Патент на изобретение №2300151

(54) СПОСОБ КОНДЕНСАЦИИ АВАРИЙНОГО ПАРА И ОЧИСТКИ ПАРОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ОТ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретения относятся к ядерной энергетике и могут быть использованы в энергетической и химической промышленности для конденсации пара и очистки паровоздушной смеси от радиоактивных и токсичных веществ. Предложен способ, заключающийся в формировании потока паровоздушной смеси, подаче в него охлаждающей жидкости, генерировании в части объема охлаждающей жидкости, выделенного вертикальной цилиндрической обечайкой, которая проходит через уровень зеркала охлаждающей жидкости, вертикальной вращающейся воронки, последующем пропускании через вертикальный слой жидкости воронки потока паровоздушной смеси и охлаждающей жидкости, стравливании очищенной паровоздушной смеси в атмосферу и отводе конденсата с охлаждающей жидкостью в бак рециркуляции, расположенный над уровнем зеркала охлаждающей жидкости, обеспечении их оттока в полость вертикальной цилиндрической обечайки и регулировании величины расхода потока паровоздушной смеси перед подачей в него охлаждающей жидкости в зависимости от величины давления паровоздушной смеси в герметичных помещениях системы локализации аварии посредством перекрытия живого сечения потока паровоздушной смеси уровнем зеркала охлаждающей жидкости. Предложенное устройство содержит бассейн с охлаждающей жидкостью, размещенную в нем вертикальную вихревую камеру в виде тела вращения, которая сообщается нижней частью с придонным объемом бассейна и имеет тангенциальные соединения со струйными насосами, расположенными под уровнем зеркала охлаждающей жидкости, выполненными в виде венца тангенциальных полых лопаток с перфорационными отверстиями на тыльной поверхности, сообщающихся своими полостями с придонным объемом бассейна, которые образуют проточные каналы, и, кроме того, дополнительно снабжено баком рециркуляции и гидравлическим затвором, причем бассейн с охлаждающей жидкостью и вертикальная вихревая камера со струйными насосами и коммуникациями размещены в одном из герметичных помещений системы локализации аварии. Предложенный способ позволяет не только избежать разрушения герметичных помещений системы локализации аварии, но и позволяет поддерживать оптимальное соотношение расходов паровоздушной смеси и охлаждающей жидкости, обеспечивая тем самым эффективную конденсацию аварийного пара и качественную очистку всей паровоздушной смеси от радиоактивных веществ. Особенности конструкции струйных насосов, их взаимосвязь с остальными элементами устройства позволили отказаться от целой системы трубопроводов, что обеспечило необходимую пропускную способность устройства при одновременном снижении металлоемкости и габаритов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано в энергетической и химической промышленности для конденсации пара и очистки паровоздушной смеси от радиоактивных и токсичных веществ.

Известно устройство для локализации аварии на атомной электростанции, имеющее герметичную оболочку, в полости которой размещены реактор с оборудованием, бассейн для охлаждающей воды и средство для конденсации пара (см. авт. свид. СССР № 537389, МПК G21С 13/20, 1974 г.). Устройство для конденсации пара выполнено в виде барботера, который состоит из опущенных в охлаждающую воду патрубков, связанных с полостью герметичной оболочки. Недостатком указанного устройства и реализуемого им способа является низкая эффективность конденсации пара при превышении его расхода над расчетным.

Известно устройство для конденсации пара, содержащее бассейн для охлаждающей воды, паропроводящий канал, имеющий вертикальный участок с горизонтальной пластиной, закрепленной с зазором относительно торца канала. Вертикальный участок паропроводящего канала с пластиной помещен в вертикальную кольцеобразную обечайку, нижний торец которой образует кольцевой зазор с днищем бассейна. Все элементы устройства размещены под уровнем зеркала охлаждающей воды (авт. свид. СССР № 1060053, МПК 4 G21С 9/00, 1988 г.). Указанное устройство и реализуемый им способ позволяют интенсифицировать теплообмен за счет циркуляции воды в бассейне, но эффективность конденсации пара и степень улавливания вредных примесей в условиях аварии на АЭС остаются недостаточно высокими и полными ввиду грубого дробления пара.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, реализованный устройством для конденсации пара и очистки парогазовой смеси, преимущественно при авариях на атомных электростанциях (патент РФ № 2226301, МПК 7 G21C 9/00, 15/16, 15/18, 2004 г.).

