Способ и система управления газовой системой и ядерная реакторная установка

Способ и система управления газовой системой и ядерная реакторная установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области ядерной энергетики и ядерных реакторных установок, в частности, к ядерным реакторным установкам с жидкометаллическими теплоносителями. В то же время настоящее изобретение также может применяться и в реакторных установках различного рода, не являющихся ядерными.

Уровень техники

Одной из основных проблем ядерных реакторных установок с жидкометаллическими теплоносителями является коррозия конструкционных материалов, из которых выполнен реактор. Для предотвращения коррозии может применяться метод формирования защитных оксидных покрытий, от целостности которых зависит коррозионная стойкость материалов, из которых выполнен реактор, например, стали.

Отметим, что указанная проблема также может появляться как в ядерных реакторных установках с теплоносителями, не являющимися жидкометаллическими, так и в реакторных установках, не являющихся ядерными. Хотя настоящее изобретение описано по отношению к ядерным реакторным установкам с жидкометаллическими теплоносителями, оно также может применяться как в ядерных реакторных установках с теплоносителями, не являющимися жидкометаллическими, так и в реакторных установках, не являющихся ядерными.

Для формирования оксидных пленок может применяться кислород. В патенте RU 2246561 (опубликован 20.02.2005) раскрыт способ увеличения концентрации кислорода в теплоносителе путем ввода (эжекции) газообразного кислорода непосредственно в теплоноситель или подачи кислорода на поверхность теплоносителя, например, в газовую камеру около теплоносителя - в последнем случае кислород будет проникать в теплоноситель путем диффундирования. Ввиду того, что железо, хром и другие компоненты конструкционных материалов имеют большее химическое сродство к кислороду, чем компоненты теплоносителя, такие как свинец и/или висмут, кислород, введенный в жидкометаллический теплоноситель в виде оксидов компонентов теплоносителя, будет окислять компоненты конструкционных материалов и при соответствующей концентрации кислорода образовывать защитные оксидные пленки на поверхности стенок реактора. Для обеспечения такого эффекта концентрация кислорода в теплоносителе должна поддерживаться в соответствующих пределах, зависящих от конструкции реактора и использованных в ней конструкционных материалов, а также от вида и состава теплоносителя.

В том случае, если концентрация кислорода в теплоносителе будет иметь чрезмерно высокое значение, может начаться кислородная коррозия конструкционных материалов, что приводит к снижению срока эксплуатации реактора, появлению риска протечки теплоносителя, повышенному накоплению в теплоносителе твердофазных отложений и т.п. Для снижения чрезмерно высокой концентрации кислорода в теплоносителе, к которой могла привести, например, разгерметизация реактора и проникновение внутрь него атмосферного воздуха или выполнения регламентных работ, в ходе которых было допущено чрезмерное повышение концентрации кислорода в теплоносителе, или для проведения очистки теплоносителя возможно использовать газообразный водород, вводимый в теплоноситель. Подобное решение и устройство для его реализации представлены в патенте RU 2247435 (опубликован 27.02.2005). В этом патенте описан способ, при котором водород подается в объем около теплоносителя (в частности, над поверхностью теплоносителя) и далее из объема вводится (эжектируется) в теплоноситель.

При вводе в теплоноситель водорода концентрация кислорода снижается вследствие взаимодействия кислорода с водородом и образования паров воды. В том случае, если концентрация кислорода в теплоносителе принимает чрезмерно низкое значение, а это может произойти как вследствие чрезмерного объема водорода, введенного в теплоноситель, так и диффундирования компонентов конструкционных материалов в теплоноситель и их взаимодействия с растворенным в теплоносителе кислородом, может произойти растворение защитных оксидных покрытий, что резко усилит коррозию конструкционных материалов реактора компонентами теплоносителя. Для предотвращения коррозии и повышения концентрации кислорода вновь могут быть использованы вышеуказанные способ и устройство по патенту RU 2246561.

