RU2740786C1 - System for passive heat removal of reactor plant - Google Patents

System for passive heat removal of reactor plant Download PDF

Info

Publication number
RU2740786C1
RU2740786C1 RU2020113851A RU2020113851A RU2740786C1 RU 2740786 C1 RU2740786 C1 RU 2740786C1 RU 2020113851 A RU2020113851 A RU 2020113851A RU 2020113851 A RU2020113851 A RU 2020113851A RU 2740786 C1 RU2740786 C1 RU 2740786C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steam
water
branch
steam generator
heat exchanger
Prior art date
Application number
RU2020113851A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Николаевич Пейч
Дмитрий Николаевич Шаманов
Дмитрий Анатольевич Алексеев
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ)
Priority to RU2020113851A priority Critical patent/RU2740786C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2740786C1 publication Critical patent/RU2740786C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/18—Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: heat exchange.
SUBSTANCE: invention relates to a system of heat removal from a reactor plant, in particular, in systems of emergency cooling of active zones of nuclear reactors without consumption of external energy sources. System includes steam generator with steam and water branches, steam-water injector, heat exchanger located below steam generator and cooled by final heat absorber, water storage tank installed above steam generator and connected by water branch with cut-off valve arranged on it to steam generator, supplying branch to supply pipeline of heat exchanger, and its upper volume is connected by additional branch to steam branch of steam generator, starting reservoir arranged above steam-water injector and upper part connected by supplying branch to supply pipeline of heat exchanger. At that, steam generator water line is connected to water storage capacity side surface in point at level corresponding to horizontal level of steam-water injector arrangement, and additional branch of water storage capacity is connected to steam branch of steam generator in point of connection of steam branch to input into steam-water injector.
EFFECT: technical result of the passive heat removal system is increase in the level of reliability and duration of discharge of residual heat emissions supplied to the steam generator after the heat exchanger in passive mode for an unlimited period of time in the absence of external power sources and higher safety of the reactor plant operation.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области ядерной энергетики, предназначено для отвода тепла от реакторной установки, в частности, в системах аварийного расхолаживания активных зон ядерных реакторов без потребления внешних источников энергии.The invention relates to the field of nuclear power, is intended to remove heat from a reactor facility, in particular, in systems for emergency cooling of the cores of nuclear reactors without consuming external energy sources.

Известна система (Патент RU №2037893 от 19.06.1995), которая содержит теплообменник и контур циркуляции теплоносителя ядерной энергоустановки, параллельно которому подключен струйный насос в виде инжектора-конденсатора. Вход струйного насоса по инжектируемой среде соединен с выпускным каналом теплообменника, впускной канал которого соединен с теплоисточником - водным объемом парогенератора. На выходном трубопроводе струйного насоса установлен обратный клапан, между которым и струйным насосом помещен конденсационный модуль, с помощью которого осуществляется запуск системы. Вода из теплоисточника (парогенератора или реактора) поступает в теплообменник, охлаждается в нем за счет испарения подпиточной воды и подается в сопло инжектируемого потока струйного насоса. Недостатком такой системы является ограниченность времени ее действия объемом выпариваемых запасов воды подпитки. Кроме того, поскольку при первом запуске конденсационный модуль заполняется полностью, то в случае прерывания циркуляции повторный запуск системы и продолжение отвода тепла невозможны.A known system (Patent RU No. 2037893 dated 06/19/1995), which contains a heat exchanger and a coolant circulation circuit of a nuclear power plant, in parallel to which a jet pump is connected in the form of an injector-condenser. The inlet of the jet pump through the injected medium is connected to the outlet of the heat exchanger, the inlet of which is connected to the heat source - the water volume of the steam generator. A non-return valve is installed on the outlet pipeline of the jet pump, between which a condensation module is placed and the jet pump, with the help of which the system is started. Water from a heat source (steam generator or reactor) enters the heat exchanger, is cooled in it due to the evaporation of make-up water, and is supplied to the nozzle of the injected stream of the jet pump. The disadvantage of such a system is the limited time of its operation by the volume of the evaporated feed water reserves. In addition, since the condensation module fills up completely during the first start-up, it is not possible to restart the system and continue to remove heat if the circulation is interrupted.

