ČESKOSLOVENSKA SOCIALISTICKÁ R E P U B L I K A
( 1» )
POPIS VYNALEZU 257070 K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ
(ID
(BI)
(SI) Int. Cl.4 (22) Přihlášeno 21 08 86
G 21 С 15/16
(21) PV 6134-86.В
(40) ÚFTAD PRO VYNÁLEZY
Zveřejněno 17 09 87
(45) Vydáno 16 01 89
A OBJEVY
(75) Autor vynálezu
SÝKORA DALIBOR ing., SÝKOROVA ILONA ing., PRAHA
(54) Náhradní zařízení havarijního zaplavování a dlouhodobého nízkotlakého dochlazování tlakovodního jaderného reaktoru
Předložené technické řešení je určeno u bloků W E R 440, V-230, pro nahrazeni a u bloků W E R 1 000 pro zálohování funkce jak tlakových hydroakumulátorů, tak zejména havarijních nízkotlakých čerpadel a výměníků havarijního dochlazování tělesového typu. Náhladní zařízení sestává z havarijního vysokotlakého čerpadla, z části jeho výtlačného potrubí na jejímž konci je trojcestná armatura, z vysokotlakého potrubí spojujícího druhý výstup trojcestné armatury s hnací tryskou injektoru, z injektoru uloženého v zásobě chladiva, z nízkotlakého potrubí opatřeného na konci zpětnou armaturou, které propojuje výstup injektoru s primárním okruhem, jakož i z ponorného výměníku havarijního dochlazování, který,je umístěn pod vtokovým otvorem v části zásoby chladiva vymezené tenkostěnným pláštěm' ponorného výměníku. Systém využívá velkou čerpací energii havarijního vysokotlakého čerpadla, za které se při samočinném přestavení trojcestné armatury po vzniku velkého úniku chladiva z primárního okruhu zařazuje injektor, který funguje jako transformátor parametrů havarijního vysokotlakého čerpadla. Použití ponorného výměníku a jeho účelné umístění chrání ocelovou vystélku bazénu před teplotně napěíovým přetížením a tím i před ztrátou její těsnosti po havárii.
257070
3 257070
Vynález se týká n á h r a d n í h o zařízeni havarijního zaplavování a dlouhodobého d o o h l a z o v á n í tlakovodniho
jaderného reaktoru a řeší problematiku
zejména u jaderných e l e k t r á r e n s reaktory W E R vat tento n á h r a d n í b e z p e č n o s t n í
D o s a v a d n í novodobé
systém
zaplavování a d l o u h o d o b é h o n í z k o t l a k é h o
jaderných reaktorů
sestávají v p o d s t a t ě
jednak z h a v a r i j n í c h nízkotlakých čerpadel a výměníků havarijního
tělesového
typu, které
zajištují
bezpečnosti realizo-
1 000.
jednak
a k u m u l á t o r ů , které zabezpečují rychlé opětovné zaplavení reaktoru po m a x i m á l n í havárii,
nízkotlakého
jaderné
440, V-230, přičemž poskytuje možnosti
jakožto záložní i u reaktorů W E R
zařízení havarijního
v á n i tlakovodních neboli v o d o v o d n í c h
zvyšování
dochlazoz hydro-
projektové
dochlazováni
spolehlivý dlouhodobý odvod tepla generovaného
i v odstaveném
reaktoru.
Koncepční technickou nevýhodou d o s a v a d n í c h z havarijních nízkotlakých
systémů sestavených z h y d r o a k u m u l á t o r ů ,
čerpadel a z tělesových v ý m ě n í k ů havarijního d o c h l a z o v á n i j e
skuteč-
nost, že nejsou vhodné pro dodatečnou realizaci, nebot uvažovaná m o d e r n i z a c e bloků W E R V _ 2 3 0 , vyvolává
rozsáhlou rekonstrukci, d l o u h o d o b o u odstávku, velké dodatečné
náklady a vysokou
spotřebu společensky
Výše uvedená nevýhoda
nutné práce u všech p ř í s l u š n ý c h
je podstatně
podle
dochlazováni
tohoto vynálezu, který spočívá v tom, že systém
tlakého čerpadla napojeného
tlakovodniho
druhý výstup trojcestné
armatury
výhodně v pohotové h a v a r i j n í zásobě chladiva, zpětnou armaturou, které propojuje
chladiva vymezené
který
armatura,
tenkostěnným
vysokotlakého
je zařízením
s primárním
jakož i z p o n o r n é h o v ý m ě n í k u
havarijní-
zásoby
těmito jeho
technickými
za havarijní vysokotlaké č e r p a d l o dochází к účelné blízké p a r a m e t r ů m havarijního
s čistě pasivní
soustrojí odpovídá spolehlivosti
nízkotlakého
funkcí, takže spolehlivost
funkce už dříve rozběhnutého
funkce
havarijního
čerpadla.
