UA44808C2 - Пристрій для газації воднем рідкого теплоносія першого контуру реактора, охолоджуваного водою під тиском - Google Patents

Abstract

Пристрій для газації воднем рідкого теплоносія першого контуру реактора, охолоджуваного водою під тиском стосується ядерного реактора з контуром охолодження для рідкого теплоносія. Пристрій містить ємність компенсатора об`єму і принаймні один насос високого тиску, при цьому пристрій має місце підживлення для водню у всмоктуючому трубопроводі насоса високого тиску і оснащений регулювальним пристроєм, який з боку входу з`єднаний з пристроєм вимірювання концентрації водню, та регулювальним клапаном в живильному трубопроводі водню, який зв`язаний з місцем підживлення, при цьому регулювальний клапан підключено до виходу регулювального пристрою, а пристрій вимірювання концентрації водню включено в вимірювальну лінію, відгалужену від напірного трубопроводу за насосом високого тиску.

Description

Опис винаходу

Винахід стосується пристрою для газації воднем рідкого теплоносія першого контура реактора, який 2 охолоджується водою під тиском, при цьому реактор, який охолоджується водою під тиском, забезпечено ємністю компенсатора об'єму та принаймні одним, підключеним за нею насосом високого тиску.

За прототип запропонованого винаходу прийнятий пристрій для газації воднем рідкого теплоносія першого контура реактора, охолоджуваного водою під тиском, і вміщуючого ємність компенсатора об'єму і, принаймні, один насос високого тиску, при цьому пристрій має місце підживлення для водню у всмоктуючому трубопроводі 70 насоса високого тиску і оснащений регулювальним пристроєм, який з боку входу з'єднаний з пристроєм вимірювання концентрації водню, та регулювальним клапаном в живильному трубопроводі водню, який зв'язаний з місцем підживлення, при цьому регулювальний клапан підключено до виходу регулювального пристрою.

Описується система газації, в якій водень підживлюється безпосередньо в насос високого тиску для досягнення особливо високої точності під час регулювання вмісту водню.

Первинний холодоагент реактора, який охолоджується водою під тиском, в який необхідно вприскувати газ, протікає по трубі. Цей первинний холодоагент транспортується завдяки циркуляційному насосу, встановленому на трубі для нормального використання в ядерному реакторі. За допомогою пристрою для подавання газу, наприклад, газового насосу, деякий об'єм водню вприскується в картер насосу за допомогою трубки, а потім за допомогою двох трубок або каналів для вприскування газу. Засоби вимірювання та аналізу з'єднані на трубі відповідно зверху та знизу по потоку від циркуляційного насосу і надають інформацію, що стосується концентрації або вмісту водню у первинному холодоагенті до та після вприскування газу. Регулювання об'єму газу, який необхідно вприскувати за допомогою насосу, залежить від вмісту водню, виміряному у первинному холодоагенті знизу по потоку в точці вприскування газу в об'єм рідини, яка циркулює по трубі. Вприскування с 22 газу всередині картеру або корпусу насосу здійснюється за допомогою патрубків, установлених на внутрішній Го) стінці картеру, на роторі насосу або у всмоктувальній трубі.

Така система газації не має змоги точного і швидкого регулювання вмісту водню в теплоносії через недосконалість системи зв'язку між основними керуючими конструктивними елементами, що управляють та регулюють витратну кількість водню і момент його подавання до теплоносія контуру реактора. Тому відомий со пристрій не в повній мірі забезпечує умови підтримання концентрації водню в теплоносії на рівні заданого ав значення. Ця обставина, як було сказано вище, пов'язана з небезпекою скупчення просоченого водню та утворення вибухонебезпечної суміші. со

В основу винаходу поставлена задача створення високоефективного, з можливістю точного і оперативного /-«ф регулювання витрат водню пристрою для газації воднем рідкого теплоносія першого контура реактора,

Зо охолоджуваного водою під тиском, шляхом оснащення його вимірювальною лінією з пристроєм вимірювання М концентрації водню та оптимізації конструктивних зв'язків цієї лінії з основними вузлами пристрою, пов'язаними з постачанням водню до теплоносія, що забезпечує можливість безперервного вимірювання вмісту водню в теплоносії першого контура реактора з напірного боку насосів високого тиску за допомогою пристрою «4, вимірювання концентрації водню у вимірювальній лінії, ії обумовлює можливість зв'язку регулювального клапана, З який забезпечує подачу потрібної дози водню і пов'язаний з регулювальним пристроєм, з вихідними даними с щодо наявності водню в теплоносії, які надходять з пристрою вимірювання концентрації водню, через

Із» відокремлену від всмоктуючої труби лінію вимірювання і тим самим забезпечує автоматичний режим газації теплоносія з високою точністю на рівні заданого значення.