Наиболее близким техническим решением является система аварийного отвода тепла по патенту RU №186261 от 15.01.2019, которая содержит:The closest technical solution is an emergency heat removal system under the patent RU No. 186261 dated 01/15/2019, which contains:

- прямоточный парогенератор, паровая ветка которого снабжена отсечным клапаном и подключена к пароводяному инжектору, а водяная ветка, также с отсечным клапаном, подключена к нижней части емкости запаса воды;- a once-through steam generator, the steam branch of which is equipped with a shut-off valve and connected to a steam-water injector, and the water branch, also with a shut-off valve, is connected to the bottom of the water storage tank;

- емкость запаса воды, размещенную выше прямоточного парогенератора, верхняя часть которой соединена дополнительной веткой с паровой веткой, а нижняя часть поделена перегородкой на два участка: участок запаса воды, соединенный с водяной веткой, и участок стабильного уровня воды, которые объединены в верхней части объема емкости запаса воды;- a water storage tank located above the once-through steam generator, the upper part of which is connected by an additional branch with a steam branch, and the lower part is divided by a partition into two sections: a water storage section connected to a water branch, and a section of a stable water level, which are combined in the upper part of the volume water storage capacity;

- пароводяной инжектор, размещенный на уровне верхней кромки перегородки емкости запаса воды,- a steam-water injector located at the level of the upper edge of the partition of the water storage tank,

- теплообменник, соединенный подводящим трубопроводом, снабженным обратным клапаном, с выходом пароводяного инжектора, а отводящим трубопроводом с входом пароводяного инжектора,- a heat exchanger connected by an inlet pipeline equipped with a check valve to the outlet of the steam-water injector, and by the outlet pipeline to the inlet of the steam-water injector,

- пусковую емкость, размещенную выше пароводяного инжектора и соединенную подводящей веткой с участком подводящего трубопровода теплообменника между пароводяным инжектором и обратным клапаном и отводящей веткой с подводящей веткой емкости запаса воды- a start-up tank located above the steam-water injector and connected by a supply branch with a section of the supply pipe of the heat exchanger between the steam-water injector and a check valve and an outlet branch with a supply branch of the water storage tank

Недостатком данной системы является то, что при наличии расхода пара в паровой ветке давление пара в емкости запаса воды будет выше давления в камере смешения пароводяного инжектора на величину гидравлического сопротивления участка паровой ветки от точки подключения к ней дополнительной ветки до пароводяного инжектора. Поскольку емкость запаса воды и камера смешения пароводяного инжектора представляют собой сообщающиеся сосуды, то возникнет переток воды из емкости запаса воды в пароводяной инжектор, произойдет переполнение водой объема камеры смешения пароводяного инжектора и следующего за ним трубопровода, что затруднит проход пара в пусковую емкость и запуск работы пароводяного инжектора в циклических режимах работы системы.The disadvantage of this system is that in the presence of steam flow in the steam branch, the steam pressure in the water storage tank will be higher than the pressure in the mixing chamber of the steam-water injector by the value of the hydraulic resistance of the section of the steam branch from the point of connection of the additional branch to the steam-water injector. Since the water storage tank and the mixing chamber of the steam-water injector are communicating vessels, there will be a flow of water from the water storage tank to the steam-water injector, the volume of the mixing chamber of the steam-water injector and the pipeline following it will overflow, which will make it difficult for steam to pass into the starting tank and start work. steam-water injector in cyclic modes of system operation.

Кроме того, при значительном гидравлическом сопротивлении участка паровой ветки от парогенератора до точки подключения дополнительной ветки в фазе запуска системы возможно поступление воды из парогенератора в емкость запаса воды, ее переполнение с повышением уровня воды и соответственно переполнение водой объема пароводяного инжектора, что по аналогии с предыдущим случаем затруднит запуск системы.In addition, with a significant hydraulic resistance of the section of the steam branch from the steam generator to the connection point of the additional branch in the phase of starting the system, it is possible for water from the steam generator to enter the water storage tank, its overflow with an increase in the water level and, accordingly, the overflow of water in the volume of the steam-water injector, which, by analogy with the previous will make it difficult to start the system.

Техническим результатом системы пассивного отвода тепла (СПОТ) является повышение уровня надежности отвода подводимых к парогенератору остаточных тепловыделений в пассивном режиме неограниченное время при отсутствии внешних источников энергии и повышение безопасности работы реакторной установки.The technical result of the passive heat removal system (PHRS) is to increase the reliability of the removal of residual heat supplied to the steam generator in the passive mode for an unlimited time in the absence of external energy sources and to increase the safety of the reactor plant.

Для достижения технического результата предлагаемый состав системы пассивного отвода тепла содержит:To achieve the technical result, the proposed composition of the passive heat removal system contains:

- парогенератор с паровой веткой, с размещенным на ней отсечным клапаном,- a steam generator with a steam branch, with a shut-off valve located on it,

- теплообменник, соединенный подводящим трубопроводом, снабженным обратным клапаном с выходом пароводяного инжектора, а отводящим трубопроводом с входом пароводяного инжектора,- a heat exchanger connected by an inlet pipeline equipped with a check valve with the outlet of the steam-water injector, and the outlet pipeline with the inlet of the steam-water injector,