Havarijní vysokotlaké
čerpadlo se tak stává zařízením d v o u ú č e l o v ý m s podstatně
v y u ž i t í m , nebot vedle dosavadního
tlaké, kdy je únik chladiva
zajištuje
spolu
s injektorem
z primárního okruhu n e k o m p e n z o v a t e l n ý ,
ním okruhu n e u d r ž i t e l n ý . Podstatně
zvětšeným
zabezpečování v y s o k o t l a k ý c h h a v a r i j n í c h režimů, kdy
únik chladiva reaktoru k o m p e n z o v a t e l n ý ,
je
i havarijní režimy
a tedy vysoký tlak v
zvětšený počáteční vtok chladiva do téměř
nízkoprimár-
vyprázdněného
reaktoru,
jakož i zvětšený trvalý p o h a v a r i j n í průtok chladiva reaktorem potlačují
a přehřev
jaderného paliva, tak i následný var chladiva v aktivní
dlohodobého
uloženého
z nízkotlakého potrubí opatřeného na konci
zařízení je dána zejména
injektoru
jeho parametrů, a to na parametry
tohoto čerpacího
potrubí
z injektoru
pláštěm.
zapojení
č e p a d l a . Přitom injektor
vysoko-
z části
výstup injektoru s primárním okruhem, například
Pokrokovost p ř e d m ě t n é h o náhradního
transformaci
z vysokotlakého
je umístěn pod v t o k o v ý m otvorem v části pohotové havarijní
v ý h o d a m i : po samočinném
havarijní-
reaktoru
z havarijního
s hnací tryskou xnjektkru,
potrubím nebo s v y s o k o t l a k o v ý m i kolektory p a r o g e n e r á t o r u , ho dochlazováni,
systému
jaderného
sestává v podstatě
elektráren.
sacím potrubím na pohotovou havarijní zásobu chladiva,
jeho výtlačného potrubí na jejímž konci je trojcestná propojujícího
jaderných
zmenšena u p ř e d l o ž e n é h o náhradního
ho zaplavování a d l o u h o d o b é h o nízkotlakého
440,
investiční
jak
obnažení
zóně reaktoru během
jeho
dochlazováni.
Přechod z v y s o k o t l a k é h o
havarijního doplňování chladiva na následné nízkotlaké
zaplavování a d l o u h o d o b é dochlazováni trojcestné armatury, která n e v y v o l á v á riziko výpadku
funguje
reaktoru
je umožněn pouhým samočinným
jako hydraulická v ý h y b k a . T a t o změna h a v a r i j n í c h
režimů
zajištěného napájení e l e k t r i c k o u e n e r g i í , které m ů ž e vznikat
záběrových proudů právě v době spouštěni h a v a r i j n í c h n í z k o t l a k ý c h
Hlavní přídavné zařízení, kterým je jedno nebo vícestupňový duché a p r a k t i c k y nevyžaduje zásobě chladiva,
opětovné
přestavením
žádnou údržbu. Umístěním
injektor,
je velice
injektoru přímo v p o h o t o v é
přičemž potřebná dvojice
jedno-
havarijní
jejíž bazén je součástí h e r m e t i c k é h o prostoru reaktorovny, nevzniká
instalování nových h e r m e t i c k ý c h potrubních průchodek,
vlivem
čerpadel.
potřeba
svislých
3 volných p o t r u b n í c h p r ů c h o d e k
257070
je současně využita
jako nezbytné odvzdušňovací o t v o r y
bazénu
p o h o t o v é havarijní zásoby chladiva. Preferováním ponorného typu u v ý m ě n í k u havarijního
dochla-
zování a jeho umístěním v tenkostěnném plášti
pohoto-
v é havarijní
instalovaném pod vtokovým otvorem bazénu
zásoby chladiva, dochází к úspoře tlakového tělesa tohoto .tepelného v ý m ě n í k u '
a zejména к tepelnému odlehčeni veškeré těsnicí ocelové v ý s t é l k y bazénu, což znamená, se podstatně
zlepšují provozní podmínky bazénu, a tím snižuje roziko ztráty
jeho
že
těsnosti
projektové havárii b l o k u . •
Kladným rysem náhradního systému je i skutečnost,
že k o m b i n a c e čerpadla a injektoru
už byla i v reaktorové
technice plně osvojena, a to pro celou generaci varných
reaktorů, kde se navíc
jedná o trvalý provoz injektoru, o dopravu tlakové vody s teplotou
na m e z i sytosti a řádově větší dopravovaná m n o ž s t v í
Jako příklad konkrétního řešení náhradního ném výkresu
znázorněno
chladiva.