Таким образом, для надлежащего регулирования концентрации кислорода достаточно применения двух способов, в частности, повышения концентрации в теплоносителе кислорода и повышения концентрации в теплоносителе водорода, при котором концентрация кислорода в теплоносителе снижается. Однако для устройств, реализующих эти способы, известных из уровня техники, характерна проблема, заключающаяся в возможности совместного выполнения этих способов, что приводит, с одной стороны, к невозможности изменения концентрации кислорода в таком совместном режиме осуществления способов, а значит к сохранению риска коррозии конструкционных материалов реактора, а с другой стороны, одновременное наполнение объема около теплоносителя в реакторе кислородом и водородом приводит к образованию гремучего газа (смеси газообразных кислорода и водорода). Гремучий газ имеет склонность к быстрому сгоранию и детонации (взрыву) с образованием воды. Для запуска реакции достаточно небольшой искры с энергией менее 20 микроджоулей.

Ввиду того, что в теплоносителе происходит ядерная реакция с выделением большого количества энергии, в объем около теплоносителя, заполненный гремучим газом, могут вылетать продукты радиоактивного распада (ионы, элементарные частицы, фотоны), обладающее энергией существенно большей, чем необходимо для запуска реакции сгорания гремучего газа, находящегося, к тому же, при повышенных температурах и часто при повышенном давлении. В таких условиях наблюдается значительная взрывоопасность гремучего газа, а поскольку гремучий газ может образовываться внутри реактора, то реализация этого риска может привести к его разгерметизации и выносу радиоактивных веществ из реактора во внешнюю среду и/или к повреждению оборудования реактора, расположенного в объеме около теплоносителя, где может образоваться гремучий газ, или в теплоносителе или газовой системе за счет переноса ударной волны теплоносителем и/или газом в газовой системе. Таким образом, недостатки уровня техники приводят к снижению безопасности и сроков эксплуатации реакторных установок, в которых для регулирования концентрации кислорода в теплоносителе и, тем самым, обеспечения коррозионной стойкости реактора применяются газообразные кислород и водород.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа и устройства регулирования концентрации водорода и/или кислорода в реакторной установке, в частности, в теплоносителе ядерной реакторной установки, не имеющих недостатков, присущих уровню техники. В частности, задачей настоящего изобретения предотвращение формирования гремучего газа (смеси газообразных водорода и кислорода) в реакторе. В связи с этим перед изобретением стоит задача предотвращения одновременной подачи кислорода и водорода из газовой системы в реактор в объем около теплоносителя. Дополнительной задачей настоящего изобретения является предотвращение подачи кислорода из газовой системы в реактор в объем около теплоносителя, в котором находится водород, а также предотвращение подачи водорода из газовой системы в реактор в объем около теплоносителя, в котором находится кислород.

Задача настоящего изобретения решается с помощью способа управления газовой системой, предназначенного для обеспечения подачи из газовой системы в реактор газа, содержащего кислород, и газа, содержащего водород. Указанный способ имеет следующие шаги: перед подачей газа, содержащего кислород, проверяют, подают ли и/или прекратили ли подачу в реактор газа, содержащего водород, и/или прекращают подачу газа, содержащего водород; подают газ, содержащий кислород, в том случае, если в реактор не подают газ, содержащий водород; перед подачей газа, содержащего водород, проверяют, подают ли и/или прекратили ли подачу в реактор газа, содержащего кислород, и/или прекращают подачу газа, содержащего кислород; подают газ, содержащий водород, в том случае, если в реактор не подают газ, содержащий кислород.

Перед подачей в реактор газа, содержащего водород, в некоторых вариантах осуществления могут проверять содержание в газе в реакторе кислорода и/или выводить из реактора имеющийся в нем газ и/или подавать в реактор газ, не содержащий кислород и/или нейтральный к водороду и/или уменьшающий содержание кислорода. Газ, выводимый из реактора, предпочтительно пропускают через реакционную камеру, в которой осуществляют химическое связывание содержащегося в газе кислорода.