Упомянутое устройство содержит емкость для охлаждающей жидкости и конденсата с вертикальными обечайками в виде тел вращения, внутренние полости которых имеют тангенциальный подвод паровоздушной смеси, осуществляемый при помощи струйных насосов, которые размещены в емкости под уровнем зеркала охлаждающей жидкости.

В способе, реализованном упомянутым устройством, используется вращающаяся воронка жидкости, обеспечивающая интенсивную конденсацию пара и качественную очистку паровоздушной смеси от радиоактивных и токсичных веществ. Объясняется это тем, что при восходящем спиралеобразном течении жидкости воронки обеспечивается достаточное время контакта охлаждающей жидкости с паровоздушной смесью в которую, кроме того, предварительно была эжектирована в виде мелкодисперсной среды охлаждающая жидкость из объема бассейна.

При всех своих положительных качествах известный способ не обеспечивает во всех случаях уменьшение избыточного давления внутри герметичных помещений системы локализации аварии до необходимого минимума, при котором исключается их разрушение. Кроме того, известный способ конденсации и очистки паровоздушной смеси имеет ограниченный диапазон работы, вне которого нарушается оптимальность процесса конденсации пара и очистки остаточной парогазовой смеси.

Известно также устройство для конденсации и очистки парогазовой смеси, преимущественно при авариях на атомных электростанциях, содержащее вертикальную обечайку в виде тела вращения снабженную перфорационными отверстиями, которая имеет тангенциальный подвод паровоздушной смеси и размещена в объеме емкости с запасом охлаждающей жидкости. Вместе с ядерным реактором устройство находится в защитной оболочке (см. патент РФ № 2225646, МПК 7 G21С 9/02, 15/18, 2004 г.). Недостатком известного устройства является недостаточно высокая эффективность очистки паровоздушной смеси ввиду грубого дробления паровоздушной смеси и малой активной поверхности взаимодействия сред.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для конденсации и очистки парогазовой смеси, преимущественно при авариях на атомных электростанциях (см. патент РФ № 2226301, МПК 7 G21C 9/00, 15/16, 15/18, 2004 г.), которое является ближайшим аналогом и для способа. Недостатком известного устройства является наличие трубопроводов, подводящих пар, которые увеличивают габариты устройства и повышают его металлоемкость. Кроме того, использовать известное устройство для поддержания допустимого давления в объеме герметичных помещений системы локализации аварии не представляется возможным.

Предлагаемыми изобретениями решается задача поддержания расчетного давления в герметичных помещениях системы локализации аварии, исключающего их разрушение, а также задача обеспечения интенсивной конденсации аварийного пара и качественной очистки всей паровоздушной смеси даже в случае запроектной аварии.

Для достижения вышеуказанного технического результата в предлагаемом способе конденсации пара и очистки паровоздушной смеси от радиоактивных веществ в герметичных помещениях системы локализации аварии на АЭС при помощи запаса охлаждающей жидкости с использованием давления аварийного пара, включающем операции формирования потока паровоздушной смеси, подачи в него охлаждающей жидкости, генерирования в части объема охлаждающей жидкости, выделенного вертикальной цилиндрической обечайкой, которая проходит через уровень зеркала охлаждающей жидкости, вращающейся воронки, последующего пропускания через вертикальный слой жидкости воронки потока паровоздушной смеси и охлаждающей жидкости, отвод конденсата с охлаждающей жидкостью и стравливание очищенной паровоздушной смеси в атмосферу, отвод конденсата с охлаждающей жидкостью осуществляют в бак рециркуляции, расположенный над уровнем зеркала охлаждающей жидкости, и обеспечивают за счет разности давлений, создаваемых вертикальной вращающейся воронкой жидкости, их отток в полость вертикальной цилиндрической обечайки, а величину расхода потока паровоздушной смеси, перед подачей в него охлаждающей жидкости, регулируют в зависимости от величины давления паровоздушной смеси в герметичных помещениях системы локализации аварии посредством перекрытия живого сечения потока паровоздушной смеси уровнем зеркала охлаждающей жидкости.

Для исключения вторичного выноса радиоактивных продуктов из объема охлаждающей жидкости целесообразно приготавливать охлаждающую жидкость в виде водного раствора бората калия, имеющего концентрацию борной кислоты и гидрооксида калия соответственно в пределах 12,0-16,0 г/кг и 2,5-3,0 г/кг.