- емкость запаса воды, установленную выше парогенератора и подключенную к нему водяной веткой с размещенными на ней отсечным клапаном и, установленным выше него обратным клапаном, подводящей веткой к подводящему трубопроводу теплообменника, а ее верхний объем подключен дополнительной веткой к паровой ветке парогенератора в точке подключения паровой ветки к пароводяному инжектору, причем водяная ветка парогенератора подключена к боковой поверхности емкости запаса воды в точке на уровне, соответствующем горизонтальному уровню размещения пароводяного инжектора,- a water storage tank installed above the steam generator and connected to it by a water branch with a shut-off valve placed on it and a check valve installed above it, a supply branch to the supply pipe of the heat exchanger, and its upper volume is connected by an additional branch to the steam branch of the steam generator at the point of steam connection branches to the steam-water injector, and the water branch of the steam generator is connected to the side surface of the water storage tank at a point at a level corresponding to the horizontal level of the steam-water injector,

- пусковую емкость, размещенную выше пароводяного инжектора и соединенную подводящей веткой с участком подводящего трубопровода теплообменника между пароводяным инжектором и обратным клапаном и отводящей веткой с подводящей веткой емкости запаса воды.- a start-up tank located above the steam-water injector and connected by an inlet branch with a section of the supply pipe of the heat exchanger between the steam-water injector and a check valve and a discharge branch with a supply branch of the water storage tank.

Парогенератор и размещенная выше него емкость запаса воды соединенные паровой и водяной ветками создают тракт естественной циркуляции пара и воды через парогенератор.The steam generator and the water storage tank located above it, connected by the steam and water branches, create a natural steam and water circulation path through the steam generator.

Циркуляционный тракт, включающий пароводяной инжектор, теплообменник, подводящие и отводящие трубопроводы теплообменника и соединенный с емкостью запаса воды, имеет постоянный уровень воды в емкости запаса воды.The circulation path, including a steam-water injector, a heat exchanger, supply and outlet pipelines of the heat exchanger and connected to the water storage tank, has a constant water level in the water storage tank.

Установка отсечных клапанов на паровой и водяной ветках парогенератора отключает систему от парогенератора и при их открытии в аварийной ситуации способствует одновременному запуску пароводяного инжектора и началу циркуляции через теплообменник без необходимости прогрева системы и емкости запаса воды.Installation of shut-off valves on the steam and water branches of the steam generator disconnects the system from the steam generator and, when they are opened in an emergency, contributes to the simultaneous start of the steam-water injector and the beginning of circulation through the heat exchanger without the need to warm up the system and the water storage tank.

Установка обратного клапана на подводящем трубопроводе теплообменника предотвращает при запуске поступление воды из емкости запаса воды по ее подводящей ветке в напорный патрубок пароводяного инжектора.The installation of a check valve on the supply line of the heat exchanger prevents water from the water supply tank from the water supply tank through its supply line to the pressure pipe of the steam-water injector at start-up.

Установка пусковой емкости выше пароводяного инжектора позволяет сливать из нее накопившийся конденсат в емкость запаса воды и тем самым освобождать объем пусковой емкости для последующих запусков работы пароводяного инжектора.Installation of the starting tank above the steam-water injector allows the accumulated condensate to be drained from it into the water storage tank and thereby free up the volume of the starting tank for subsequent starts of the steam-water injector.

Подключение водяной ветки парогенератора к боковой поверхности емкости запаса воды, определяющее уровень воды в емкости запаса воды, в точке на уровне, соответствующем горизонтальному уровню размещения пароводяного инжектора, обеспечивает тем самым наличие воды на том же уровне в камере смешения пароводяного инжектора (как в сообщающихся сосудах), что способствует конденсации пара поступающего в камеру смешения и создает условия для надежного первичного и последующих запусков работы пароводяного инжектора.Connecting the water branch of the steam generator to the side surface of the water storage tank, which determines the water level in the water storage tank, at a point at a level corresponding to the horizontal level of the steam-water injector, thereby ensures the presence of water at the same level in the mixing chamber of the steam-water injector (as in communicating vessels ), which contributes to the condensation of steam entering the mixing chamber and creates conditions for reliable initial and subsequent start-ups of the steam-water injector.

Подключение дополнительной ветки к паровой ветке парогенератора в точке подключения паровой ветки к пароводяному инжектору обеспечивает даже при наличии движения пара по паровой ветке равенство давлений паровой среды в емкости запаса воды и в камере смешения пароводяного инжектора. Это обеспечивает равенство уровней воды в них, что способствует конденсации пара в камере смешения и запуску работы пароводяного инжектора.The connection of an additional branch to the steam branch of the steam generator at the point of connection of the steam branch to the steam-water injector ensures, even in the presence of steam movement along the steam branch, equal pressure of the vapor medium in the water storage tank and in the mixing chamber of the steam-water injector. This ensures that the water levels in them are equal, which contributes to the condensation of steam in the mixing chamber and the start of the operation of the steam-water injector.

Установка обратного клапана на водяной ветке парогенератора выше отсечного клапана предотвращает поступление воды из парогенератора в емкость запаса воды.Installing a non-return valve on the steam generator water branch above the shut-off valve prevents water from the steam generator from entering the water storage tank.