Кроме того, перед подачей в реактор газа, содержащего кислород, в некоторых вариантах осуществления могут проверять содержание в газе в реакторе водорода и/или выводить из реактора имеющийся в нем газ и/или подавать в реактор газ, не содержащий водород и/или нейтральный к кислороду и/или уменьшающий содержание водорода. Газ, выводимый из реактора, предпочтительно пропускают через реакционную камеру, в которой осуществляют химическое связывание содержащегося в газе водорода.

Задачу настоящего изобретения также решает способ регулирования концентрации кислорода и/или водорода в теплоносителе реакторной установки, имеющей в своем составе реактор, теплоноситель, размещенный в реакторе, газовую систему, имеющую выход в реактор в объем около теплоносителя, устройство ввода газа в теплоноситель (например, диспергатор), установленныое частично в теплоносителе и частично в объеме около теплоносителя и выполненное с возможностью подачи газа из объема около теплоносителя в теплоноситель, и датчик концентрации кислорода в теплоносителе.

Способ содержит следующие шаги: оценивают концентрацию кислорода в теплоносителе на основании данных от датчика концентрации кислорода в теплоносителе; сравнивают оценку концентрации кислорода в теплоносителе с верхним и нижним допустимыми значениями; в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе больше верхнего допустимого значения, проверяют, подают ли и/или прекращена ли подача в реактор газа, содержащего кислород, и/или прекращают подачу газа, содержащего водород, и/или подают сигнал о необходимости прекращения его подачи, а из газовой системы в реактор подают газ, содержащий водород и/или активируют устройство ввода газа в теплоноситель, в том случае, если в реактор не подают газ, содержащий кислород; в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе меньше нижнего допустимого значения, проверяют, подают ли и/или прекращена ли подача в реактор газа, содержащего водород, и/или прекращают подачу газа, содержащего водород, и/или подают сигнал о необходимости прекращения подачи газа, содержащего водород, а из газовой системы в реактор подают газ, содержащий кислород и/или активируют устройство ввода газа в теплоноситель, в том случае, если в реактор не подают газ, содержащий водород.

Перед подачей в реактор газа, содержащего водород, преимущественно проверяют содержание в газе в реакторе кислорода и/или выводят из реактора имеющийся в нем газ и/или подают в реактор газ, не содержащий кислород и/или нейтральный к водороду и/или уменьшающий содержание кислорода. Газ, выводимый из реактора, возможно пропускать через реакционную камеру, в которой осуществляют химическое связывание содержащегося в газе кислорода.

Перед подачей в реактор газа, содержащего кислород, преимущественно проверяют содержание в газе в реакторе водорода и/или выводят из реактора имеющийся в нем газ и/или подают в реактор газ, не содержащий водород и/или нейтральный к кислороду и/или уменьшающий содержание водорода. Газ, выводимый из реактора, возможно пропускать через реакционную камеру, в которой осуществляют химическое связывание содержащегося в газе водорода.

На решение задачи настоящего изобретения направлена система управления газовой системой для подачи в реактор газа, содержащего кислород, и газа, содержащего водород. Система имеет в своем составе следующие модули: модуль управления подачей газа, содержащего кислород, выполненный с возможностью управления газовой системой с обеспечением подачи в реактор газа, содержащего кислород, в том случае, если в реактор не подают газ, содержащий водород, и модуль управления подачей газа, содержащего водород, выполненный с возможностью управления газовой системой с обеспечением подачи в реактор газа, содержащего водород, в том случае, если в реактор не подают газ, содержащий кислород.

Модуль управления подачей газа, содержащего кислород, может быть выполнен с возможностью получения из модуля управления подачей газа, содержащего водород, информации о подаче и/или о прекращении подачи в реактор газа, содержащего водород. Кроме того, модуль управления подачей газа, содержащего кислород, может быть выполнен с возможностью передачи в модуль управления подачей газа, содержащего водород, информации о необходимости прекращения подачи в реактор газа, содержащего водород, а модуль управления подачей газа, содержащего водород, может быть выполнен с возможностью обеспечения прекращения подачи в реактор газа, содержащего водород, при получении из модуля управления подачей газа, содержащего кислород, информации о необходимости прекращения подачи в реактор газа, содержащего водород.

