×
26.08.2017
217.015.d4f5

Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА АВАРИЙНОГО ОТВОДА ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЙ АКТИВНОЙ ЗОНЫ РЕАКТОРА НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к системе аварийного отвода энерговыделений активной зоны реактора на быстрых нейтронах. Заявленная система содержит контур воздушного теплообменника, внутренний нижний теплообменник которого расположен непосредственно в активной зоне реактора, а наружный внешний теплообменник - в воздушном вытяжном канале за пределами гермооболочки. При этом теплообменники и трубопроводы, их соединяющие, заполнены жидким натрием, а в разрыв одного из трубопроводов внешнего теплообменника включен магнитогидродинамический насос, подсоединенный к дополнительно установленному в активной зоне реактора термопреобразователю. Внешний приемник избыточной тепловой энергии, в котором установлен наружный теплообменник, может быть выполнен из вентилируемого канала, соединенного с вытяжной трубой станции, или в виде дополнительного теплообменника, подключенного к трубопроводу наружного теплообменника. Техническим результатом является повышение надежности за счет обеспечения непрерывного режима работы по отводу энерговыделений из активной зоны реактора независимо от состояния и работы существующей активной системы отвода избыточной тепловой энергии от реактора, а также при полных отключениях основного и резервного источников электроэнергии атомной станции. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Известна «Система пассивного отвода остаточных тепловыделений ядерного реактора» [1], авторы Беркович В.М., Татарников В.П. и др.

Система содержит ядерный реактор, контур циркуляции теплоносителя, воздухоохлаждаемый теплообменник, расположенный в вытяжной трубе, и сепараторы-теплообменники для разных петлей контура циркуляции, соединенные через эжектор.

Данная система предназначена для использования на атомных электростанциях с водоводяными реакторами, а также в устройствах аварийного расхолаживания ядерных реакторов бассейнового типа. Теплоносителем в системе является вода. Все вышеперечисленное оборудование системы, кроме теплообменника в вытяжной трубе находится внутри защитной оболочки (гермооболочки). Данная система непригодна для ядерных реакторов на быстрых нейтронах, в которых жидкометаллическим рабочим телом является натрий, активно взаимодействующий с водой и с образованием при этом газообразного водорода. Заменить натрий водой в системе пассивного отвода теплоты по этой схеме не представляется возможным.

Известна также «Система ограничения последствий аварии на атомной электростанции» [2], автор Муравьев В.П.

Система содержит внутри реакторного помещения спринклерную установку, соединенную напорным трубопроводом с размещенными вне реакторного помещения насосом спринклерной воды, соединенным всасывающим трубопроводом с приямком сбора воды реактора через теплообменник, включенный во внереакторный замкнутый контур охлаждения, содержащий насос. Кроме того, система снабжена замкнутым контуром низкокипящей жидкости, содержащим турбину, конденсатор-насос, обратный клапан и теплообменник испаритель в приямке реактора.

Данная система весьма сложна в реализации из-за наличия дополнительного контура низкокипящей жидкости. Кроме того, она неработоспособна при одновременном отключении основного и резервного источников энергии в чрезвычайных обстоятельствах, так как будет обесточен насос контура охлаждения.

Известно также «Устройство для отвода избыточной тепловой энергии из внутреннего объема защитной оболочки атомной электростанции», авторы Мустафин М.Р., Бумагин В.Д. и др. [3].

Данное изобретение может быть использовано при аварийной ситуации при полном отключении активных источников электроэнергии и позволяет пассивно отводить избыточную тепловую энергию в атмосферу из внутреннего объема защитной оболочки (гермооболочки).

Устройство содержит соединенные трубопроводами теплообменники с легкокипящим теплоносителем, причем нижний теплообменник расположен в емкости для воды внутри защитной оболочки, а верхний - на наружной поверхности стенки купола защитной оболочки.

Включение в работу пассивной системы легкокипящего теплоносителя обеспечивается сильфонным сервоприводом.