Отличительными признаками предложенного способа являются отвод в бак рециркуляции, расположенный над уровнем зеркала охлаждающей жидкости, конденсата с охлаждающей жидкостью и обеспечение за счет разности давлений, создаваемых вертикальной воронкой жидкости, их оттока в полость вертикальной цилиндрической обечайки, а также регулирование величины расхода потока паровоздушной смеси перед подачей в него охлаждающей жидкости в зависимости от величины давления паровоздушной смеси в герметичных помещениях системы локализации аварии посредством перекрытия живого сечения потока паровоздушной смеси уровнем зеркала охлаждающей жидкости.

Предложенный способ позволяет не только избежать разрушения герметичных помещений системы локализации аварии, но и позволяет поддерживать оптимальное соотношение расходов паровоздушной смеси и охлаждающей жидкости, обеспечивая тем самым эффективную конденсацию аварийного пара и качественную очистку всей паровоздушной смеси от радиоактивных веществ. Приготовление охлаждающей жидкости в виде водного раствора бората калия указанной концентрации позволяет при использовании предложенного способа удалять из паровоздушной смеси 95% радиоактивных веществ.

Для достижения вышеуказанного технического результата предлагается устройство для конденсации аварийного пара и очистки паровоздушной смеси от радиоактивных веществ в герметичных помещениях системы локализации аварии на АЭС, содержащее бассейн с охлаждающей жидкостью, размещенную в нем вертикальную вихревую камеру в виде тела вращения, которая сообщается нижней частью с придонным объемом бассейна и имеет тангенциальные соединения со струйными насосами, расположенными под уровнем зеркала охлаждающей жидкости, у которого струйные насосы выполнены в виде венца тангенциальных полых лопаток с перфорационными отверстиями на тыльной поверхности, сообщающиеся своими полостями с придонным объемом бассейна, которые закреплены между торцевыми кольцеобразными фланцами, образующими совместно с лопатками проточные каналы, и которое дополнительно снабжено: баком рециркуляции, связанным с атмосферой, который установлен над бассейном и сообщается с его объемом через верхнюю часть вертикальной вихревой камеры и через сливные трубы, подсоединенные к нижней части вертикальной вихревой камеры; гидравлическим затвором, отделяющим объем бака рециркуляции от объема герметичных помещений системы локализации аварии, образованным уровнем зеркала охлаждающей жидкости в бассейне, причем бассейн с охлаждающей жидкостью, вертикальная вихревая камера со струйными насосами и сливными трубами бака рециркуляции размещены в одном из герметичных помещений системы локализации аварии.

Целесообразно также, для обеспечения наиболее эффективной циркуляции охлаждающей жидкости, выполнить горловину верхнего торца вертикальной вихревой камеры в виде кольцеобразного порожка.

В отличие от известного устройства у предлагаемого струйные насосы выполнены в виде венца тангенциальных полых лопаток с перфорационными отверстиями на тыльной поверхности, сообщающихся своими полостями с придонным объемом бассейна, которые закреплены между торцевыми кольцеобразными фланцами, образующими совместно с лопатками проточные каналы, и дополнительно снабжено: баком рециркуляции, связанным с атмосферой, который установлен над бассейном и сообщается с его объемом через верхнюю часть вертикальной вихревой камеры и через сливные трубы, подсоединенные к нижней части вертикальной вихревой камеры; гидравлическим затвором, отделяющим объем бака рециркуляции от объема герметичных помещений системы локализации аварии, образованным уровнем зеркала охлаждающей жидкости в бассейне, причем бассейн с охлаждающей жидкостью, вертикальная вихревая камера со струйными насосами и сливными трубами бака рециркуляции размещены в одном из герметичных помещений системы локализации аварии.

Для наиболее эффективной работы устройства, при которой достигается интенсивный отток охлаждающей жидкости из бака рециркуляции в бассейн с охлаждающей жидкостью, верхняя часть вертикальной вихревой камеры образует относительно днища расширительного бака кольцеобразный порожек.

Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежами, на которых схематически изображены:

на фиг.1 – схема устройства, которое автоматически реализует предлагаемый способ;

на фиг.2 – устройство для конденсации аварийного пара и очистки паровоздушной смеси;

на фиг.3 – конструктивное выполнение венца тангенциальных лопаток струйных насосов;

на фиг.4 – конструктивное выполнение лопаток струйных насосов.