Модуль управления подачей газа, содержащего водород, может быть выполнен с возможностью получения из модуля управления подачей газа, содержащего кислород, информации о подаче и/или о прекращении подачи в реактор газа, содержащего кислород. Кроме того, модуль управления подачей газа, содержащего водород, может быть выполнен с возможностью передачи в модуль управления подачей газа, содержащего кислород, информации о необходимости прекращения подачи в реактор газа, содержащего кислород, а модуль управления подачей газа, содержащего кислород, может быть выполнен с возможностью обеспечения прекращения подачи в реактор газа, содержащего кислород, при получении из модуля управления подачей газа, содержащего водород, информации о необходимости прекращения подачи в реактор газа, содержащего кислород.

Система также может содержать модуль управления подачей вспомогательного газа, выполненный с возможностью управления газовой системой с обеспечением подачи в реактор газа, не содержащего кислород и/или водород и/или нейтрального к кислороду и/или водороду и/или уменьшающего содержание кислорода и/или водорода, причем модуль управления подачей газа, содержащего кислород, может быть выполнен с возможностью управления газовой системой с обеспечением подачи в реактор газа, содержащего кислород, после подачи в реактор газа, не содержащего водород и/или нейтрального к кислороду и/или уменьшающего содержание водорода, и/или модуль управления подачей газа, содержащего водород, может быть выполнен с возможностью управления газовой системой с обеспечением подачи в реактор газа, содержащего водород, после подачи в реактор газа, не содержащего кислород и/или нейтрального к водороду и/или уменьшающего содержание кислорода.

Задачу настоящего изобретения также решает система регулирования концентрации кислорода и/или водорода в теплоносителе реакторной установки, имеющей в своем составе реактор, теплоноситель, размещенный в реакторе, газовую систему, имеющую выход в реактор в объем около теплоносителя, устройство ввода газа в теплоноситель (например, диспергатор), установленное частично в теплоносителе и частично в объеме около теплоносителя и выполненное с возможностью подачи газа из объема около теплоносителя в теплоноситель, и датчик концентрации кислорода в теплоносителе.

Система регулирования содержит следующие модули: модуль оценки концентрации кислорода в теплоносителе, выполненный с возможностью получения данных от датчика концентрации кислорода в теплоносителе, оценки на основании полученных данных концентрации кислорода в теплоносителе и передачи оценки концентрации кислорода в теплоносителе в модуль сравнения оценки концентрации кислорода в теплоносителе с допустимым значением; модуль сравнения оценки концентрации кислорода в теплоносителе с допустимым значением, выполненный с возможностью получения оценки концентрации кислорода в теплоносителе из модуля оценки концентрации кислорода в теплоносителе и сравнения ее с верхним и нижним допустимыми значениями; модуль управления подачей газа, содержащего кислород, выполненный с возможностью управления газовой системой с обеспечением подачи в реактор газа, содержащего кислород, в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе меньше нижнего допустимого значения и если в реактор не подают газ, содержащий водород; модуль управления подачей газа, содержащего водород, выполненный с возможностью управления газовой системой с обеспечением подачи в реактор газа, содержащего водород, в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе выше верхнего допустимого значения и если в реактор не подают газ, содержащий кислород; и модуль управления устройством ввода газа в теплоноситель, выполненный с возможностью активации устройства ввода газа в теплоноситель в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе меньше нижнего допустимого значения и если в реактор подан и/или подают газ, содержащий кислород, и/или в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе выше верхнего допустимого значения и если в реактор подан и/или подают газ, содержащий водород.

Система регулирования также может содержать модуль формирования сигнала предупреждения, выполненный с возможностью формирования сигнала предупреждения о необходимости прекращения подачи в реактор газа, содержащего кислород и/или подачи в реактор газа, не содержащего кислород и/или нейтрального к водороду и/или уменьшающего содержание кислорода, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе выше верхнего допустимого значения и осуществляется подача в реактор газа, содержащего кислород, и/или с возможностью формирования сигнала предупреждения о необходимости прекращения подачи в реактор газа, содержащего водород, и/или подачи в реактор газа, не содержащего водород и/или нейтрального к кислороду и/или уменьшающего содержание водорода, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе меньше нижнего допустимого значения и в реактор подают газ, содержащий водород.

