Барботажное устройство для конденсации пара из паровоздушной смеси при аварии на атомной электростанции

Барботажное устройство для конденсации пара из паровоздушной смеси при аварии на атомной электростанции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. БАРБОТАЖНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНДЕНСАЦИИ ПАРА ИЗ ПАРОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ПРИ АВАРИИ НА АТОМНОЙ ЭЖКТРОСТАНЦИИ , содержащее заполненный водой бассейн, пароподводящий канал и окрз жающую его под водой перегородку , нижний конец которой образует зазор с дном бассейна, отличающееся тем, что, с целью повышения зффективности и надежности работы барботажного устройства и снижения капитальных -затрат на его сооружение , на выходе из пароподводящего канала установлена пластина, образующая с. кромкой канала щель тэк, что нижний конец перегородки расположен ниже этой щели. 2. Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что, с целью исключения возможности гидроудара в пароподводящем канале, пластина установлена с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае (11) А

151) ф G 21 С 9/00

®pp g %!)Qlf % Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3485751/18-25 (22) 02.09.82 (46) 07.02.88. Бюл. У 5 (72) А.М.Букринский, В.В.Антошин, В.Н.Антропов, Е.A.Áàáåíêî, М.В.Кузнецов, В.В.Глушко и В.Е.цербаков (53) 621.039..5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 919519, кл. G 21 С 9/00, 1980.

Патент Франции К 2254972, кл. С 21 С 9/00, опублик. 1973. (54)(57) 1. БАРБОТА КНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ КОНДЕНСАЦИИ ПАРА ИЗ ПАРОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ПРИ АВАРИИ НА АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, содержащее заполненный водой бассейн, пароподводящий канал и окружающую его под водой перегородку, нижний конец которой образует зазор с дном бассейна, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности и надежности работы барботажного устройства и снижения капитальных -затрат на его соору:кение, на выходе из пароподводящего канала установлена пластина, образующая с кромкой канала щель так, что нижний конец перегородки расположен ниже этой щели.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью исключения возможности гидроудара в пароподводящем канале, пластина установлена с возможностью перемещения Я вдоль вертикальной оси.

1О6ООВЗ

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к защитным оболочкам АЭС, и может быть использовано в качестве устройства для кон5 денсации пара при аварии с потерей теплоносителя главного циркуляционного контура реактора АЭС.

Известно барботажное устройство для конденсации пара из паровоздушной смеси при аварии на АЭС, включающее заполненный водой бассейн, выполненный в виде системы лотков, и пароподводящие каналы щелевой формы, соединяющие бассейн с помещением, )5 в котором возможна разгерметизация реакторного контура. Образующийся в аварийном помещении пар перемешивается с находящимся там воздухом, и образовавшаяся паровоздушная смесь 2Q по пароподводящим каналам поступает под уровень воды бассейна и барботирует через слой воды. Пар при этом конденсируется, нагревая воду, а воздух поступает в пространство над 25 уровнем воды бассейна.

Гидравлическое сопротивление такого устройства должно быть небольшим, так как его увеличение приводит к возрастанию давления в аварийном помещении и повышению затрат на обес-. печение необходимой прочности последнего. Для обеспечения невысокого гидравлического сопротивления устройства величина заглубления пароподводящих каналов небольшая.

В то же время, глубина бассейна не может существенно превышать величину заглубления каналов, так как при увеличении расстояния между ниж- 40 ней кромкой канала и дном бассейна, во-первых, у дна бассейна образуется застойная зона, вода в которой принимает слабое участие в процессе барботажной конденсации и используется 45 неэффективно, а во-вторых, в конце аварийного истечения теплоносителя, когда в пароподводящие каналы поступает практически чистый пар с малым расходом, работа устройства становит-5О ся неустойчивой и сопровождается периодическим проникновением воды. бассейна в пароподводящие каналы и возникновением в пароподводящих каналах гидравлических ударов, создающих зна- 55 чительные динамические нагрузки на каналы и стены бассейна и опасные с точки зрения их прочности и плотности.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является барботажное устройство для конденсации пара из паровоздушной смеси при аварии на атомной электростанции, содержащее заполненный водой бассейн, пароподводящий канал и окружающую его под водой перегородку, нижний конец которой образует зазор с дном бассейна. Каналы под уровнем воды окружены перегородками, выполненными в виде эжекторов, обеспечивающих принудительную циркуляцию воды в бассейне с целью ликвидации застойных эон и повышения, тем самым, эффективности иепользования воды.