На фиг.1 показан бассейн 1 с охлаждающей жидкостью 2, размещенный в объеме герметичных помещений 3 системы локализации аварии на АЭС, в котором на некотором расстоянии от его днища установлена вертикальная цилиндрическая обечайка (вихревая камера) 4. Объем бассейна 1 соединен через полость обечайки (вихревой камеры) 4 с баком рециркуляции 5, размещенным над бассейном 1 и сообщающимся с атмосферой. Соединение верхнего торца обечайки (вихревой камеры) 4 с днищем бака рециркуляции 5 выполнено в виде цилиндрического порожка 6. Дополнительно придонный объем бака рециркуляции 5 соединен сливными трубами 7 с нижней частью обечайки (вихревой камеры) 4, которая, кроме того, имеет согласованное тангенциальное соединение со струйными насосами 8, разнесенными по ее высоте. При подготовке устройства к работе объем бассейна 1 заполняется охлаждающей жидкостью 2, уровень зеркала которой 9 служит гидравлическим затвором, отделяющим герметичные помещения 3 локализации аварии от атмосферы. Под уровнем зеркала 9 охлаждающей жидкости 2 размещаются струйные насосы 8, которые могут быть выполнены в виде патрубков (сопел) с входным конфузором и выходным диффузорами, между которыми выполнены отверстия 10 для подачи охлаждающей жидкости 2 из объема бассейна 1. Для подачи охлаждающей жидкости 2 из придонного объема бассейна 1 к отверстиям 10 могут быть подведены каналы 11. В качестве охлаждающей жидкости 2 используется раствор бората калия, имеющего концентрацию борной кислоты и гидрооксида калия соответственно в пределах 12,0-16,0 г/кг и 2,5-3,0 г/кг.

Указанный способ автоматически осуществляется указанным выше устройством со следующей последовательностью действий (см. фиг.1).

При разрыве трубопровода теплоносителя герметичные помещения 3 системы локализации аварии на АЭС заполняются аварийным паром, который смешивается с воздухом, заполняющим указанный объем. Нарастающее давление в герметичном объеме 3 вызывает понижение уровня зеркала 9 охлаждающей жидкости 2 в бассейне 1 и ее поступление через каналы струйных насосов 8 в полость обечайки (вихревой камеры) 4.

Кроме того, часть охлаждающей жидкости 2 поступает в обечайку (вихревую камеру) 4 через зазор между ее нижним торцом и днищем бассейна 1. Поскольку каналы струйных насосов 8 имеют согласованное тангенциальное соединение с обечайкой (вихревой камерой) 4, внутри ее полости происходит раскручивание охлаждающей жидкости 2 и образование вращающейся воронки. В самый начальный момент аварии охлаждающая жидкость 2 вытесняется также из емкости бассейна 1 (через сливные трубы 7) в объем бака рециркуляции 5. Этот процесс происходит до тех пор, пока сформировавшаяся воронка вращающейся жидкости 2 не достигнет высоты цилиндрического порожка 6. После того как вращающаяся воронка охлаждающей жидкости 2 преодолеет порожек 6 и создаст необходимую разность давлений, между емкостями бассейна 1 и бака рециркуляции 5 обеспечивается обратный отток охлаждающей жидкости 2 из бака рециркуляции 5 по сливным трубам 7 в полость обечайки (вихревой камеры) 4 и в бассейн 1. Увеличение избыточного давления в герметичных помещениях 3 системы локализации аварии вызывает дальнейшее понижение уровня зеркала 9 охлаждающей жидкости 2 и тем самым обеспечивает последовательное открытие сопел струйных насосов 8, которые начинают подавать в полость обечайки (вихревой камеры) 4 уже не охлаждающую жидкость 2, а паровоздушную смесь. При прохождении паровоздушной смеси через каналы струйных насосов 8 в ее поток (через отверстия 10, соединенные каналами 11 с придонным объемом бассейна 1) начинает поступать в виде множества мельчайших капель охлаждающая жидкость 2. Благодаря мелкому дроблению капель охлаждающей жидкости 2 поверхность их взаимодействия с паровоздушной смесью резко возрастает, что обеспечивает благоприятные условия для интенсивного взаимодействия сред. Поэтому при прохождении паровоздушной смеси через струйные насосы 8 происходит ее интенсивная конденсация и качественная первичная очистка от радиоактивных веществ, которые захватываются охлаждающей жидкостью 2. Далее, прошедшая предварительную очистку в струйных насосах 8 паровоздушная смесь (вместе с эжектированной охлаждающей жидкостью 2) подается в обечайку (вихревую камеру) 4, где взаимодействует с вращающейся воронкой охлаждающей жидкости 2. Совершая вместе с жидкостью воронки движение по спиралеобразной траектории, паровоздушная смесь барботирует через ее слой, подвергается дальнейшей конденсации и очистке от радиоактивных веществ, которые захватываются охлаждающей жидкостью 2. После барботажа очищенная паровоздушная смесь поступает в емкость бака рециркуляции, после чего стравливается в атмосферу.

