odstraňuje se v daném případě sice velmi malé, ale přece jen určité riziko znečištování vody prachem a mechanickými nečistotami přes volnou hladinu otevřené gravitační nádrže. Při vhodném konstrukčním řešení, tj. při zdvojení а symetrickém uspořádání přepážek а přepadových stěn i vstupních trubek a vstupních rozdělovačů paroplynové směsi, lze přepážek a přepadových stěn využít i jako výztuh, zachycujících účinek určitého krátkodobě působícího .vnějšího přetlaku zatěžujícího jen odpovídající horní část této uzavřené gravitační nádrže po dobu několika sekund po vzniku havarie.
3
8
580
Na přiloženém výkresu je velni zjednodušené znázorněna gravitační nádrž kontaktná kondenzátorového sprchového aystéou jaderné elektrárny i její principiální umístění v příslušném hermetickém prostoru stavební části jaderné elektrárny. Ha obr. ja schematicky nakceslen svislý příčný řez gravitační nádrží 1, horní partií Šachtové části prvního prostoru JJ| i nejvySSl čéstí druhého prostoru .16. Součástmi gravitační nádrža 1 jsou přepážka 2 a přepadová stěna 2> které spolu vytvářejí žlabový proítor za kterého je dolů vyvedeno přes plovákový uzávěr Ц a/nebo přes vertikální amyčku 2 spouětěcí potrubí které je zaústěno do distribučního potrubí 8, na kterém jsou nainstalovány trysky 2Jž< Přepážka 2 spolu a přední stánou gravitační zásobní nádrže 1, z hlediska sméru vstupu paroplynové směsi, vytváří současně iniciační barbotážní prostor í, va kterém je mtlko pod hladinou pohotové zásoby vody umístěn vstupní rozdělovač 1Д paroplynové směsi, který je napojen na vstupní trubku jejíž vstupní průřez, respektive proatup stěnou gravitační nádrže J. je nad hormím okrajem kontrolního přepadu 17. Dalšími zakreslenými aoučástmi předmětné nádrže jsou sifonové potrubí Ц , které je také zapojeno do distribučního potrubí 8 , již zmíněný nastavitelný kontrolní přepad JL2 se svým uzávěrem J £ a vypouStěcí potrubí 1 2 s vypouSticl armaturou 22.» případně i přepouštěcí trubka Ta ja zakončena výstupním rozdělovačem 12 paroplynové směai umístěným v níie uložená samostatné malé nádobě a vodou nebo výhodně v autonomním vodním podprostoru 2L nádoby 2 2 uzávěru, do níž je zavedeno potrubí 22 uzávěru, které, je-li zakončeno hlavním rozdělovačem 24 paroplynové směsi, spoluvytváří druhý stupeň kontaktní kondenzace páry. Funkce předmétné nádrže a navazujícího zařízení je následující. Během předhavarijnlho provozního stavu je znázorněná zadaná hladina pohotové zásoby vody dána polohou přestavitalnáho kontrolního přepadu 12, který je vždy po správném naplnění, respektive doplnění gravitační nádrže i. Odpojen od vypouStěcího potrubí 12 uzávěrem 18, který je tvořen uzavírací armaturou nebo samočinným odváděčem kondenzátu. Žlabový prostor £ je prázdný, takže plovákový uzávěr uzavírá vstup spouštěcího potrubí 6 a vertikální smyčka 2. která zálohuje nebo nahrazuje plovákový uzávěr Ц , sá vyrovnané vodní hladiny. Normální a prakticky stejný tlak je v prvním prostoru a ve druhém prostoru 1$f i v prostoru nad vodní hladinou v gravitační nádrži 1. Při havarijním stoupání tlaku nejprve v prvním prostoru 12 a poté i ve druhém prostoru 16 dochází к těmto změnám a funkcím předmětného zařízení: uvnitř vstupní trubky 2 a v prvním svislém úseku sifonového potrubí JI klesá hladina a ve vertikální smyčce se v odpovídajícím směru a přibližně atejné. míře rozestupují hladiny vody, a to až do úrovně respektive doby, kdy dojde к průrazu vrstvy vody nad vstupním rozdělovačem 10 paroplynové směsi vzduchem, respektive paroplynovou směsí. Od tohoto okamžiku dojde v barbotážnlm prostoru 1 ke zvýSení hladiny provzdušněné vod*, která začne přepadat přes přepadovou stěnu 2 do žlabového prostoru ve kterém vznikke a začne stoupat vodní hladina. Po samočinném zvednutí se plovákového uzávěru a/nebo naplnění se vertikální smyčky 2 dojde к průtoku vody celým spouštěcím potrubím §. i diatribuěním potrubím jí a k výtoku a rozstřiku vody tryskami 25• Tento transport vody trvá ež do chvíle, kdy zanikne potřebný tlakový spád vyvolávající lokální barbotáš v barbotážnlm prostoru 1, • to vlivem stoupáni tlaku v gravitační nádrži 1 následkem vtoku vzduchu do této nádrže. Vlivem setrvačnosti pohybu vody v distribučním potrubí 8 dojde po vyprázdnění žlabového prostoru £ a následném sednuti plovákového uzávěru H a/nebo druhotném zafungování vertikální smyčky 2t čímš zanikne předchozí intenzívní průtok vody spouštěcím potrubím 6, к nasátí vody a obnově plného průtoku v distribuční* potrubí 8 a v tryskách 25. pomocí sifonového potrubí Ц . Tato druhá a konečná etapa výtoku vody trvá až do okamžiku téměř úplného vyprázdnění gravitační zásobní nádrže 1. V případě potřeby prodloužení první etapy výtoku vody, tj. pro prodloužení průtoku vody spouStěcím potrubím stačí mírně "odvzduSnit" gravitační zásobní nádrž 1 do druhého prostoru li prostřednictvím tenké přepouStěci trubky a zaplaveného výstupního rozdělovače 12 paroplynové směsi, který, jak je zobrazeno, může být instalován ve vymezeném vodním podprostoru 2 1 nádoby 2 2 uzávěru. Tato nádoba 22 uzávěru spolu s potrubím 22 uzávěru a hlavním rozdělovačem 21 paroplynové směsi vytváří druhý stupeň kontaktní kondenzace páry, které ale nesouvisí s funkcí předmětné gravitační nádrže 1 a proto není nutné jeho funkci, která je navíc zcela primitivní, popisovat.
