ČESKOSLOVENSKA SOCIALISTICKÁ R E P U B L I K A (1»)
POPIS VYNALEZU 265 650 К AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ
( 5 1 ) Int.
FEDERÁLNÍ ÚŘAD PRO VYNÄLEZY
(22)
Přihlášeno 14 07 88
(21)
PV 5086-88.Z
(40)
Zveřejněno 11 04 89
(BI)
Ol)
Á13) Cl.4
G 21 D 1/00
(45) Vydáno 15 12 89
(75) Autor vynálezu
KRHOUNEK VLADIMÍR ing., PRAHA
(54) Zařízeni odluhu vody druhého okruhu jaderných elektráren typu W E R
(57) Zařízení podle předloženého řešení sestává z výměníku tepla odluhu prvního stupně, škrticího ventilu, výměníku tepla odluhu druhého stupně a filtrů odluhu, které jsou z hlediska průtoku vody odluhu z parogenerátoru do filtrů odluhu spojeny га sebou. Úkolem obou výměníků tepla je postupně ochladit vodu odluhu, odebíranou z parogenerátoru, z teploty nasyceni v parogenerátoru na teplotu 43,4 °C, při které se provádí její úprava ve filtrech odluhu. Teplo odebrané vodě odluhu je s minimálními ztrátami předáváno napájecí vodě, jejíž průtok je u výměníku tepla odluhu prvního stupně paralelní s průtokem vysokotlakým ohřívákem napájecí vody a u výměníku tepla odluhu druhého stupně paralelní s průtokem napájecí vody kaskádou nízkotlakých ohříváků napájecí vody.
265650
2
Vynález se týká zařízení odluhu vody druhého okruhu jaderných elektráren typu W E R . Teplovýměnný povrch parogenerátorů jaderných elektráren s bloky typu W E R je tvořen trubkami z austenitické nerezavějící oceli, která má vysokou odolnost proti korozi. Odolnost proti korozi se snižuje napětím materiálu a zejména přítomností chloridů. Ve vodě prvního okruhu je koncentrace chloridů zanedbatelná, ale ve druhém okruhu může v důsledku varu dosahovat nebezpečných hodnot, nebot jen malé množství chloridů přechází do páry. Chloridy se do vody druhého okruhu dostávají převážně netěsnostmi z vody chladicího okruhu kondenzátoru. К udržení koncentrace chloridů i jiných příměsí v parogenerátoru na určité úrovni se provádí odluhování vody druhého okruhu. Dosud se odluhování vody druhého okruhu jaderných elektráren typu W E R provádí následujícím způsobem. Voda v objemu určeném pro odluhování se odvádí z parogenerátoru do expandéru, kde se část vody odpaří. Pára se odvede do deaerátoru, zbylá voda přes regenerační teplovýměník a dochlazovač na filtry odluhu. Po úpravě se voda z filtrů odvádí přes regenerační teplovýměník před první nízkotlaký ohřívák napájecí vody. V současné době se na jaderných elektrárnách tímto způsobem provádí odluhování 0,5 % objemu páry, odváděné к turbíně, což znamená, že v parogenerátoru je koncentrace chloridů cca 200krát vyšší než v napájecí vodě. Odluhování tohoto objemu vody má zajistit, aby koncentrace chloridů nepřesáhla 1 mg/kg u starších bloků a 0,5 mg/kg u bloků novějších. Při vzniku varu ve štěrbinách oxidované vrstvy na trubkách nebo v místech dotyku trubek s distanční mřížkou se však může koncentrace chloridů lokálně několikanásobně zvětšit tak, že v těchto místech dochází až k depasivaci materiálu a vzniku bodové koroze. Tato koroze pak může být příčinou proděravění trubek. Vzniklými netěsnostmi pak proudí do druhého okruhu radioaktivní voda z prvního okruhu, což způsobuje provozní potíže např. filtry na linii odluhu je třeba považovat za radioaktivní. Pokud radioaktivita vody v parogenerátoru