Поставлена задача досягається завдяки тому, що в пристрої для газації воднем рідкого теплоносія першого контура реактора, охолоджуваного водою під тиском, і вміщуючого ємність компенсатора об'єму і, принаймні, е один насос високого тиску, при цьому пристрій має місце підживлення для водню у всмоктуючому трубопроводі «їз» насоса високого тиску їі оснащений регулювальним пристроєм, який з боку входу з'єднаний з пристроєм вимірювання концентрації водню, та регулювальним клапаном в живильному трубопроводі водню, який со зв'язаний з місцем підживлення, при цьому регулювальний клапан підключено до виходу регулювального ав! 20 пристрою, згідно з винаходом, пристрій вимірювання концентрації водню включено в вимірювальну лінію, відгалужену від напірного трубопроводу за насосом високого тиску. со При цьому вимірювальна лінія сполучена із задіяною при необхідності ємністю компенсатора об'єму або з дренажною системою, насос високого тиску встановлений з можливістю повернення відібраного з контура охолодження теплоносія першого контура знову в контур охолодження, а регулювальний клапан розташований в 29 живильному трубопроводі водню між запасом водню і місцем підживлення.

ГФ) В напірному трубопроводі запропонованого пристрою розміщений змішувач, причому останній може бути розташованим униз за течією від місця підживлення. о Крім цього, задіяна при необхідності ємність компенсатора об'єму сполучена з обхідним трубопроводом, що містить регулювальний клапан, причому обхідний трубопровід угору за течією від місця підживлення між ємністю 60 компенсатора об'єму та насосом високого тиску з'єднаний із всмоктуючим трубопроводом.

Регулювальний пристрій запропонованого пристрою виконаний у вигляді пропорційного регулятора.

Таким чином, згідно з винаходом, з напірного боку насоса високого тиску підключено вимірювальну лінію (яку з'єднано з ємністю компенсатора об'єму або дренажною системою). В цю вимірювальну лінію включено пристрій для вимірювання вмісту водню в теплоносії. Оскільки кількість теплоносія, що відбирається з бо напірного боку насоса (насосів) високого тиску для вимірювання кількості теплоносія звичайно складає від 5 до

15 літрів на годину і є відносно малою, ця вимірювальна лінія може бути, як згадувалось, з'єднаною з дренажною системою ядерного реактора.

Рішення згідно з винаходом дає ту перевагу, що вміст водню в теплоносії є регульованим швидко і точно.

Мертві простори для водню обмежені до мінімуму. Газовідокремлювач не потрібен.

Як згадувалось, пристрій газації з'єднано з регулювальним пристроєм для управління згаданим регулювальним клапаном. Згідно з подальшою формою розвитку винаходу цей регулювальний клапан включено між запасом водню і місцем підживлення. Це дозволяє здійснити автоматичний режим газації теплоносія воднем.

Згідно з подальшою найкращою формою розвитку винаходу униз за течією від місця підживлення /о розташовано змішувач. За рахунок змішування вже в частині низького тиску досягається те, що в частині високого тиску існує практично тільки розчинений водень.

Найкращим чином передбачено обхідний трубопровід, який додано до ємності компенсатора об'єму. В результаті цього ємність компенсатора об'єму і, таким чином, також його газовий простір можуть підтримуватись малими.

Згідно з подальшою найкращою формою розвитку винаходу обхідний трубопровід угору за течією від місця підживлення впадає в розташований між ємністю компенсатора об'єму і насосом високого тиску всмоктуючий трубопровід. За рахунок цього в теплоносії, який підводиться до насоса високого тиску, одержується в основному рівномірний вміст водню.

Приклад виконання винаходу подано на кресленні з наведенням далі більш детального опису. При цьому на фіг. зображується принципова схема.