Модуль управления подачей газа, содержащего кислород, может быть выполнен с возможностью получения из модуля управления подачей газа, содержащего водород, информации о подаче и/или о прекращении подачи в реактор газа, содержащего водород, и/или с возможностью обеспечения прекращения подачи в реактор газа, содержащего кислород, в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе становится равной или выше нижнего и/или верхнего допустимого значения.

Модуль управления подачей газа, содержащего кислород, может быть выполнен с возможностью передачи в модуль управления подачей газа, содержащего водород, информации о необходимости прекращения подачи в реактор газа, содержащего водород, а модуль управления подачей газа, содержащего водород, может быть выполнен с возможностью обеспечения прекращения подачи в реактор газа, содержащего водород, при получении из модуля управления подачей газа, содержащего кислород, информации о необходимости прекращения подачи в реактор газа, содержащего водород.

Модуль управления подачей газа, содержащего водород, может быть выполнен с возможностью получения из модуля управления подачей газа, содержащего кислород, информации о подаче и/или о прекращении подачи в реактор газа, содержащего кислород, и/или с возможностью прекращения подачи в реактор газа, содержащего водород, в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе становится равной или ниже верхнего и/или нижнего допустимого значения.

Модуль управления подачей газа, содержащего водород, может быть выполнен с возможностью передачи в модуль управления подачей газа, содержащего кислород, информации о необходимости прекращения подачи в реактор газа, содержащего кислород, а модуль управления подачей газа, содержащего кислород, может быть выполнен с возможностью обеспечения прекращения подачи в реактор газа, содержащего кислород, при получении из модуля управления подачей газа, содержащего водород, информации о необходимости прекращения подачи в реактор газа, содержащего кислород.

Система может содержать модуль управления подачей вспомогательного газа, выполненный с возможностью управления газовой системой с обеспечением подачи в реактор газа, не содержащего кислород и/или водород и/или нейтрального к кислороду и/или водороду и/или уменьшающего содержание кислорода и/или водорода, причем модуль управления подачей газа, содержащего кислород, может быть выполнен с возможностью управления газовой системой с обеспечением подачи в реактор газа, содержащего кислород, после подачи в реактор газа, не содержащего водород и/или нейтрального к кислороду и/или уменьшающего содержание водорода, и/или модуль управления подачей газа, содержащего водород, может быть выполнен с возможностью управления газовой системой с обеспечением подачи в реактор газа, содержащего водород, после подачи в реактор газа, не содержащего кислород и/или нейтрального к водороду и/или уменьшающего содержание кислорода.

Задачу настоящего изобретения также решает газовая система, содержащая трубопроводы, запорную арматуру и/или оборудование перемещения газовой среды, и имеющая выход в реактор, выполненная с возможностью подачи из газовой системы в реактор газа, содержащего кислород, и газа, содержащего водород, в соответствии со способом по любому из вышеописанных вариантов и/или с помощью системы по любому из вышеописанных вариантов.

На решение задачи настоящего изобретения также направлена ядерная реакторная установка, имеющая в своем составе: реактор, теплоноситель, размещенный в реакторе, газовую систему, имеющую выход в реактор в объем около теплоносителя, устройство ввода газа в теплоноситель (например, диспергатор), установленное частично в теплоносителе и частично в объеме около теплоносителя и выполненное с возможностью подачи газа из объема около теплоносителя в теплоноситель, и датчик концентрации кислорода в теплоносителе. Газовая система в соответствии с изобретением может быть выполнена с возможностью подачи из газовой системы в реактор газа, содержащего кислород, и газа, содержащего водород, в соответствии со способом по любому из вышеописанных вариантов и/или с помощью системы по любому из вышеописанных вариантов и/или реакторная установка может быть выполнена с возможностью управления концентрацией водорода в теплоносителе в соответствии со способом по любому из вышеописанных вариантов и/или с помощью системы по любому из вышеописанных вариантов.