zařízení podle tohoto vynálezu je na
jeho použiti u bloku W E R
440, V__230. Schematicky
ze tří
přísluš-
zakreslených
je prostor, kde jsou umístěny především parogenerátory J^ hlavní c i r k u l a č n í
2 a primární potrubí
přilože-
je nakreslena
ná část svislého řezu budovou reaktoru neboli reaktorovnou. Na nejvyšším podlaží
jaderných
čerpadla
3 i už n e z a k r e s l e n é hlavní uzavírací armatury, které při uzavření
oddě-
lují znázorněnou část jedné ze šesti smyček primárního okruhu od reaktoru, který už též n e n í na obr.
znázorněn.
Na nižším neboli p r o s t ř e d n í m p o d l a ž í je vytvořen v o d o t ě s n ý prostor či b a z é n , ve kterém 3 chemicky upravené vody, která v y t v á ř í pohotovou havarijní zásobu JJ5 chladiva
je uloženo 800 m
reaktoru. Oba zmíněné
stavební prostory
jsou součástí tlakově pojištěné
části
reaktorovay,
což je vyznačeno silnější čarou. Propojení obou prostorů vytváří v t o k o v ý o t v o r 2Q a volné průchodky
lj). Na nejnižším podlaží
je prostor netlakový, ve kterém jsou umístěna m i m o
zařízení i havarijní v y s o k o t l a k á čerpadla Část sací roury
2_1 symbolizuje hlavní
4,
"spotřebič" pohotové havarijní zásoby ^
k t e r ý m je už neznázorněný havarijní sprchový systém. Každé havarijní v y s o k o t l a k é 4^ je prostřednictvím
sacího potrubí 6 napojeno na pohotovou havarijní
a zároveň prostřednictvím
3. Novým
1JL je napojeno nízkotlaké potrubí
П ) injektoru
11.
12_, ve kterém jsou před
zaústěním do primárního p'otrubí
a/nebo do v y s o k o t l a k ý c h kolektorů
a/nebo přímo do už n e z a k r e s l e n é h o
reaktoru umístěny zpětné armatury j^. Součástí
ho systému je též p o n o r n ý výměník 16_ h a v a r i j n í h o d o c h l a z o v á n í , 1_8 chladicí vody a obklopen tenkostěným pláštěm j_7, s nímž havarijní
zásobě JJ> chladiva pod vtokovým otvorem
Zakreslena
jeho
1^4 parogenerátoru náhradní-
který je připojen na potrubí
je společně umístěn v
pohotové
20.
je i část p r i m á r n í h o potrubí 3^ s m í s t e m velké poruchy v jiné smyčce
ho okruhu, a to za účelem znázornění n e k o m p e n z o v a t e l n é h o nými šipkami. К popisu
zaříze-
která je instalována ve v ý t l a č n é m potrubí ]_. J e j í druhý v ý s t u p
je prostřednictvím v y s o k o t l a k é h o potrubí 9_ spojen s hnací tryskou
Na výstup injektoru
chladiva,
čerpadlo
zásobu 1 S chladiva
výtlačného potrubí ]_ zapojeno do primárního potrubí
ním je trojcestná armatura
jiná
která jsou p o h á n ě n a elektromotory 5,.
úniku chladiva v y z n a č e n é h o
funkce nutno předeslat, že ža normálního provozu
primárnízvlně-
je v p r i m á r n í m
okruhu
vysoký tlak a havarijní vysokotlaké čerpadlo 4 je v klidu. Při vzniku obvykle či nejprve malé netěsnosti dochází к m a l é m u úniku chladiva havarijního
z primárního potrubí 3,
signálu spustí havarijní vysokotlaké čerpadlo
z pohotové havarijní
zásoby
po kterém se od
které začne dopravovat
sacím potrubím £ a výtlačným potrubím 1_ do primárního
3, čímž se nahrazuje únik a v primárním okruhu se udržuje vysoký tlak. Při této malé protéká chladivo trojcestnou
armaturou £ p ř í m o . К vlastní funkci p ř e d m ě t n é h o
různě
poruchy.
V nastalém havarijním
režimu s v e l k ý m únikem chladiva už nestačí havarijní
čerpadlo £ nahrazovat únik chladiva a ve v y p r a z d ň u j í c í m tlak.
potrubí poruše
náhradního
systému dochází až po vzniku velké poruchy, která vznikne bud náhle, nebo v důsledku rychlého růstu malé
chladivo
vysokotlaké
se primárním okruhu začne
klesat
257070
4
Od zadané hodnoty snižujícího se tlaku se samočinně přestaví trojcestná armatura
8,
čímž se výtlak havarijního doplňovacího čerpadla Ji zavede vysokotlakým potrubím 9 do hnací trysky
injektoru 1Л. Po stoupnutí tlaku chladiva na výstupu z injektoru 1Д nad tlak v
porušeném primárním okruhu dojde při samočinném otevřeni zpětných armatur
к intenzivnímu
průtoku chladiva nízkotlakým potrubím 12^ a ke vtoku hnacího i'prisávaného chladiva z pohotové havarijní zásoby JL5 do primárního okruhu.