Устройство работает аналогично описанному выше и обладает теми же недостатками за исключением образования застойных зон у дна бассейна, ограничивающими сокращение площади бассейна за счет увеличения его глубины, а следовательно, не позволяющими сни-. зить металлоемкость устройства и капитальные затраты на его сооружение.

Кроме того, при работе эжекторов предложенной конструкции нагревшаяся после конденсации пара вода выходит через зазор .между нижним краем зжектора и дном бассейна, а затем в результате естественной конвекции поднимается вверх и может снова поступать в эжектор. С другой стороны, движущая сила принудительной циркуляции, создаваемая эжектором, направл6на против усилия, возникающего за счет разности плотностей горячей воды с пузырями пара и воздуха внутри перегородки и сравнительно холодной воды вне ее. Поэтому при снижении эжекционного эффекта из-за уменьшения расхода подводимой к каналам паровоздушной смеси в конце аварийного истечения должен возникнуть застой циркуляции. Оба эти обстоятельства вызывают резкое снижение эффективности конденсации и проскок несконденсировавшегося пара и тем самым приводят к снижению надежности и эффективности работы всего устройства в целом.

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности работы барботажного устройства и снижение капитальных затрат на его сооружение.

Поставленная цель достигается тем, что в известном барботажном устройстве для конденсации пара из паровоз:-1060053

45 душной смеси при аварии на атомной электростанции, содержащем заполненный водой бассейн, пароподводящий канал и окружающую его под водой пе5 регородку, нижний конец которой образует зазор с дном бассейна, на выходе из пароподводящего канала установлена пластина, образующая с кромкой канала щель так, что нижний конец 10 перегородки расположен ниже этой щели.

Кроме того, с целью исключения воз-. можности гидроудара в пароподводящем канале, пластина установлена с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси.

Установка пластины обеспечивает . поворот потЬка паровоздушной смеси и его поджатие перед входом в воду. В ре-20 зультате неустойчивая работа устройства начинается при значительно меньших расходах паровоздушной смеси, чем в случае полностью открытого выхода из пароподводящего канала. Вода бассейна в это время уже достаточно прогрета и вероятность возникновения гидравлических ударов в пароподводящем канале, их амплитуда и время воздействия на конструкцию существенно снижаются.

На.чертеже схематически изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Устройство включает в себя заполненный водой бассейн 1, пароподводя35 щий канал 2 и окружающую .его под водой перегородку 3, нижний край которой образует с дном бассейна 1 кольцевой зазор 4. Верхний конец паропод- водящего канала 2 соединен с аварийным помещением (на чертеже не изображено), а напротив нижнего перпендикулярно оси канала 2 расположена пластина 5, для обеспечений возможности перемещения пластины 5 вдоль вертикальной оси крепление пластины

5 может осуществляться, например, с помощью свободно скользящей вдоль канала 2 насадки 6 с прорезями 7 для выхода паровоздушной смеси. К нижнему торцу насадки 6 крепится пластина

5, а на ее боковой поверхности расположены вертикальные прорези 8, через которые проходят прикрепленные к каналу 2 пальцы 9, выполняющие

55 . роль фиксаторов нижнего положения пластины 5. Длина прорезей 8 такова, что в своем верхнем положении пласти- на 5 упирается в нижнюю кромку канала 2.

Предлагаемое устройство рассчитано на все аварии с истечением теплоносителя главного циркуляционного контура реактора А3С и работает следующим образом. Во время аварии образовавшаяся в аварийном помещении паровоздушная- смесь поступает в пароподводящий канал 2 и, поворачивая на угол, близкий к 90, выходит в щель между нижним краем канала 2 и пластиной 5. Здесь происходит контакт паровоздушной смеси с водой, при котором пар конденсируется, нагревая воду, оставшиеся воздушные пузыри поднимаются по зазору 10 между каналом