Недостаток данной системы в том, что она не может быть использована на АЭС в реакторах на быстрых нейтронах, использующих в качестве рабочего тела жидкие металлы, например натрий, вступающий во взрывную реакцию с водой и хладоном типа С, использующихся в данном патенте.

Недостатком является также ждущий режим работы данной пассивной части системы и начало ее работы только в случае прекращения работы активной части из-за отключения основного и резервного электропитания насосов. Надежность включения ждущего режима системы должна обеспечиваться сильфонами, имеющими высокую интенсивность отказов.

Задачей настоящего изобретения является создание высоконадежной автономной системы аварийного отвода энерговыделений активной зоны реактора на быстрых нейтронах АЭС с жидкометаллическим рабочим телом, например натрием в реакторе.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения является «Схема аварийного теплоотвода быстрых реакторов (БР)», рис. 36, с. 88 из книги Н.Н. Ошканова [4] (см. приложение к данной заявке).

Данное устройство содержит воздушный теплообменник (ВТО) с натриевым теплоносителем, состоящий из автономного нижнего контура ВТО, расположенного в теплоносителе активной зоны реактора, и внешнего теплообменника, установленного в воздушном вытяжном канале (вытяжной трубе). Перемещение расплава жидкого натрия между внутренним и внешним теплообменниками осуществляется конвекцией по трубопроводам за счет естественной циркуляции.

Нагретый натрий во внутреннем нижнем теплообменнике контура ВТО за счет естественной циркуляции поднимается вверх и отдает теплоту в наружном теплообменнике воздуху в вытяжной трубе, а охлажденный натрий возвращается в нижний теплообменник.

Однако недостатком данного устройства является относительно невысокое количество тепловой энергии, которое передается конвекцией из активной зоны реактора во внешний теплообменник и далее в вытяжную трубу за счет естественной циркуляции теплоносителя.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности аварийного отвода тепла за счет включения в трубопровод верхнего воздушного теплообменника магнитогидродинамического (МГД) насоса, размещения в активной зоне реактора термопреобразователя и подключения его к МГД-насосу, что обеспечивает непрерывный автономный режим работы как системы пассивной безопасности АЭС, так и аварийный отвод энерговыделений реактора независимо от состояния и работы существующей активной системы отвода избыточной тепловой энергии за пределы гермооболочки.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет максимально повысить безопасность эксплуатации АЭС на жидкометаллическом рабочем теле.

В результате информационного поиска по источникам патентной и научно-технической информации совокупность признаков, характеризующая описываемую «Систему аварийного отвода энерговыделений активной зоны реактора на быстрых нейтронах», нами не обнаружена.

Предложенное техническое решение может найти применение в качестве дополнительной системы автономной пассивной безопасности на существующих и вновь проектируемых АЭС с жидкометаллическим рабочим телом в реакторе.

Существующие активные системы безопасности АЭС в данном описании не рассматривается.

На чертеже условно изображены элементы предлагаемой системы безопасности АЭС: корпус 1 реактора, в котором находится теплоноситель 2 - расплав жидкометаллического рабочего тела активной зоны реактора, например натрия, и комплект тепловыделяющих сборок, нижний теплообменник 3 контура воздушного охлаждения реактора, связанный трубопроводами 4 с внешним теплообменником 5 этого же контура, размещенного в воздушном вытяжном канале 6 вытяжной трубы. Радиаторы теплообменника и трубопроводы, их соединяющие, заполнены расплавом натрия.

В активной зоне реактора размещен термопреобразователь 7, а в разрыв трубопровода внешнего теплообменника включен магнитогидродинамический насос 8 (МГД-насос), провода 9 от которого подключены к термопреобразователю 7. В данной системе целесообразно также использовать дополнительный теплообменник, подключенный к трубопроводу внешнего теплообменника, расположенного за гермооболочкой и вне зоны трубы (не показано на чертеже). Это повысит надежность системы при обрушении трубы в случае чрезвычайных обстоятельств.