Система пассивного отвода тепла может быть снабжена обратным клапаном, размещенным на отводящей ветке пусковой емкости, что предотвращает при росте давления пара поступление воды в пусковую емкость из емкости запаса воды и, тем самым, исключает уменьшение необходимого для запуска системы объема пусковой емкости.The passive heat removal system can be equipped with a check valve located on the outlet branch of the start-up tank, which prevents water from entering the start-up tank from the water storage tank with an increase in steam pressure and, thereby, eliminates the decrease in the volume of the start-up tank required to start the system.

Выполнение пусковой емкости с возможностью внешнего охлаждения повысит эффективность конденсации поступающего в нее пара, снизит давление в пусковой емкости и улучшит условия для последовательных неоднократных запусков циркуляции в системе.The implementation of the starting tank with the possibility of external cooling will increase the efficiency of condensation of the steam entering it, reduce the pressure in the starting tank and improve the conditions for successive repeated starts of circulation in the system.

Предлагаемая система пассивного отвода тепла реакторной установки позволяет обеспечить как надежную естественную циркуляцию воды через парогенератор, так и принудительную циркуляцию воды с отводом тепла остаточных тепловыделений неограниченное по длительности время к конечному поглотителю через теплообменник, размещенный ниже парогенератора и охлаждаемый в качестве конечного поглотителя тепла водой внешнего водоема или забортной водой (для плавучих реакторных установок), запасы которой неограниченны.The proposed system of passive heat removal from the reactor plant allows both reliable natural circulation of water through the steam generator and forced circulation of water with the removal of heat from residual heat for an unlimited time to the final absorber through a heat exchanger located below the steam generator and cooled as the final heat absorber by water from an external reservoir. or sea water (for floating reactor installations), the reserves of which are unlimited.

Сущность технического решения поясняется чертежами:The essence of the technical solution is illustrated by drawings:

фиг. 1 - схема система пассивного отвода тепла (СПОТ) реакторной установки.fig. 1 is a schematic diagram of a passive heat removal system (PHRS) of a reactor plant.

фиг. 2 - схема СПОТ реакторной установки с обратными клапанами на водяной ветке парогенератора и на отводящей ветке пусковой емкости.fig. 2 is a diagram of the PHRS of the reactor plant with check valves on the water branch of the steam generator and on the outlet branch of the starting tank.

Система (фиг. 1) состоит из парогенератора 1, теплообменника 4, размещенного ниже парогенератора 1, емкости запаса воды 3, размещенной с превышением над парогенератором 1, пароводяного инжектора 5, горизонтальная ось которого соответствует линии уровня воды в емкости запаса воды 3, и пусковой емкости 15, размещенной выше пароводяного инжектора 5.The system (Fig. 1) consists of a steam generator 1, a heat exchanger 4 located below the steam generator 1, a water storage tank 3 located above the steam generator 1, a steam-water injector 5, the horizontal axis of which corresponds to the water level line in the water storage tank 3, and a starting tank 15 located above the steam-water injector 5.

Парогенератор 1 соединен паровой веткой 2 с установленным на ней отсечным клапаном 10 с пароводяным инжектором 5.The steam generator 1 is connected by a steam branch 2 with a shut-off valve 10 installed on it and a steam-water injector 5.

Пароводяной инжектор 5 соединен по выходу подводящим трубопроводом 6, с установленным на нем обратным клапаном 16, с теплообменником 4. Теплообменник 4 соединен отводящим трубопроводом 7 с пароводяным инжектором 5 по входу.The steam-water injector 5 is connected at the outlet by a supply pipeline 6, with a check valve 16 installed on it, with a heat exchanger 4. The heat exchanger 4 is connected by a discharge pipeline 7 with a steam-water injector 5 at the inlet.

Нижняя часть емкости запаса воды 3 соединена подводящей веткой 8 с подводящим трубопроводом теплообменника 6, верхний объем емкости запаса воды 3 подключен дополнительной веткой 14 к паровой ветке 2 в точке подключения паровой ветки 2 к пароводяному инжектору 5, а водяная ветка 9 с размещенным на ней отсечным клапаном 11 подключена к боковой поверхности емкости запаса воды 3 на уровне соответствующем горизонтальному уровню размещения пароводяного инжектора 5.The lower part of the water storage tank 3 is connected by the supply line 8 with the supply line of the heat exchanger 6, the upper volume of the water supply tank 3 is connected by an additional line 14 to the steam line 2 at the point of connection of the steam line 2 to the steam-water injector 5, and the water line 9 with the cutoff placed on it valve 11 is connected to the side surface of the storage tank 3 at the level corresponding to the horizontal level of the steam-water injector 5.