Таким образом, часть пара из паровоздушной смеси подвергается конденсации и очистке при помощи струйных насосов 8, после чего уже остаточная паровоздушная смесь барботирует через слой охлаждающей жидкости 2 воронки и подвергается последующей обработке.

Вращающаяся воронка охлаждающей жидкости 2 в бассейне 1 сохраняется при всех режимах аварии и обеспечивает постоянную изоляцию герметичных помещений 3 системы локализации аварии от атмосферы и эффективную очистку стравливаемой в атмосферу паровоздушной смеси. В зависимости от избыточного давления в объеме герметичных помещений 3 обеспечивается также и регулирование оптимального соотношения расходов паровоздушной среды и охлаждающей жидкости 2, которое реализуется посредством перекрытия живого сечения потока паровоздушной смеси уровнем зеркала 9 охлаждающей жидкости 2.

Таким образом, благодаря использованию предложенного способа исключается разрушение герметичных помещений системы локализации аварии, осуществляется конденсация пара и качественная очистка всей паровоздушной смеси от радиоактивных и токсичных примесей, что обеспечивает защиту окружающей среды от радиоактивного загрязнения.

Предлагаемое устройство для конденсации аварийного пара и очистки паровоздушной смеси от радиоактивных веществ содержит (см. фиг.2) бассейн 1 с охлаждающей жидкостью 2, размещенный в объеме герметичных помещений 3 системы локализации аварии на АЭС. В бассейне 1 установлена вертикальная цилиндрическая обечайка (вихревая камера) 4, а над нею (вне объема герметичных помещений) размещен бак рециркуляции 5, через днище которого проходит верхний торец обечайки (вихревой камеры) 4, образующий с ним цилиндрический порожек 6. Дополнительно придонный объем бака рециркуляции 5 соединен сливными трубами 7 с нижней частью цилиндрической обечайки (вихревой камеры) 4, причем в ее среднюю часть вмонтирован сопловой аппарат струйных насосов 8.

При подготовке устройства к работе бассейн 1 заполняется охлаждающей жидкостью 2 (уровень зеркала которой 9 образует гидравлический затвор), отделяющий объемы герметичных помещений 3 локализации аварии от атмосферы. Под уровнем зеркала 9 охлаждающей жидкости 2 находится и весь сопловой аппарат струйных насосов 8, который выполнен в виде венца 10 полых тангенциальных лопаток 11, закрепленных своими торцами между нижним 12 и верхним 13 горизонтальными фланцами (см. фиг.3 и 4), которые закреплены на внутренних стенках обечайки (вихревой камеры) 4, образуя внутренние закраины в виде диафрагм. Полости 14 лопаток 11 (см. фиг.4) сообщаются через открытые нижние торцы 15 с придонным объемом обечайки (вихревой камеры) 4. Тыльные поверхности лопаток 11 снабжены перфорационными отверстиями 16. соединяющими полости 14 лопаток 11 с проточной частью струйных насосов 8, которая образована нижним 12 и верхним 13 горизонтальными фланцами и поверхностями лопаток 11.

Придонные объемы бассейна 1 и вертикальной цилиндрической обечайки (вихревой камеры) 4 сообщаются между собой при помощи ряда боковых отверстий 17, выполненных в нижней части обечайки 4 (см. фиг.2). В качестве охлаждающейся жидкости 2 используется, например, раствор бората калия с указанной выше концентрацией.