235407 4 Při tzv. malých haváriích, při nichž tlak v prvním prostoru XI se zvětšuje málo a pozvolna dojde v odpovídajícím okamžiku jen ke slabá barbotáži v barbotážním prostoru Д a voda se nedostane přes přepadovou stěnu a tedy к výše popsaným funkcím příslušných zařízení nedojde. Po snížení tlaku v prvním, prostoru Ц> na normální hodnotu zůstane nad hladinou vody v gravitační zásobní nádrži mírný přetlak, který je omezen převýšením vstupní trubky 2 nad úrovní pohotová hladiny, připadni hloubkou ponoření výstupního rozdělovače paroplynová směsi ve vodním podprostoru 21. Po eventuálním odtoku malá části vody vstupní trubkou 2 nutno gravitační nádrž J, náležitě doplnit na úroveň kontrolního přepadu 17. což je vidy spojeno s jejím úplným odtlkkováním. Z provozního hlediska je výhodné dispozičně umístit všechny ovládací prvky, k nimi náleží uzávěr J£ a vypouštěcí armatura 2&t jakož 1 přišlu íné měřící přístroje do druhého prostoru 1&. Neopominutelnou provozní výhodou gravitační nádrže J. je jednoduchost nastavení jejího funkčního prahového rozhraní, které ae nejsnad. něji dá měnit výškovým přestavením kontrolního přepadu JJ, fcímž se mění výška hladiny pohotové zásoby vody, a tedy i velikost převýšeni přepadová stány 2 aad touto hladinou. Předběžné úvahy o konkrétním návrhu předmětné nádrže byly vázány na aplikaci dvoustupňového vodního kondensátoru páry u havarijních lokalizačních systémů jaderná elektrárny se dvěma vodovodními reaktory o elektrickém výkonu 2x440 ЮГ, kde objem pohotové záaoby vody pro první tj. sprchový stupeň jednoho kontaktního kondenzátoru byl uvalován do 800 m^.
FilOllH
V I I Í H Z U
Gravitační nádrž konstantně kondenzátorových sprchových systémů jaderných elektráren, která je účelně provedena v pravoúhlé nebo/a válcové geometrii a naplněna pohotovou zásobou upravená chladicí vody, vyznačená tím, že je nahoře uzavřena a opatřena svisle neúplnou nad pohotovou hladinu vody vyčnívající a nade dnem gravitační nádrže (1) končící přepážkou (2) а к ní připojenou nižlí přepadovou stěnou (3) vymezující vpředu půdorysně malý a svisle mělký iniciační barbotážní prostor (4) a vzadu žlabový prostor (5), který je napojen spouštěcím potrubím (6) přes plovákový uzávěr (14) a/nebo vertikální smyčku (7) na níže umístěné distribuční potrubí (8), dále bočně s shora zavedou vstupní trubkou (9), zakončenou mělko ve vodě ponořeným ležatým vstupním rozdělovačem (10) paroplynové směsi, jakoi 1 sifonovým potrubím (11), které je také zapojeno do distribučního potrubí (8), případně 1 přepouštěcí trubkou (12), která je zakončena zaplaveným výstupním rozdělovačem (13) paroplynové směsi umístěným ve druhém protoru (16) níže než gravitační nádrž (1), která je instalována v prvním prostoru (15), přičemž při válcové geometrii gravltsčnl nádrže (1) je žlabový prostor (5), tvořený přepadovou stěnou (3) a přepážkou (2), i leiatý vstupní rozdělovač (10) paroplynové směsi, kruhového tvaru.
1 výkres
235407