Система аварийного отвода энерговыделений активной зоны реактора на быстрых нейтронах работает следующим образом.

Для охлаждения реактора на подобных станциях невозможно использовать водяные теплообменники термосифонного и других типов, поскольку при наличии дефекта в теплообменнике и протечек воды может произойти взрывная реакция расплава натрия с водой.

Наибольшее распространение получили АЭС с реакторами на быстрых нейтронах, в которых в качестве жидкометаллического рабочего тела и в реакторах, и в теплообменниках используется расплав натрия.

Пассивное охлаждение в таких реакторах осуществляется воздушными теплообменниками, внутренние нижние теплообменники 3 которых расположены непосредственно в активной зоне ректора 1, а их соединенные трубопроводами 4 наружные внешние теплообменники 5 размещены в воздушном вытяжном канале 6 вытяжной трубы.

В рабочем режиме станции за счет наличия высокой вытяжной трубы, в ней присутствует значительная тяга воздуха, создающая его интенсивное движение и активно охлаждающая внешний теплообменник 5. За счет естественной конвекции горячее рабочее тело - жидкий натрий - из нижнего теплообменника 3 перемещается по трубопроводам 4 вверх, а охлажденный натрий из внешнего теплообменника 5 - вниз, циркулируя по замкнутому контуру.

В таком рабочем режиме пассивное охлаждение реактора за счет конвекции натрия работает дополнительно к активной системе безопасности АЭС, функционирующей от различных внешних источников энергоснабжения.

Однако в случае чрезвычайных обстоятельств (землетрясение, военные действия, террористический акт и др.) может произойти отключение всех внешних источников электрической энергии, обеспечивающих работу активной системы безопасности, и мощности для охлаждения реактора только за счет пассивного охлаждения воздушным теплообменником с естественной конвекцией оказывается недостаточно.

Для усиления конвекции и активной циркуляции расплава натрия в воздушном теплообменнике предлагается в разрыв одного из трубопроводов 4 включить МГД-насос 8, запитанный по проводам 9 от вновь введенного термопреобразователя 7, размещенного в активной зоне реактора 1.

Электрическая энергия, вырабатываемая термопреобразователем 7, обеспечивает работу МГД-насоса 8, гарантирующего усиленную циркуляцию жидкого натрия между нижним и верхним радиаторами воздушного теплообменника.

Кроме того, при повышении температуры внутри активной зоны реактора, увеличивается также ЭДС термопреобразователя и соответственно увеличивается производительность МГД-насоса, интенсифицирующего процесс охлаждения расплава натрия.

Таким образом, в определенном диапазоне обеспечивается стабилизация температуры реактора в автоматическом режиме и при этом не используются внешние энергоисточники.

На вновь проектируемых объектах внешний теплообменник 5 системы аварийного охлаждения реактора целесообразно размещать не только в вытяжном канале трубы, но и в виде дополнительного теплообменника за гермооболочкой вне трубы АЭС. Это позволит исключить аварию вытяжного канала, связанную с обрушением трубы, вызванными чрезвычайными обстоятельствами.

Предлагаемая автономная система, улучшающая и дополняющая пассивную безопасность атомной станции на быстрых нейтронах, позволяет обеспечить непрерывный отвод энерговыделений от активной зоны реактора независимо от условий работы существующей системы активной безопасности АЭС, что значительно повышает безопасность эксплуатации подобных станции.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Беркович В.М., Татарников В.П. и др. Система пассивного отвода остаточных тепловыделений ядерного реактора. Патент РФ №2002321. МПК G21C 15/18 (аналог).

2. Муравьев В.П. Система ограничения последствий аварии на атомной электростанции. Патент РФ №2030801. МПК G21C 13/10 (аналог).

3. Мустафин М.Р., Бумагин В.Д. и др. Устройство для отвода избыточной тепловой энергии из внутреннего объема защитной оболочки атомной электростанции. Патент РФ №2504031. МПК G21C 15/00 (аналог).