nepřesáhne povolenou mez, provádí se kontrola hermetičnosti trubek během každoročního odstaveni reaktoru za účelem výměny paliva, poškozené trubky je třeba zaslepit, čímž se zmenšuje teplosměnný povrch parogenerátoru. Aby mohl být při Celé době plánovaného provozu bloku, uvažuje se cca 30 let jeho výkon stoprocentní, musí se parogenerátory projektovat s dostatečnou rezervou teplosměnného povrchu, představující 20-25 % jeho nominální hodnoty. Přesto může za současného stavu z uvedených příčin dojit к nutnosti výměny celého parogenerátoru již v době, kdy nebyla vyčerpána životnost reaktoru, viz jaderná elektrárna Bruno Leuschner - NDR, což vede к velkým materiálním nákladům. Přitom se již dnes provádějí výzkumné práce s cílem zvýšit životnost jaderných elektráren, z čehož plyne, že při současných parametrech prováděného odluhu a norem čistoty vody nebude možno prodlužovat dobu provozu jaderné elektrárny bez výměny parogenerátorů. Zvyšování objemu vody, odebírané к odluhování podle stávajícího způsobu naproti tomu podstatně snižuje výkon celého bloku jaderné elektrárny.
Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení odluhu vody druhého okruhu jaderných elektráren typu W E R podle vyriálezu, jehož podstata spočívá v tom, že к vysokotlakému ohříváku napájecí vody je paralelně připojen výměník tepla odluhu prvního stupně, jehož první vstup je spojen s parogenerátorem a první výstup je přes škrticí ventil spojen s druhým vstupem výměníku tepla odluhu druhého stupně, jehož druhý výstup je spojen se vstupem iontovýměnných filtrů odluhu. Výstup iontovýměnných filtrů odluhu je napojen na vstup prvního nízkotlakého ohříváku napájecí vody. Uspořádání odluhu vody druhého okruhu jaderných elektráren typu W E R podle vynálezu má následující výhody. Je umožněno podstatné zvýšení objemu odluhované vody při zanedbatelném snížení výkonu celého bloku jaderné elektrárny. Při uvažovaném množství odluhované vody v objemu 160 kg/sec přibližně 10 % objemu páry, odváděné к turbíně, se podle provedených výpočtů, výroba elektrické energie zmenší pouze o 0,18 %. Koncentrace chloridů a ostatních rozpuštěných příměsí ve vodě druhého okruhu bude jen
3
265650
llkrát vyšší než v napájecí vodě, což při současně prováděné 100% očistě kondenzátu, která je plánována u každého bloku W E R - 1 000 umožní udržet koncentraci chloridů v parogenerátoru pod hodnotou 0,05 mg/kg. Tato koncentrace prodlouží životnost parogenerátoru tak, že ani při prodloužené životnosti celého bloku nebude nutno měnit parogenerátory. Podstatně se sníží radioaktivita vody druhého okruhu v parogenerátoru a na filtrech odluhu. I při větším poškození kondenzátoru a proniknutí vody s větším obsahem chlóru do druhého okruhu dojde к rychlejšímu snížení koncentrace chlóru v parogenerátoru. Dále bude možné snížit zásobu teplosměnného povrchu v parogenerátoru, čímž dojde к úsporám drahé austenitické oceli. Uspořádání odluhu vody druhého okruhu jaderných elektráren typu W E R podle vynálezu je patrné z připojeného výkresu, na kterém je schematicky znázorněn druhý okruh jaderné elektrárny typu W E R . První vstup 141 výměníku tepla 1_4 odluhu prvního stupně je připojen ke třetímu výstupu 015 parogenerátoru a jeho první výstup 142 je připojen přes škrticí ventil 