2 и перегородкой 3, образуя динамический двухфазный слой, и покидают водяной объем, скапливаясь под потолком бассейна 1. В результате этого возникает разность гидростатических напоров столба сравнительно холодной воды с внешней стороны перегородки 3 и столба горячей воды с пузырями пара и воздуха в зазоре 10. Возникшая. pasность гидростатических .напоров вызывает естественную циркуляцию воды в бассейне 1 с подъемным движением внутри перегородки 3 и опускным вне ее. В результате к месту конденсации пара начинает непрерывно поступать холодная вода из нижней части бассейна 1, а вода, нагретая после конденсации, поднимается по кольцевому за-. зору 10 и, переливаясь через верхний край перегородки 3, поступает в верхнюю часть бассейна 1, где и остается как более горячая.- Таким образом, при любом расходе паровоздушной сме- си исключается подвод уже нагретой воды к месту конденсации пара, и снижения эффективности конденсации не может произойти, пока не будет пол-:: ностью израсходована тепловая емкость воды.

Расход естественной циркуляции, возникающей в бассейне 1 при работе устройства, определяется расходом подводимой паровоздушной смеси. При

I увеличении расхода смеси, во-первых, увеличивается разность между температурой воды в зазоре 10 и вне перегородки 3, а во-вторых, увеличивается объемное паро- и воздухосодержание динамического двухфазного слоя в зазоре 10. Все это,приводит к возрастанию разности плотностей среды вне

1060053 перегородки 3 и в зазоре 10, а следовательно, к увеличению полезного . напора и расхода естественной цирку- . ляции. Таким образом, предлагаемое устройство обладает саморегулированием естественной циркуляции в бассейне 1, обеспечивающим соответствие темпа подвода холодной воды к месту конденсации.,пара имеющемуся расходу паровоздушной смеси.

В конце аварийного истечения, когда концентрация воздуха в паровоздуш-. ной смеси и ее расход снижаются до границы устойчивой работы устройства, вода иэ бассейна 1 начинает периодически проникать в пароподводящий канал 2. Однако поскольку за счет установки пластины 5 граница устойчивой работы устройства смещена в сторону значительно меньших расходов, вода в бассейне 1 в это время уже достаточно прогрета, следовательно, амплитуда гидравлических ударов, а также время их воздействия на конст- 25 рукцию значительно снижены по cpasнению с теми конструкциями, у которых выход из пароподводящего канала полностью открыт в бассейн,.

В случае установки пластины 5 с воэможностью свободного перемещения ее вдоль вертикальной оси работа устройства до наступления неустойчивого режима ничем не отличается от описанной выие, При появлении неустойчивости, когда вода иэ бассейна 1 начинает .перемещаться внутрь пароподводящего канала 2, пластина 5 увлека-, ется втекамарпи в канал 2 потоком и, перемещаясь в верхнее положение, ло- 4О жктся на кромку канала 2, препятствуя тем самым проникновению большого количества воды в канал 2 и возникновению в нем гидравлического удара.

После перекрытия пластиной 5 выходного среза канала 2 попавшее в нее небольшое количество воды быстро прогревается за счет конденсации, вновь поступающая в канал 2 паровоздушная смесь отжимает пластину 5 в нижнее положение и выбрасывает эту воду обратно в бассейн 1, после чего процесс повторяется вновь с некоторой периодичностью.

Гидравлическое сопротивление устройства зависит от величины заглубления пароподводящего канала 2 и при величине заглубления в пределах 1 м

t не превышает. гидравлического сопро тивления известных устройств. В то же время, площадь бассейна 1 может быть значительно сокращена за счет увеличения его глубины (до 10 м и более в зависимости от мощности реактора), и металлоемкость устройства, а также капитальные затраты на его сооружение значительно сокращены.

Кроме того, в конструкции устройства надежно цредотвращается возникновение гидравлических ударов и связанных с ними динамических нагрузок во всех возможных режимах работы устройства.

Дополнительный положительный эффект от применения изобретения заключается в том, что перегородка 3 не несет практически никаких нагрузок, а служит лишь для организации естественной циркуляции в бассейне 1. Поэтому она может быть изготовлена из неметаллического материала, например пластмассы.

l060053

Техред И.Дидык Корректор М.Максимишинец

Редактор H.Ñèëüíÿãèíà

Тираж 395 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 744

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4