Благодаря настоящему изобретению удается обеспечить способ и устройство (систему) регулирования концентрации водорода и/или кислорода в реакторной установке, в частности, в теплоносителе ядерной реакторной установки, не имеющих недостатков, присущих уровню техники. Достигается такой технический результат, как предотвращение формирования в реакторе и/или газовой системе гремучего газа. В частности, предотвращается одновременная подача в реактор и/или газовую систему кислорода и водорода. Это позволяет повысить безопасность, надежность и срок эксплуатации реакторной установки.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлен схематичный вид реакторной установки в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 2 показан возможный вариант реализации газовой системы.

На фиг. 3 показана блок-схема способа управления газовой системой в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 4 показан пример выполнения реакционной камеры.

На фиг. 5 показан вариант выполнения диспергатора.

На фиг. 6 показан вариант выполнения датчика концентрации кислорода в теплоносителе.

На фиг. 7 показана блок-схема способа регулирования концентрации водорода и кислорода в теплоносителе в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 8 показана структурная схема одного из вариантов выполнения устройства регулирования концентрации водорода и кислорода в теплоносителе в соответствии с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение применимо в реакторной установке (например, ядерной реакторной установке), имеющей в своем составе, как показано в одном из примеров в схематичном виде на фиг. 1, реактор 101, в котором размещен теплоноситель 104, соединенный с газовой системой посредством труб 108 и 114, имеющих запорную арматуру 109 и 115, соответственно. Кроме того, в реакторе также расположены диспергатор 112 с выводом 113 питания и управления, и датчик 110 концентрации кислорода в теплоносителе 104 с выводом 111.

Реактор 101 представляет собой емкость, стенки 102 которой выполнены из конструкционных материалов, обладающих достаточной механической, термической, радиационной и другими видами стойкостей, необходимых для безопасной работы реакторной установки, например, таких как сталь. Безопасность работы реакторных установок имеет особое значение ввиду того, что в реакторе 101 в активной зоне 103 располагаются радиоактивные материалы, которые в ходе радиоактивного деления высвобождают энергию. По меньшей мере, часть этой энергии в виде тепла передается в теплоноситель 104, имеющийся в реакторе и контактирующий с активной зоной (то есть, радиоактивные материалы преимущественно располагаются в теплоносителе), и далее переносится в теплообменник 107, в котором тепловая энергия передается другим материалам (например, воде, пару или другим теплоемким материалам), в некотором удалении от источника радиоактивного излучения. Теплообменник может представлять собой в некоторых вариантах парогенератор, предназначенный для производства пара, который может использоваться далее для нагрева других сред или для приведения в действие турбин. Далее, после теплообменника 107 в коммуникациях за пределами реактора, тепловая энергия передается без опасности радиационного заражения, которая, таким образом, концентрируется в пределах реактора. В связи с этим, ввиду тяжелых, нежелательных и длительных последствий радиоактивного заражения окружающих территорий прочности и безопасности эксплуатации реактора придается особое значение. Для обеспечения продолжительного и эффективного процесса передачи тепла из активной зоны 103 в теплообменник 107 в реакторе предпочтительно осуществляют циркуляцию теплоносителя в реакторе 101 - в контуре, охватывающем активную зону и теплообменник. Для обеспечения циркуляции могут использоваться насосы (на фиг. 1 не показаны).

Одним из важных факторов сохранения прочности реактора 101 во времени является предотвращение или ослабление до допустимого уровня коррозии конструкционных материалов, из которых выполнены его стенки 102 и арматурные, крепежные, прочностные и другие элементы реактора 101. Указанный фактор должен учитываться и в том случае, если в качестве теплоносителя 104 используется теплоноситель из жидких металлов, таких как натрий, литий, свинец, висмут и т.п.Тяжелые металлы (свинец, висмут) имеют преимущество перед легкими ввиду их повышенной безопасности, в частности, по критерию пониженной пожароопасности.