На водяной ветке 9 установлен обратный клапан 17 (фиг. 2) с превышением над отсечным клапаном 11.A check valve 17 (Fig. 2) is installed on the water branch 9 with an excess over the cut-off valve 11.

Верхняя часть объема пусковой емкости 15 подключена веткой 12 к трубопроводу 6 между выходом пароводяного инжектора 5 и обратным клапаном 16, а нижняя часть объема подключена веткой 13 с установленным на ней обратным клапаном 18 (фиг. 2) к ветке 8.The upper part of the volume of the starting tank 15 is connected by a branch 12 to a pipeline 6 between the outlet of the steam-water injector 5 and a check valve 16, and the lower part of the volume is connected by a branch 13 with a check valve 18 installed on it (Fig. 2) to a branch 8.

Система пассивного отвода тепла работает следующим образом.The passive heat removal system works as follows.

Исходно система пассивного отвода тепла находится в состоянии ожидания и отключена от парогенератора 1 закрытыми отсечными клапанами 10 и 11.Initially, the passive heat removal system is in a standby state and is disconnected from the steam generator 1 by closed shut-off valves 10 and 11.

Система заполнена конденсатом до уровня подключения ветки 9 к боковой части емкости запаса воды 3. Давление в системе ниже давления в парогенераторе 1.The system is filled with condensate up to the level of connection of branch 9 to the side of the water storage tank 3. The pressure in the system is lower than the pressure in the steam generator 1.

В момент ввода системы в действие парогенератор 1 подключается к системе путем открытия отсечных клапанов 10 и 11. В систему по ветке 2 поступает пар из парогенератора, давление в системе растет и приближается к давлению в парогенераторе.At the moment the system is put into operation, the steam generator 1 is connected to the system by opening the shut-off valves 10 and 11. Steam from the steam generator enters the system via branch 2, the pressure in the system increases and approaches the pressure in the steam generator.

Пар из парогенератора 1 поступает в пароводяной инжектор 5 и движется через него в пусковую емкость 15. Поскольку пароводяной инжектор 5 размещен на одном уровне с уровнем воды в емкости запаса воды 3, то в камере смешения пароводяного инжектора 5 присутствует вода. Поступающий пар смешивается с водой, конденсируется и в нагнетательной камере пароводяного инжектора 5 возникает повышенное давление смешанной среды, создающее циркуляцию воды по трубопроводам 6 и 7 через теплообменник 4.Steam from the steam generator 1 enters the steam-water injector 5 and moves through it into the starting tank 15. Since the steam-water injector 5 is located at the same level with the water level in the water storage tank 3, water is present in the mixing chamber of the steam-water injector 5. The incoming steam is mixed with water, condensed and an increased pressure of the mixed medium arises in the pressure chamber of the steam-water injector 5, which creates circulation of water through pipelines 6 and 7 through the heat exchanger 4.

Циркуляция воды через теплообменник 4 с отводом тепла к внешней среде происходит за счет разности давлений в напорном патрубке пароводяного инжектора бив его камере смешения. При этом часть расхода воды по ветке 8 поступает в емкость запаса воды 3 и по водяной ветке 9 поступает в парогенератор 1 для компенсации расхода пара на парообразование.The circulation of water through the heat exchanger 4 with heat removal to the external environment occurs due to the pressure difference in the pressure pipe of the steam-water injector against its mixing chamber. In this case, a part of the water consumption along the branch 8 enters the water storage tank 3 and flows through the water branch 9 to the steam generator 1 to compensate for the steam consumption for steam generation.

При запуске часть пара по ветке 12 проходит в пусковую емкость 15 и конденсируется. Так как пусковая емкость 15 размещена выше пароводяного инжектора 5 и емкости запаса воды 3, то образовавшийся конденсат по отводящей ветке 13 и ветке 8 поступает в емкость запаса воды 3.At startup, part of the steam along branch 12 passes into the starting tank 15 and condenses. Since the starting tank 15 is located above the steam-water injector 5 and the water storage tank 3, the resulting condensate through the outlet branch 13 and the branch 8 enters the water storage tank 3.

Поскольку движение воды в системе через теплообменник 4 не регулируется, то в любой момент времени количество тепла поступающего в парогенератор 1 и количество тепла отводимого через теплообменник 4 не равны и система не может работать в стационарном режиме, т.е. все процессы нестационарны и протекают в динамике.Since the movement of water in the system through the heat exchanger 4 is not regulated, then at any moment of time the amount of heat entering the steam generator 1 and the amount of heat removed through the heat exchanger 4 are not equal and the system cannot operate in a stationary mode, i.e. all processes are nonstationary and dynamic.