3J> ke druhému vstupu 163 výměníku tepla JL6 odluhu druhého stupně. Druhý vstup 143 výměníku tepla 14 je spojen s druhým vstupem 133 vysokotlakého ohříváku JH napájecí vody, druhý výstup 144 výměníku tepla JL4 je spojen s druhým výstupem 134 vysokotlakého ohříváku 1J. Druhý výstup 164 výměníku tepla JLJ5 je připojen na vstup filtrů odluhu 17_r jejichž výstup je připojen na první vstup 101 prvního nízkotlakého ohříváku 10. Funkce zařízení odluhu vody druhého okruhu jaderných elektráren typu W E R podle vynálezu je následující. Třetím výstupem 015 je voda odluhu odebírána z parogenerátoru 1. a prvním vstupem 141 postupuje do výměníku tepla 1_4 odluhu prvního stupně, kde se ochladí z teploty nasycení v parogenerátoru JL na teplotu 190 °C. Teplo se předává napájecí vodě, vstupující do výměníku tepla 3^4 druhým vstupem 143 z napáječky 1^2. Napájecí voda, jejíž entalpie se zvýší o 23 kJ/kg, pak odchází druhým výstupem 144 do parogenerátoru prostřednictvím jeho druhého vstupu 013. Ochlazená voda odluhu pak prvním výstupem 142 odchází přes škrticí ventil lij druhým vstupem 163 do výměníku tepla 3^6 odluhu druhého stupně, kde se dále ochladí ze 190 °C na teplotu 43,4 °C, při které mohou pracovat ionexové filtry odluhu 17, kam ochlazená voda odluhu odchází druhým výstupem 164• Ochlazeni ve výměníku tepla JJ5 se provádí vodou, přiváděnou z výstupu napáječky prvním vstupem 161. Tato voda se ve výměníku 162 do odplyňovafie П. a odtud rech odluhu Г7, je odváděna z váku ^0 napájecí vody zpět do
tepla ohřeje na teplotu 185 °C a je odváděna prvním výstupem pak do druhého okruhu elektrárny. Voda odluhu, upravená ve filtfiltrů odluhu Г7 na první vstup 101 prvního nízkotlakého ohřídruhého okruhu.
Řešení odluhu vody druhého okruhu podle vynálezu je možné aplikovat u všech projektovaných a rozestavěných jaderných elektráren typu W E R . U stávajících jaderných elektráren je možné provést příslušné úpravy odluhu při plánovaných odstávkách.
P Ř E D M Ě T
V Y N A L E Z U
Zařízení odluhu vody druhého okruhu jaderných elektráren typu W E R , sestávající z výměníku tepla odluhu prvního stupně, škrticího ventilu, výměníku tepla odluhu druhého stupně a filtrů odluhu, vyznačující se tím, že první vstup (141) výměníku (14) tepla odluhu prvního stupně je spojen se třetím výstupem (015) parogenerátoru (1), první výstup (142) výměníku (14) tepla odluhu prvního stupně je přes škrticí ventil (15) spojen s druhým vstupem (163) výměníku (16) tepla odluhu druhého stupně, jehož druhý výstup (164) je připojen na vstup filtrů (17) odluhu, jejichž výstup je připojen к prvnímu vstupu (101) prvního nízkotlakého ohříváku (10) napájecí vody, zatímco druhý vstup (143) výměníku (14) tepla odluhu prvního stupně je společně s druhým vstupem (133) vysokotlakého ohříváku (13) napájecí vody připojen k vý-
265650
4
stupu napáječky (12), druhý výstup (144) výměníku (14) tepla odluhu prvního stupně je společně s druhým výstupem (134) vysokotlakého ohříváku (13) napájecí vody připojen ke druhému vstupu (013) parogenerátoru (1) a první vstup (161) výměníku (16) tepla odluhu druhého stupně je připojen к výstupu napáječky
(9) a první výstup (162) výměníku (16) tepla odluhu druhého
stupně je připojen ke vstupu odplyňovače (11). 1 výkre
2(>T> fôO
Ш - 1