Кроме того, теплоносители, выполненные с использованием тяжелых металлов, имеют также такое преимущество, как устойчивость их свойств при попадании в них воды. Естественно, что физико-химический свойства такого теплоносителя будут изменяться при попадании в него воды, однако такие изменения будут незначительными и позволят продолжать эксплуатацию и далее. Это может быть полезно для повышения безопасности реакторной установки ввиду возможных аварий или протечек оборудования, в котором находится или протекает вода в жидком виде или в виде пара - например, такого оборудования, как теплообменники или парогенераторы. Даже если теплообменник или парогенератор будет иметь неисправность в виде течи, то реакторная установка может эксплуатироваться далее до того момента, когда настанет удобный момент для ремонта или замены неисправного (протекающего) оборудования, поскольку теплоноситель с использованием тяжелых металлов допускает такой режим работы в силу незначительной (некритичной) зависимости своих физико-химических свойств от привнесения воды в жидком или парообразном виде.

Для уменьшения коррозионного воздействия на конструкционные материалы реактора перспективным считается создание оксидных пленок на границе теплоносителя и конструкционного материала, например, с помощью подачи на поверхность теплоносителя (с последующим диффундированием кислорода в теплоноситель) или в теплоноситель кислорода, который может быть перенесен теплоносителем к стенкам реактора, где кислород может вступить в химическое соединение с конструкционным материалом (которым может быть, например, сталь) и образовать оксид в форме оксидной пленки на поверхности конструкционного материала. Дополнительным преимуществом использования такой защиты от коррозии является снижение интенсивности теплообмена между теплоносителем и стенками реактора за счет пониженной теплопроводности оксидов. Ввод кислорода в теплоноситель и повышение его концентрации могут быть обеспечены с помощью подачи в реактор из газовой системы газообразного кислорода или газа, содержащего кислород, в объем около теплоносителя и/или их эжекции в теплоноситель.

В том случае, если концентрация кислорода в теплоносителе будет иметь чрезмерно высокое значение, может начаться кислородная коррозия конструкционных материалов, что приводит к снижению срока эксплуатации реактора, появлению риска протечки теплоносителя, повышенному накоплению в теплоносителе твердофазных отложений и т.п. Для снижения чрезмерно высокой концентрации кислорода в теплоносителе, к которой могла привести, например, разгерметизация реактора и проникновение внутрь него атмосферного воздуха или выполнения регламентных работ, в ходе которых было допущено чрезмерное повышение концентрации кислорода в теплоносителе, или для проведения очистки теплоносителя возможно использовать газообразный водород или газ содержащий водород, подаваемые в объем около теплоносителя или вводимые в теплоноситель. При вводе в теплоноситель газообразного водорода концентрации кислорода в теплоносителе снижается благодаря взаимодействию водорода с кислородом в теплоносителе и/или восстановлению оксидов компонентов теплоносителя. Снижение повышенной концентрации кислорода в теплоносителе представляет собой важный для безопасности реактора процесс ввиду того, что слишком высокая концентрация кислорода влечет за собой опасность кислородной коррозии стенок реактора.

Кислород и водород могут подаваться в объем около теплоносителя с помощью входящей в состав реакторной установки газовой системы, имеющей выход в реактор 101 в объем 106 около теплоносителя 104 (в предпочтительном варианте, показанном на фиг. 1, над теплоносителем) посредством трубы 108. Теплоноситель 104 занимает только часть емкости реактора для снижения опасности разгерметизации реактора ввиду теплового расширения теплоносителя при разогреве. Верхняя часть 106 емкости реактора, находящаяся над поверхностью 105 («уровнем») теплоносителя 104, для предотвращения коррозии и нежелательных химических реакций обычно заполняется газом, представляющим собой инертный газ (Не, Ne, Ar) или смесь инертных газов. Для подачи газа в реактор (в объем над теплоносителем, как это показано на фиг. 1, или около теплоносителя, который в некоторых вариантах может представлять собой отдельный объем от емкости, в которой находится теплоноситель) и предусмотрена труба 108 газовой системы. Кроме того, газовая система содержит трубу 114, снабженную вентилем 115, для вывода газа из реактора в газовую систему. Назначение труб (трубопроводов) 108 и 114 - подача или вывод газа в/из реактора - может меняться на обратное. Кроме того, в реакторной установке могут быть предусмотрены и другие трубы (трубопроводы) для подачи/вывода газа из реактора.