При наличии эффективных процессов циркуляции по каждому циркуляционному тракту и отвода тепла через теплообменник 4 количество тепла поступающего в парогенератор 1 может быть меньше количества тепла отводимого через теплообменник 4. Такие условия возникают в процессе снижения во времени остаточных тепловыделений в реакторной установке и соответственно количества тепла поступающего с теплоносителем в парогенератор 1.In the presence of effective circulation processes for each circulation path and heat removal through the heat exchanger 4, the amount of heat supplied to the steam generator 1 can be less than the amount of heat removed through the heat exchanger 4. Such conditions arise in the process of reducing the residual heat release in the reactor installation and, accordingly, the amount of heat supplied from coolant into the steam generator 1.

При таких условиях количество воды, поступающей с напора пароводяного инжектора 5 последовательно по веткам 6, 8 и 9 в парогенератор 1 превышает количество воды необходимое для парообразования при текущей мощности РУ. В результате парообразование в парогенераторе 1 уменьшается, давление пара в системе снижается, поступление пара по паровой ветке 2 уменьшается вплоть до прекращения и работа пароводяного инжектора 5 срывается. Циркуляция воды по трубопроводам 6, 7 и 8 прекращается.Under such conditions, the amount of water supplied from the pressure of the steam-water injector 5 sequentially along the branches 6, 8 and 9 into the steam generator 1 exceeds the amount of water required for vaporization at the current power of the reactor plant. As a result, steam generation in the steam generator 1 decreases, the steam pressure in the system decreases, the flow of steam through the steam branch 2 decreases until it stops, and the operation of the steam-water injector 5 is interrupted. The circulation of water through pipelines 6, 7 and 8 is stopped.

При этом из-за отсутствия расхода пара по ветке 2 давления пара в парогенераторе 1, пароводяном инжекторе 5, емкости запаса воды 3 и пусковой емкости 15 выравниваются. Если при этом уровень конденсата в ветке 13 и пусковой емкости 15 выше уровня воды в емкости запаса воды 3, то под действием нивелирного напора вода из пусковой емкости 15 будет поступать по веткам 13 и 8 в водный объем емкости запаса воды 3 до выравнивания уровней воды в них. При этом объем пусковой емкости 15 освобождается от конденсата.In this case, due to the lack of steam flow along the branch 2, the steam pressure in the steam generator 1, the steam-water injector 5, the water storage tanks 3 and the starting tank 15 are aligned. If, at the same time, the level of condensate in branch 13 and starting tank 15 is higher than the water level in water storage tank 3, then under the action of leveling pressure, water from starting tank 15 will flow through branches 13 and 8 into the water volume of water storage tank 3 until water levels in them. In this case, the volume of the starting tank 15 is freed from condensate.

Далее поскольку в парогенераторе 1 подвод тепла продолжается, а поступление воды в парогенератор с напора пароводяного инжектора 5 прекратилось, то начинает возрастать парообразование в парогенераторе 1, увеличивается выход пара в систему, возрастает давление пара в ветке 2 и в емкости запаса воды 3.Further, since the heat supply in the steam generator 1 continues, and the flow of water into the steam generator from the pressure of the steam-water injector 5 has ceased, vaporization in the steam generator 1 begins to increase, the steam output to the system increases, the steam pressure in the branch 2 and in the water storage tank 3 increases.

Пар начинает поступать по ветке 2 в пароводяной инжектор 5, через него в пусковую емкость 15 и происходит очередной запуск циркуляции воды в системе, отвод тепла через теплообменник 4 и поступление воды в парогенератор 1.Steam begins to flow through branch 2 into the steam-water injector 5, through it into the starting tank 15 and the next start of the circulation of water in the system, heat removal through the heat exchanger 4 and the flow of water into the steam generator 1.

Процесс отвода тепла продолжится до очередного снижения давления пара в системе и срыва работы пароводяного инжектора 5. Т.е. все процессы повторяются. При наличии непрерывного подвода тепла к парогенератору 1 возникает цикличность работы системы без ограничения по длительности работы и при надежном отводе через теплообменник 4 всего подводимого к системе тепла.The process of heat removal will continue until the next decrease in the steam pressure in the system and the failure of the steam-water injector 5. all processes are repeated. In the presence of a continuous supply of heat to the steam generator 1, a cyclical operation of the system occurs without restrictions on the duration of operation and with a reliable removal of all heat supplied to the system through the heat exchanger 4.

Предлагаемое решение позволяет отводить тепло остаточных тепловыделений через теплообменник, размещенный ниже парогенератора и охлаждаемый конечным поглотителем. При наличии неограниченного количества запасов конечного поглотителя (морской воды или воды внешнего водоема) процесс отвода тепла будет продолжаться при наличии тепловыделений неограниченно долго вплоть до состояния, при котором мощность тепловыделений будет равна потерям тепла в окружающую среду.The proposed solution allows the heat of residual heat to be removed through a heat exchanger located below the steam generator and cooled by the final absorber. In the presence of an unlimited amount of reserves of the final absorber (sea water or water from an external reservoir), the process of heat removal will continue in the presence of heat release for an unlimited time up to a state in which the power of heat release will be equal to heat loss to the environment.