На фіг. показано пристрій для газації теплоносія першого контуру реактора, який охолоджується водою під тиском. Нитка трубопроводу 1, яка відгалужується від не показаного першого контуру реактора, який охолоджується водою під тиском, веде через ручний регулювальний клапан або арматуру 2 та вимірювач витрат

З в нижню частину ємності компенсатора об'єму 4. Ємність компенсатора об'єму 4 в своїй нижній ділянці 5 сч об Заповнено теплоносієм першого контуру, наприклад, водою Н2О. Розташований в ємності компенсатора об'єму 4 вище теплоносія першого контуру газовий простір 6 через нитки трубопроводу 7, 8 з'єднано з (не показано) і) системою відпрацьованого газу та через підвідний трубопровід 9 з підключенням азоту. В нитці трубопроводу 7 міститься зворотний клапан 10, регулювальний клапан 11, вимірювач витрат 12 та арматура 13; вони є складовими частинами відомої по собі системи для регулювання витрат азоту (порівняти ОЕ-РЗ 28 28 153). В со зо нитці трубопроводу 8 міститься регулювальний клапан 14 та арматура 15; вони є складовими частинами відомої по собі системи для регулювання тиску азоту і мабуть наявного водню (порівняти ОЕ-РЗ 28 28 153). Газовий о простір 6 в основному заповнено азотом Мо. Азот Мо може підводитись через підвідний трубопровід 9 і клапан со 16, а також зворотний клапан 17.

Паралельно до ємності компенсатора об'єму 4 розташовано обхідний трубопровід 18 з регулювальним «

Зв клапаном 19. Він веде від нитки трубопроводу 1 до підключеного знизу всмоктуючого трубопроводу 20; «Е пропускна здатність встановлюється регулювальним клапаном 19 з двигунним приводом. За допомогою регулювального клапана 19 та арматури 2 здійснюють слідкуюче регулювання концентрації бора в ємності компенсатора об'єму 4. Підвід бора відбувається на вході трубопроводу 1 і більш детально не описується. Через арматуру 2 від головного потоку безперервно відбирають частину витрат, спрямовують в ємність компенсатора « об'єму 4 і після змішування з її вмістом знову відводять через всмоктуючий трубопровід 20. з с Униз за течією від гирла обхідного трубопроводу 18 у всмоктуючому трубопроводі 20 передбачено змішувач 21. Він слугує для вводу Но. Живильний трубопровід 22 водню впадає у місці підживлення 23 перед змішувачем ;» 21 у всмоктуючий трубопровід 20. Він також може вести до змішувача 21. Живильний трубопровід 22 водню містить зворотний клапан 24, виконуючий орган з двигунним приводом або регулювальний клапан 25, вимірювач витрат 26 та запас водню 27, який закривається запірним клапаном 28. Регулювальний клапан 25 зв'язано через їх лінію управління 29 з регулятором або регулювальним пристроєм 30 з встановлюваним датчиком заданого значення 31. Тут може встановлюватись задане значення для бажаного вмісту водню. Регулювальний пристрій ве ЗО зв'язано через лінію вимірювання 32 з пристроєм 33 вимірювання концентрації водню. У випадку цього

Го! пристрою 33 вимірювання концентрації водню може, зокрема, йти мова про пристрій, який пропонується фірмою

Огрізрпеге іарогаюгіез, СН-2000 Меиснагсеї, Швейцарія. о Униз за течією від змішувача 21 передбачені в паралельних один до одного відрізках два насоси 34, 35 с високого тиску з вентиляційними арматурами 36, 37 або, відповідно, 38, 39 між якими розташовано газовимірювальні пристрої 40 або, відповідно, 41 для встановлення наявності газу у відповідних трубопроводах.

Якщо газ виявлено, то відповідно відчиняють вентиляційну зовнішню арматуру 37, 39, а вентиляційну внутрішню ов арматуру Зб, 38 зачиняють таким чином, щоб газ міг звітрюватись. Насоси 34, 35 високого тиску підключено між першим та другим клапанами 42 та 43, або, відповідно, між третім та четвертим клапанами 44 і 45. Насоси 34,

Ф) З5 високого тиску подають теплоносій першого контура в основному з обхідного трубопроводу 18 Через ка загальний напірний трубопровід 46, вимірювач витрат 47 і клапан 48 назад до першого контуру.