4. Ошканов Н.Н. Физические и технологические особенности ядерных реакторов на быстрых нейтронах. Екатеринбург, УрФУ, 2011 г., рис. 36, с. 88 (прототип).

5. Патент США 6069930 A1, 30.05.2000 (аналог).

6. Европейский патент 2096644 В1. 12.09.2012 (аналог).

7. Колыхан Л.И., Наганов А.В. Система пассивной безопасности атомной станции. Авторское свидетельство СССР №1829697. МПК G21C 9/00 (аналог).

8. Беркович В.М., Молчанов И.В. и др. Энергетическая установка. Авторское свидетельство СССР №1681032. МПК F01K 13/12 (аналог).

9. Патент ФРГ №3129289, МПК G21C 15/18, 1982 (аналог).

10. Патент Франции №2550371 А2, 08.02.1985 (аналог).

11. Андреев В.И., Зверев С.А., Упырев В.Н. Система аварийного расхолаживания исследовательского ядерного реактора. Авторское свидетельство СССР №1503047. МПК G21C 15/18 (аналог).

12. 3аявка Японии №2001188094 А. 10.07.2001 (аналог).

13. Бумагин В.Д., Широков-Брюхов Е.Ф. и др. Устройство для воздушного охлаждения системы пассивного отвода тепла из защитной оболочки атомной электростанции. Патент РФ №2450375. МПК G21C 9/00 (аналог).


СИСТЕМА АВАРИЙНОГО ОТВОДА ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЙ АКТИВНОЙ ЗОНЫ РЕАКТОРА НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ
СИСТЕМА АВАРИЙНОГО ОТВОДА ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЙ АКТИВНОЙ ЗОНЫ РЕАКТОРА НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 121-124 из 124.
09.06.2019
№219.017.7fb4

Роторный ветрогидродвигатель

Изобретение относится к роторным энергоустановкам, использующим кинетическую энергию ветра или потока воды для преобразования ее в механическую энергию. Роторный ветрогидродвигатель содержит вал, соединенный с дисками, между которыми установлены на периферии на своих осях лопасти с возможностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002464443
Дата охранного документа: 20.10.2012
19.06.2019
№219.017.8bda

Способ получения парацетамола

Предложен новый способ получения парацетамола, заключающийся в восстановлении п-нитрозофенола, проводимом в этилацетате в присутствии Pd/C-содержащего катализатора при давлении водорода 2,0-4,0 атм и температуре 20-50°С, последующем ацилировании образующегося п-аминофенола и выделении целевого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002461543
Дата охранного документа: 20.09.2012
10.07.2019
№219.017.b13b

Способ определения производительности плавильного агрегата

Изобретение относится к измерительной технике для контроля технологического процесса производства теплоизоляционных изделий из минеральной ваты в промышленности строительных материалов, в частности к способу для определения производительности плавильного агрегата. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002469962
Дата охранного документа: 20.12.2012
31.07.2019
№219.017.ba79

Способ определения параметров движения объектов локации в радиолокационных датчиках с частотной манипуляцией непрерывного излучения радиоволн и устройство для его реализации

Изобретение относится к области радиолокации с частотной манипуляцией непрерывного излучения (ЧМНИ) радиоволн и может быть использовано для обнаружения движущихся целей, измерения расстояния до объекта локации, скорости и направления движения. Достигаемый технический результат - расширение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002695799
Дата охранного документа: 29.07.2019
Показаны записи 161-170 из 194.
26.08.2017
№217.015.d7e4

Плавниковый лопастной движитель для плавсредств надводного и подводного плавания (варианты)

Изобретение относится к судостроению, а именно к плавсредствам. Плавниковый лопастной движитель для плавсредств надводного и подводного плавания включает в себя вариант конструкции надводного судна, которое содержит по обе стороны от осевой линии судна протяженные кормовые плавники с окнами,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622519
Дата охранного документа: 16.06.2017
26.08.2017
№217.015.dfb0