Claims (4)

1. Система пассивного отвода тепла реакторной установки, включающая парогенератор с паровой веткой с размещенным на ней отсечным клапаном, подключенной к пароводяному инжектору, и с водяной веткой с размещенным на ней отсечным клапаном, подключенной к емкости запаса воды, пароводяной инжектор, теплообменник, размещенный ниже парогенератора и соединенный подводящей веткой с выходом пароводяного инжектора, а отводящим трубопроводом по входу пароводяного инжектора, емкость запаса воды, установленную выше парогенератора с подводящей веткой, подключенной к подводящему трубопроводу теплообменника, и с дополнительной веткой, соединяющей ее верхний объем с паровой веткой парогенератора, пусковую емкость, размещенную выше пароводяного инжектора и верхней частью подключенную подводящей веткой к подводящему трубопроводу теплообменника, а отводящей веткой подключенную к подводящей ветке емкости запаса воды, обратный клапан, установленный на подводящей ветке теплообменника, отличающаяся тем, что водяная ветка парогенератора подключена к боковой поверхности емкости запаса воды в точке на уровне, соответствующем горизонтальному уровню размещения пароводяного инжектора, а дополнительная ветка емкости запаса воды подключена к паровой ветке парогенератора в точке подключения паровой ветки к входу в пароводяной инжектор.1. The system of passive heat removal of the reactor plant, including a steam generator with a steam branch with a shut-off valve located on it, connected to a steam-water injector, and with a water branch with a shut-off valve located on it, connected to a water storage tank, a steam-water injector, a heat exchanger located below steam generator and connected by a supply line to the outlet of the steam-water injector, and by the outlet pipeline at the inlet of the steam-water injector, a water storage tank installed above the steam generator with a supply line connected to the supply line of the heat exchanger and with an additional branch connecting its upper volume with the steam branch of the steam generator, starting a tank located above the steam-water injector and its upper part connected by a supply line to the supply line of the heat exchanger, and by a discharge line connected to the supply line of the water storage tank, a check valve installed on the supply line of the heat exchanger, characterized in that in The other branch of the steam generator is connected to the side surface of the water storage tank at a point at a level corresponding to the horizontal level of the steam-water injector, and an additional branch of the water storage tank is connected to the steam branch of the steam generator at the point where the steam branch is connected to the inlet to the steam-water injector. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что водяная ветка парогенератора снабжена обратным клапаном, размещенным выше отсечного клапана.2. The system of claim. 1, characterized in that the water branch of the steam generator is equipped with a check valve located above the shut-off valve. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что на отводящей ветке пусковой емкости размещен обратный клапан.3. The system according to claim 1, characterized in that a check valve is located on the discharge branch of the starting tank. 4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что пусковая емкость выполнена с возможностью внешнего охлаждения.4. The system of claim. 1, characterized in that the starting capacity is made with the possibility of external cooling.
RU2020113851A 2020-04-03 2020-04-03 System for passive heat removal of reactor plant RU2740786C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020113851A RU2740786C1 (en) 2020-04-03 2020-04-03 System for passive heat removal of reactor plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020113851A RU2740786C1 (en) 2020-04-03 2020-04-03 System for passive heat removal of reactor plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2740786C1 true RU2740786C1 (en) 2021-01-21

Family

ID=74213072

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020113851A RU2740786C1 (en) 2020-04-03 2020-04-03 System for passive heat removal of reactor plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2740786C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2761108C1 (en) * 2021-03-10 2021-12-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) Passive heat discharge system of the reactor plant
RU2798485C1 (en) * 2022-11-23 2023-06-23 Акционерное общество "АКМЭ-инжиниринг" (АО "АКМЭ-инжиниринг") System of passive heat removal via once-through steam generator and method for filling it
CN117095840A (en) * 2023-06-16 2023-11-21 哈尔滨工程大学 Self-supporting passive waste heat discharging system of floating nuclear power station
WO2024112225A1 (en) * 2022-11-23 2024-05-30 Акционерное Общество "Акмэ - Инжиниринг" System for passive heat removal through a once-through steam generator and method for filling same
WO2024112224A1 (en) * 2022-11-23 2024-05-30 Акционерное Общество "Акмэ - Инжиниринг" System for passive heat removal through a once-through steam generator

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012129402A1 (en) * 2011-03-23 2012-09-27 Babcock & Wilcox Nuclear Energy, Inc. Emergency core cooling systems for pressurized water reactor
US9583224B2 (en) * 2012-07-13 2017-02-28 Korea Atomic Energy Research Institute Passive safety system of integral reactor
KR101777524B1 (en) * 2016-09-28 2017-09-11 한국수력원자력 주식회사 Passive auxiliary feed-water system having air-cooling heat exchanger
RU2631057C1 (en) * 2016-12-28 2017-09-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) System of passive removal of heat of reactor installation
KR101790451B1 (en) * 2016-09-29 2017-10-25 한국수력원자력 주식회사 Coolant supplying system, and reactor building passive cooling system including the same
KR20180048434A (en) * 2017-12-13 2018-05-10 한국원자력연구원 Passive safety system and nuclear power plant having the same
RU186261U1 (en) * 2018-07-23 2019-01-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) PASSIVE HEAT REMOVAL SYSTEM OF REACTOR INSTALLATION