Розташування ємності компенсатора об'єму 4 має різні завдання: по-перше, вона забезпечує компенсацію бо Коливань рівня висоти теплоносія першого контуру з боку всмоктування насосів 34, 35 високого тиску. По-друге, забезпечує резерв теплоносія (наприклад, 12,5 кубометра) у випадку, коли якась (не показано), розташована перед регулювальним клапаном 19 арматура закриває або помилково перериває подачу теплоносія першого контура до насосів 34, 35 високого тиску. Ці насоси 34, 35 високого тиску повинні постійно працювати з причин безпеки. 65 Від напірного трубопроводу 46 відгалужується вимірювальна або відвідна лінія 49. До цієї вимірювальної лінії 49 підключено один за одним клапани 50, 51, вимірювач витрат 52, пристрій 33 вимірювання концентрації водню для вимірювання в режимі реального часу вмісту водню в теплоносії першого контуру, дросельний пристрій 53 та зворотний клапан 54. Вимірювальна лінія 49 веде потім до нижньої ділянки 5 ємності компенсатора об'єму 4. Альтернативно вона може також вести до газового простору 6 або в дренажну систему 55. Останнє показано за допомогою позначеного штриховою лінією трубопроводу 56. На пристрої 33 вимірювання концентрації водню передбачені ще відгалуження 57, 58. Ці відгалуження 57, 58 слугують для того, щоб підкалібровувати пристрій 33 вимірювання концентрації водню після певного часу експлуатації (за допомогою не показаної ємності для водню) або, відповідно, при необхідності продувати або збезводнювати вимірювальну лінію 49. 70 Через вимірювальну лінію відгалужують тільки відносно малі кількості теплоносія з напірного трубопроводу 46, наприклад, від 5 до 1Ол/год. Відібраний теплоносій повертають назад в контур теплоносія через ємність компенсатора об'єму 4 або відводять в дренажну систему 55.

Поданий пристрій працює наступним чином: Встановлення насичення воднем теплоносія першого контуру відбувається через регулювальний клапан 25, який управляється регулювальним пристроєм ЗО з боку низького /5 тиску обох насосів 34, 35 високого тиску, тобто на їхньому боці всмоктування. Підживлення водню відбувається в місці підживлення 23. Регульована величина, а саме вміст водню в теплоносії першого контуру (наприклад, воді), проте, безперервно вимірюється з напірного боку обох насосів 34, 35 високого тиску за допомогою пристрою 33 вимірювання концентрації водню у вимірювальній лінії 49. Регулювальний пристрій 30 призначено для підтримання концентрації водню в теплоносії першого контуру на рівні заданого значення, яке може складати, наприклад, 2,5часток/млн.

Поданий пристрій дозволяє здійснити однозначну газацію, тобто створення певної концентрації водню в теплоносії (воді). Він відрізняється простою конструкцією. Непотрібні газові простори виключені.

Claims (1)

1. Формула винаходу с (8)

   1. Пристрій для газації воднем рідкого теплоносія першого контуру реактора, охолоджуваного водою під тиском, і що містить ємність компенсатора об'єму і, принаймні, один насос високого тиску, при цьому пристрій має місце підживлення для водню, у всмоктуючому трубопроводі насоса високого тиску і оснащений со зо регулювальним пристроєм, який з боку входу з'єднаний з пристроєм вимірювання концентрації водню, та регулювальним клапаном в живильному трубопроводі водню, який зв'язаний з місцем підживлення, при цьому о регулювальний клапан підключено до виходу регулювального пристрою, який відрізняється тим, що пристрій со вимірювання концентрації водню включено в вимірювальну лінію, відгалужену від напірного трубопроводу за насосом високого тиску. « 35 2. Пристрій за п.1, який відрізняється тим, що вимірювальна лінія сполучена із задіяною при необхідності «т ємністю компенсатора об'єму або з дренажною системою.

   З. Пристрій за будь-яким з пп.1 - 2, який відрізняється тим, що насос високого тиску встановлений з можливістю повернення відібраного з контуру охолодження теплоносія першого контуру знову в контур охолодження. «

   4. Пристрій за будь-яким з пп. 1 - З, який відрізняється тим, що регулювальний клапан розташований в з с живильному трубопроводі водню між запасом водню і місцем підживлення.

   5. Пристрій за будь-яким з пп. 1 - 4, який відрізняється тим, що в напірному трубопроводі розміщений з змішувач.

   6. Пристрій за п.5, який відрізняється тим, що змішувач встановлений після місця підживлення у напрямку ВУХУ теплоносія. їз 7. Пристрій за будь-яким з пп. 1 - б, який відрізняється тим, що задіяна при необхідності ємність компенсатора об'єму сполучена з обхідним трубопроводом, що ве містить регулювальний клапан.

   о 8. Пристрій за п. 7, який відрізняється тим, що обхідний трубопровід "приєднаний до всмоктуючого трубопроводу до місця підживлення в напрямку руху теплоносія між ємністю компенсатора об'єму та насосом о високого тиску. «со 9. Пристрій за будь-яким з пп. 1 - 8, який відрізняється тим, що регулювальний пристрій виконаний у вигляді пропорційного регулятора. Ф) іме) 60 б5