Устройство работает следующим образом

При разрыве трубопровода теплоносителя герметичные помещения 3 системы локализации аварии заполняются аварийным паром, который смешивается с воздухом, заполняющим указанный объем. Нарастающее давление в герметичном объеме 3 вызывает понижение уровня зеркала 9 охлаждающей жидкости 2 в бассейне 1 и ее поступление через межлопастные каналы венца 10 тангенциальных лопаток 11 в полость вертикальной цилиндрической обечайки (вихревой камеры) 4. Кроме того, часть охлаждающей жидкости 2 поступает в обечайку (вихревую камеру) 4 и через отверстия 17. Поскольку межлопастные каналы венца 10 тангециальных лопаток 11 имеют согласованное соединение, в полости обечайки (вихревой камеры) 4 происходит раскручивание охлаждающей жидкости 2 и образование вертикальной вращающейся воронки охлаждающейся жидкости 2. В самый начальный момент аварии охлаждающая жидкость 2 вытесняется также из емкости вихревой камеры 4 (через сливные трубы 7) в объем бака рециркуляции 5. Этот процесс происходит до тех пор, пока сформировавшаяся вертикальная воронка охлаждающей жидкости 2 не достигнет высоты цилиндрического порожка 6. После того как вращающаяся воронка охлаждающей жидкости 2 преодолеет порожек 6 и создаст некоторую разность давлений между емкостями обечайки (вихревой камерой) 4 и баком рециркуляции 5, обеспечивается обратный отток охлаждающей жидкости 2 из бака рециркуляции 5 по сливным трубам 7 в полость обечайки (вихревой камеры) 4. Дальнейшее увеличение избыточного давления в герметичных помещениях 3 системы локализации аварии вызывает понижение уровня зеркала 9 охлаждающей жидкости 2 в бассейне 1 и тем самым обеспечивает открытие межлопастных каналов венца 10 тангенциальных лопаток 11 струйных насосов 8, через которые во вращающуюся жидкость 2 воронки, образовавшейся в обечайке (вихревой камере) 4, начинает поступать паровоздушная смесь. При прохождении паровоздушной смеси через открытый уровнем зеркала 9 охлаждающей жидкости 2 сопловой аппарат струйных насосов 8 в ее поток (через перфорационные отверстия 16 на тыльной поверхности лопаток 11) начинает поступать (эжектироваться) в виде множества мельчайших капель охлаждающая жидкость 2, которая отбирается из придонного объема обечайки (вихревой камеры) 4 и поступает через открытые торцы 15 лопаток 11 в их полости 14. Благодаря мелкому дроблению капель охлаждающей жидкости 2 поверхность их взаимодействия с паровоздушной смесью резко возрастает, что обеспечивает благоприятные условия для интенсивного взаимодействия сред. Поэтому при прохождении паровоздушной смеси через струйные насосы 8 происходит ее интенсивная конденсация и первичная очистка от радиоактивных веществ, которые захватываются охлаждающей жидкостью 2. Далее, прошедшая предварительную очистку, паровоздушная смесь подается в обечайку (вихревую камеру) 4, где взаимодействует с вращающейся воронкой охлаждающей жидкости 2. Совершая вместе с жидкостью воронки спиралеобразную траекторию, паровоздушная смесь барботирует через ее слой, повторно подвергаясь конденсации и очистке от радиоактивных веществ, которые захватываются охлаждающей жидкостью 2. После барботажа очищенная паровоздушная смесь поступает в емкость бака рециркуляции 5, после чего стравливается в атмосферу. При дальнейшем повышении давления в герметичных помещениях 3 системы локализации аварии уровень зеркала 9 охлаждающей жидкости 2 продолжает понижаться и открывать межлопастные каналы соплового аппарата струйных насосов 8. Площадь живого сечения потока паровоздушной смеси и величина его расхода при этом увеличиваются, а давление в герметичных помещениях 3 системы локализации аварии поддерживается на необходимом уровне, что исключает их разрушение и обеспечивает оптимальное эжектирование в паровоздушную смесь охлаждающей жидкости 2.

Через некоторое время, в зависимости от масштаба аварии, давление в объеме герметичных помещений 3 системы локализации аварии начинает снижаться, скорость вращения охлаждающей жидкости 2 в воронке начинает уменьшаться и она из объема обечайки (вихревой) камеры 4 начинает возвращаться через сопловой аппарат струйных насосов 8 в объем бассейна 1. Уровень зеркала охлаждающей жидкости 9 в бассейне 1 повышается и перекрывает межлопастные каналы в сопловом аппарате струйных насосов 8.