Способ извлечения палладия с помощью полисилоксана

Изобретение относится к способам извлечения микроколичеств благородного металла, такого как палладий, из разбавленных растворов. Cпособ извлечения палладия из многокомпонентных растворов включает перемешивание дитиооксамидированного полисилоксана с раствором, в котором при помощи ацетатной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625205
Дата охранного документа: 12.07.2017
26.08.2017
№217.015.e02d

Способ термомеханической обработки прутков из двухфазных титановых сплавов для получения низких значений термического коэффициента линейного расширения в направлении оси прутка

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам термомеханической обработки прутков из двухфазных титановых сплавов. Способ термомеханической обработки прутков из двухфазных титановых сплавов с молибденовым эквивалентом от 3,3 до 22% включает закалку прутка и его холодную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625376
Дата охранного документа: 13.07.2017
26.08.2017
№217.015.e38d

Установка для отверждения жидких радиоактивных отходов

Изобретение относится к методам отверждения жидких радиоактивных отходов. Установка для отверждения жидких радиоактивных отходов содержит контейнер с перемешивающей мешалкой, узлы подачи ЖРО и наполнителя. Контейнер соединен с узлом подачи ЖРО трубопроводом, с узлом подачи наполнителя через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626385
Дата охранного документа: 26.07.2017
26.08.2017
№217.015.ea7f

Способ изучения бинарного бариево-литиевого сплава и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к технической физике применительно к изучению образцов двухкомпонентных металлических сплавов, а именно исследованиям термозависимостей физических свойств расплавов образцов химически активных сплавов. При осуществлении способа используют образцы шихты изучаемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628036
Дата охранного документа: 14.08.2017
19.01.2018
№218.016.00d7

Устройство для фотометрического определения удельного электросопротивления металлических расплавов

Изобретение относится к анализу материалов путем фотометрического определения удельного электросопротивления нагреваемого тела в зависимости от температуры, в частности к определению удельного электросопротивления металлов и сплавов в жидком состоянии. Устройство содержит компьютер, источник...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629699
Дата охранного документа: 31.08.2017
20.01.2018
№218.016.1b54

Способ наноструктурирующего упрочнения поверхностного слоя прецизионных деталей выглаживанием и система для его осуществления

Изобретение относится к наноструктурирующему упрочнению поверхностного слоя прецизионных деталей выглаживанием. Используют выглаживающий инструмент, содержащий индентор, изготовленный из сверхтвердого инструментального материала, и модуль охлаждения индентора жидким теплоносителем....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635987
Дата охранного документа: 17.11.2017
17.02.2018
№218.016.2b26

Ветрогидроэнергетическая установка на основе использования эффекта магнуса

Изобретение относится к области ветро- и гидроэнергетики. Ветрогидроэнергетическая установка состоит из ветроколеса, содержащего вращающиеся цилиндры, из привода цилиндров, источника питания, электрогенератора, кинематически связанного с ветроколесом, причем оси цилиндров, расположенные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642996
Дата охранного документа: 29.01.2018
04.04.2018
№218.016.35d5

Термосифон

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для передачи тепловой энергии по вертикальным каналам в системах теплоэнергетики. Термосифон содержит корпус, рабочий объем нижней камеры которого заполнен жидкостью, воронку, перегораживающую с зазором нижнюю камеру с паропроводом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646273
Дата охранного документа: 02.03.2018
04.04.2018
№218.016.36be

Сцинтилляционный гамма-спектрометр

Изобретение относится к области сцинтилляционных γ-спектрометров, точнее к спектрометрам энергий на основе сцинтилляторов NaI:Tl, CsI:Tl, CsI:Na, LaCl:Ce и других, характеризующихся многокомпонентными световыми вспышками с сильной зависимостью постоянных времени высвечивания от температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646542
Дата охранного документа: 05.03.2018
+ добавить свой РИД