Газовая система, более подробно представленная на фиг. 2, может содержать трубопроводы (трубы) 108, 114, 226 и другие, смесители/распределители 204-208, запорную арматуру 109, 114, 211-220, 225 (вентили, клапаны и т.п.), фильтры, насосы 209 и 223, измерительную камеру 210 с датчиками 221 и 222 содержания в газе кислорода и водорода, соответственно, реакционную камеру 224 и прочее оборудование, не показанное на фиг. 2, обычно применяемое в газовых системах и известное из уровня техники. Газовая система может быть соединена с источниками 201-203 кислорода, инертных газов и водорода, соответственно, или включать их в себя, и может осуществлять смешивание газов в смесителях 204 и 205. Подача газов из источников 201-203 в смесители 204 и 205 регулируется с помощью запорной арматуры 211-214, соответственно.

Источниками 201-203 газов, предназначенных для подачи в реактор или для использования в газовой системе, могут быть установки по производству и очистке газов, например, установка электролиза воды на кислород и водород. Источниками 201-203 также могут быть газовые магистрали или газовые баллоны или системы баллонов, содержащие сжатый газ. Подача газа может происходить благодаря высокому давлению внутри газовых баллонов или могут быть предусмотрены насосы, побуждающие подачу газа из емкостей, в которых он хранится. На фиг. 2 схематично представлены газовые баллоны, содержащие в себе под высоким давлением газ глубокой степени очистки. На выходе из источников 201-203 или внутри них могут быть предусмотрены газовые фильтры, предназначенные для очистки газов от частиц различного размера, которые в отсутствие таких фильтров могли бы повредить газовую систему и/или реактор, а также загрязнить газ и/или теплоноситель.

Для регулирования перемещения газов по трубам, трубопроводам, смесителям/распределителям и разнообразному оборудованию газовой системы в ней предусмотрена запорная арматура 109, 115, 211-220, 225. Запорная арматура может быть выполнена с использованием вентилей, клапанов, переключателей, кранов, задвижек, запоров и других видов оборудования, которое может быть использовано для регулирования потока газа/жидкости. В преимущественных вариантах выполнения запорная арматура выполнена с возможностью дистанционного управления - например, с помощью электрических, гидравлических, рычажных или других приводов. Благодаря дистанционному управлению обеспечивается безопасность персонала, обслуживающего реактор и осуществляющего на нем регламентные работы или его эксплуатацию. Кроме того, дистанционное управление позволяет управлять множеством оборудования запорной арматуры из одного места, например, с пульта, позволяя тем самым отслеживать ситуацию в целом и оперативно реагировать на изменяющуюся обстановку, обеспечивая возможность проведения ряда работ, предусматривающих осуществление сложных последовательностей режимов работы, и повышая безопасность реактора в целом.

Смесители/распределители 204-208 представляют собой соединение нескольких труб/трубопроводов, по которым могут подаваться различные газы для смешивания и/или распределения в различные трубы/трубопроводы и разнообразное оборудование. Смешивание может осуществляться непосредственно в месте соединения труб/трубопроводов ввиду высокой диффузионной способности газов к проникновению друг в друга и смешиванию, или же в специально предназначенной для смешивания емкости, к которой подводятся трубы/трубопроводы. Результат смешивания газов может отводиться одним или более трубопроводом/трубой, то есть отводиться в одно место назначения или распределяться в несколько. Кроме того, один и тот же газ может подаваться из одного или нескольких трубопроводов и подаваться в несколько трубопроводов,