Благодаря постоянному наличию гидравлического затвора и своевременному стравливанию в атмосферу очищенной от радиоактивных и токсичных примесей паровоздушной смеси (в первоначальный период аварии конденсируется лишь около 10% пара) в герметичных помещениях локализации аварии 3 поддерживается такое избыточное давление, при котором исключается их разрушение и обеспечивается полная очистка паровоздушной смеси. Особенности конструкции струйных насосов, их взаимосвязь с остальными элементами устройства позволили отказаться от целой системы трубопроводов, что обеспечило необходимую пропускную способность устройства при одновременном снижении металлоемкости и габаритов. Конструктивные особенности устройства позволили уменьшить до минимума и запас охлаждающей жидкости. Благодаря указанным свойствам имеется возможность размещения устройства в производственных помещениях без сооружения специальных зданий.

Формула изобретения

1. Способ конденсации аварийного пара и очистки паровоздушной смеси от радиоактивных веществ в герметичных помещениях системы локализации аварии на АЭС при помощи запаса охлаждающей жидкости и с использованием давления аварийного пара путем формирования потока паровоздушной смеси, подачи в него охлаждающей жидкости, генерирования в части объема охлаждающей жидкости, выделенного вертикальной цилиндрической обечайкой, которая проходит через уровень зеркала охлаждающей жидкости, вертикальной вращающейся воронки, последующего пропускания через вертикальный слой жидкости воронки потока паровоздушной смеси и охлаждающей жидкости, отвода конденсата с охлаждающей жидкостью и стравливания очищенной паровоздушной смеси в атмосферу, отличающийся тем, что конденсат с охлаждающей жидкостью отводят в бак рециркуляции, расположенный над уровнем зеркала охлаждающей жидкости, и обеспечивают за счет разности давлений, создаваемых вертикальной вращающейся воронкой жидкости, их отток в полость вертикальной цилиндрической обечайки, а величину расхода потока паровоздушной смеси перед подачей в него охлаждающей жидкости регулируют в зависимости от величины давления паровоздушной смеси в герметичных помещениях системы локализации аварии посредством перекрытия живого сечения потока паровоздушной смеси уровнем зеркала охлаждающей жидкости.

2. Способ конденсации аварийного пара и очистки паровоздушной смеси от радиоактивных веществ по п.1, отличающийся тем, что охлаждающая жидкость приготовлена в виде водного раствора бората калия, имеющего концентрацию борной кислоты и гидрооксида калия соответственно в пределах 12,0-16,0 г/кг.

3. Устройство для конденсации аварийного пара и очистки паровоздушной смеси от радиоактивных веществ в герметичных помещениях системы локализации аварии на АЭС, содержащее бассейн с охлаждающей жидкостью, размещенную в нем вертикальную вихревую камеру в виде тела вращения, которая сообщается нижней частью с придонным объемом бассейна и имеет тангенциальные соединения со струйными насосами, расположенными под уровнем зеркала охлаждающей жидкости, отличающееся тем, что струйные насосы выполнены в виде венца тангенциальных полых лопаток с перфорационными отверстиями на тыльной поверхности, сообщающихся своими полостями с придонным объемом бассейна, которые закреплены между торцевыми кольцеобразными фланцами, образующими совместно с лопатками проточные каналы, и дополнительно снабжено баком рециркуляции, связанным с атмосферой, который установлен над бассейном и сообщается с его объемом через верхнюю часть вертикальной вихревой камеры и через сливные трубы, подсоединенные к нижней части вертикальной вихревой камеры, гидравлическим затвором, отделяющим объем бака рециркуляции от объема герметичных помещений системы локализации аварии, образованным уровнем зеркала охлаждающей жидкости в бассейне, причем бассейн с охлаждающей жидкостью, вертикальная вихревая камера со струйными насосами и сливными трубами бака рециркуляции размещены в одном из герметичных помещений системы локализации аварии.

4. Устройство для конденсации аварийного пара и очистки паровоздушной смеси от радиоактивных веществ по п.3, отличающееся тем, что верхняя часть вертикальной вихревой камеры образует относительно днища расширительного бака кольцеобразный порожек.

РИСУНКИ