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012129402A1 (en) * 2011-03-23 2012-09-27 Babcock & Wilcox Nuclear Energy, Inc. Emergency core cooling systems for pressurized water reactor
US9583224B2 (en) * 2012-07-13 2017-02-28 Korea Atomic Energy Research Institute Passive safety system of integral reactor
KR101777524B1 (en) * 2016-09-28 2017-09-11 한국수력원자력 주식회사 Passive auxiliary feed-water system having air-cooling heat exchanger
KR101790451B1 (en) * 2016-09-29 2017-10-25 한국수력원자력 주식회사 Coolant supplying system, and reactor building passive cooling system including the same
RU2631057C1 (en) * 2016-12-28 2017-09-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) System of passive removal of heat of reactor installation
KR20180048434A (en) * 2017-12-13 2018-05-10 한국원자력연구원 Passive safety system and nuclear power plant having the same
RU186261U1 (en) * 2018-07-23 2019-01-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) PASSIVE HEAT REMOVAL SYSTEM OF REACTOR INSTALLATION

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2761108C1 (en) * 2021-03-10 2021-12-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) Passive heat discharge system of the reactor plant
RU2798485C1 (en) * 2022-11-23 2023-06-23 Акционерное общество "АКМЭ-инжиниринг" (АО "АКМЭ-инжиниринг") System of passive heat removal via once-through steam generator and method for filling it
RU2798483C1 (en) * 2022-11-23 2023-06-23 Акционерное общество "АКМЭ-инжиниринг" (АО "АКМЭ-инжиниринг") System of passive heat removal through steam generator and method for filling it
WO2024112225A1 (en) * 2022-11-23 2024-05-30 Акционерное Общество "Акмэ - Инжиниринг" System for passive heat removal through a once-through steam generator and method for filling same
WO2024112224A1 (en) * 2022-11-23 2024-05-30 Акционерное Общество "Акмэ - Инжиниринг" System for passive heat removal through a once-through steam generator
CN117095840A (en) * 2023-06-16 2023-11-21 哈尔滨工程大学 Self-supporting passive waste heat discharging system of floating nuclear power station
CN117095840B (en) * 2023-06-16 2024-05-10 哈尔滨工程大学 Self-supporting passive waste heat discharging system of floating nuclear power station
RU2822563C1 (en) * 2024-01-10 2024-07-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" Passive heat removal system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2740786C1 (en) System for passive heat removal of reactor plant
US4674285A (en) Start-up control system and vessel for LMFBR
CN103953915B (en) High-pressure heater reclaims the method for the hydrophobic working medium of double reheat boiler startup and heat
CN108870372A (en) Once-through Boiler drained water recovery system and method based on high-low pressure hydrophobic development unit
KR102370604B1 (en) Fuel gas supply system and method for vessel
RU2631057C1 (en) System of passive removal of heat of reactor installation
RU186261U1 (en) PASSIVE HEAT REMOVAL SYSTEM OF REACTOR INSTALLATION
RU2152521C1 (en) Condensate degassing method and device
RU2732857C1 (en) System for passive heat removal of reactor plant
CA2784276C (en) Nuclear power plant
CN202188482U (en) Pumpless direct-current furnace startup system capable of fully recycling working media and heat
RU150816U1 (en) EMERGENCY HEAT REMOVAL SYSTEM
CN112289472A (en) Passive water replenishing system of steam generator for passive nuclear power plant
CA3068559C (en) Steam-generating unit of dual circuit reactor with purge and drain system
CN114543074B (en) DC coal-fired generator set starting system
RU2822563C1 (en) Passive heat removal system
EP0125924A2 (en) Start-up systems and start-up vessels for such systems
CN113864849A (en) Dry-wet state undisturbed switching system and control method suitable for supercritical unit under deep peak regulation state
US11488733B2 (en) Method and system for bringing a nuclear power plant into a safe state after extreme effect
KR102315403B1 (en) Water Recirculation in Vertical Forced Flow Steam Generators
RU134687U1 (en) PASSIVE HEAT REMOVAL SYSTEM OF REACTOR INSTALLATION
RU2761108C1 (en) Passive heat discharge system of the reactor plant
RU167923U1 (en) EMERGENCY HEAT REMOVAL SYSTEM
KR102173808B1 (en) Method for preventing reactor trip during vacuum loss of condenser
RU2668235C1 (en) Emergency cooling system