Protože množství chladiva prisávaného injektorem 1Л může být několikanásobně větší než množství chladiva dodávané samotným havarijním vysokotlakým čerpadlem 4^ může být zajištěno, potřebné podstatné zkrácení doby opětovného zaplavování reaktoru, jakož i několikanásobné zvětšení průtoku chladiva při následujícím režimu dlouhodobého dochlazování. Při znázorněném nízkotlakém havarijním dochlazování reaktoru vytéká horké chladivo z roztrženého primárního potrubí 3,
stéká po podlaze ke vtokovému otvoru 20^, kterým se vrací do bazénu pohotové havarij-
ní zásoby JJ5 chladiva, přičemž se ochlazuje při průtoku ponorným výměníkem Ы dochlazování, který je připojen na potrubí
havarijního
chladicí vody a opatřen tenkostenným pláštěm
17 a spolu s ním instalován pod vtokovým otvorem 2 0^.
Ochlazené chladivo se dostává jak к sacímu potrubí 6 havarijního vysokotlakého 4^, tak i ke vstupu do injektoru 1_1 a rovněž k ústi sací roury 21 havarijního systému. Mezi vtokový otvor
čerpadla
sprchového
havarijního dochlazování bude vložen
a ponorný výměník
už neznázorněný rozlivný žlab pro zrnvnomernění průtoku chladiva ponorným výměníkem 2j5 dochlazování, u kterého bude v případě potřeby teplosměnná plocha opatřena na vnějším povrchu žebry. Funkce tenkostenného pláště 1_7 spočívá jednak v úpravě a intenzifikaci průtoku ochlazovaného chladiva ponorným výměníkem _1£ havarijního dochlazování, jednak v zabránění kontaktu horkého chladiva s povrchem bazénu pohotové havarijní zásoby 15 chladiva.
Výše popsané náhradní zařízeni havarijního zaplavováni a dlouhodobého nízkotlakého dochlazování tlakovodního jaderného reaktoru lez účelně realizovat jako systém záložní i u bloků s reaktory W E R
1 000, neboE i u nich je pohotová havarijní zásoba chladiva uložena v bazéno-
vém stavebním prostoru. Náhradní zařízení by u bloků W E R
1 000 překrývalo funkci stávajících
havarijních nízkotlakých čerpadel a tím by v odpovídající míře dále zvyšovalo jadernou bezpečnost těchto moderních bloků.
PŘEDMĚT
V Y N Á I, E Z U
1. Náhradní zařízení havarijního zaplavování a dlouhodobého nízkotlakého
dochlazování
tlakovodního jaderného reaktoru, vyznačený tím, že sestává z havarijního vysokotlakého čerpadla (4) napojeného sacím potrubím výtlačního ptorubí
(6) na pohotovou havarijní zásobu
(7), na jejímž konci jě trojcestná armatura
(9) propojujícího druhý výntup trojcestné armatury z injektoru potrubí
(8) s hnací tryskou
(11) uloženého výhodně v pohotové havarijní zásobe
(12) opatřeného na konci zpětnou armaturou
(1), jakož i z ponorného výměníku
je umístěn pod vtokovým otvorem tonkoaténným pláštěm
(10) injektoru
(3), nebo s vysokotlakými kolektory
(16) havarijního dochlazování, který
(20) v části pohotové havarijní
zásoby
(15) chladiva vymezené
(17).
2. Náhradní zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že trojcestná armatura dvěma uzavíracími
(11),
(15) chladiva, z nízkotlakého
(13), které propojuje výstup injektoru
( U ) s primárním okruhem, například s primárním potrubím (14) parogenerátoru
(15) chladiva, г části jeho (8), z vysokótlakého potrubí
(íi) je tvořena
armaturami.
3. Náhradní zařízeni podle bodu 1, vyznačený tím, že pro vtok chladiva z pohotové havarijní zásoby
(15) chladiva do vysokotlakých kolektorů
(10) parogenerátoru
hrdel pro odvzdušňování primární strany parogenrátoru
(1) je využito
zvětšených
(1).
4. Náhradní zařízení podle bodu ], vyznačené tím, že teplosměnná plocha ponorného výměníku (16) havarijního dochlazování je na straně ochlazovaného chladiva opatřena žebry. 1 výkres
257070
