Патент на изобретение №2311696

(54) ЯДЕРНАЯ УСТАНОВКА И СПОСОБ СБРОСА ДАВЛЕНИЯ В ЯДЕРНОЙ УСТАНОВКЕ

(57) Реферат:

Группа изобретений относится к ядерной установке с защитной оболочкой и предназначена для сброса давления в подобной установке. Ядерная установка имеет защитную оболочку. К защитной оболочке присоединен трубопровод сброса давления. К трубопроводу сброса давления последовательно подключены газодувка и расположенный в резервуаре с моющей жидкостью скруббер Вентури. Газодувка и скруббер Вентури рассчитаны с возможностью установления в скруббере Вентури в рабочем состоянии газодувки скорости течения направляемой в трубопроводе сброса давления среды более 130 м/с, преимущественно более 180 м/с. Кроме этого, имеется способ сброса давления в ядерной установке, при котором в скруббере Вентури скорость течения направляемой в трубопроводе сброса давления среды устанавливают более 130 м/с, преимущественно более 180 м/с. Группа изобретений позволяет даже при обусловленных расчетом негерметичностях защитной оболочки даже минимальные количества захваченных воздухом радиоактивных веществ или аэрозолей задерживать в скруббере Вентури с особенно высокой надежностью так, чтобы их выброс в окружающую среду был исключен с особенно высокой надежностью. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 ил.Turbo Blower. В основу цели расчета положено при этом то, что в случае возникновения аварийной ситуации через скруббер Вентури 12 газовый поток сброса давления может протекать с особенно высокой скоростью течения более 150 м/с, в частности более 200 м/с. Как оказалось, при таких высоких скоростях течения достигается почти скачкообразное возрастание степени осаждения, причем, в частности, с капельками моющей жидкости связываются и осаждаются также мелкие и мельчайшие аэрозольные частицы. За счет подходящего выбора, в частности, проходных сечений и мощности газодувки 34 при этом гарантировано, что почти на всех этапах аварийной ситуации обеспечивается такая высокая скорость течения в скруббере Вентури 12. Для обеспечения соответственно высоких герметичностей системы, например, ввод вала газодувки выполняют дополнительно с уплотнением посредством блокирующего газа, подаваемого непрерывно.

Дополнительно достигается, тем самым, то, что в случае возникновения аварийной ситуации атмосферу из защитной оболочки 2 активно всасывают посредством газодувки 34, так что даже при утечках или негерметичностях защитной оболочки 2 надежно предотвращен выброс ее атмосферы в окружающую среду. Для безопасности электропитание газодувки 34 выполнено независимым от ядерной установки 1. В качестве альтернативы в многоблочных установках может быть предусмотрено избыточное электропитание газодувки 34, причем в случае необходимости питание газодувки 34 может происходить посредством не затронутого аварийной ситуацией энергоблока. Электропитание выполняют поэтому отдельно, т.е. независимо от существующей коммутационной установки и проводящей техники. В качестве дополнительного критерия расчета к тому же мощность газодувки 34 выбирают таким образом, чтобы с учетом возникающих количеств газа и пара и их возможных негерметичностей или утечек в случае необходимости внутри защитной оболочки 2 возникало небольшое разрежение, например менее 5 мбар, а на напорной стороне газодувки 34 – повышенное давление около 500 мбар.

Как показано в увеличенном виде на фиг.2, скруббер Вентури 12 содержит трубы Вентури 16. Трубы Вентури 16 питаются со стороны газового потока от общей подающей системы 40, соединенной с входной стороны с трубопроводом 6 сброса давления. Сравнительно большая часть труб Вентури 16 выполнена в виде так называемых длинных труб Вентури, которые своими выходными отверстиями 18 расположены выше предусмотренного заданного уровня 20 моющей жидкости W и, тем самым, по типу «свободно выдувающего» устройства заканчиваются непосредственно в газовом объеме 22. Кроме того, предусмотрено также предотвращение загрязнения или нарушения эксплуатационной характеристики скруббера Вентури 12 вследствие осаждения или седиментации за счет того, что сравнительно малая часть, а именно менее 10%, труб Вентури 16 ориентирована наискось вниз. За счет этих завихрителей Вентури достигается интенсивная циркуляция моющей жидкости W внутри резервуара 14, так что седиментация надежно предотвращена.

В частности, трубы Вентури 16, выполненные в виде так называемых длинных труб Вентури, рассчитаны на сравнительно большие объемы воды для требующего обработки газового потока более 5, в частности более 10 литров моющей жидкости W на 1 м³ газа. Для этого в трубах Вентури 16 во входной зоне 42 для моющей жидкости W предусмотрено кольцевое щелевое питание по периферии сопел под углом раскрытия 30-45°. Расчет осуществлен при этом так, что отношение площади сечения желобка, вычисленного в месте 44 сужения или так называемого желобка каждой трубы Вентури 16, к входной площади для моющей жидкости W, вычисленной на кольцевом щелевом питании, составляет примерно 3:1. Место 44 сужения является в остальном также тем местом, в котором протекающий газовый поток имеет свою максимальную скорость течения; вследствие этого в месте 44 сужения вычисляют также для расчета и согласования скруббера Вентури 12 и учитываемой скорости течения.

В данном примере трубы Вентури 16, выполненные в виде длинных труб Вентури, выполнены в виде круглых труб Вентури с шириной желобка менее 40 мм, так что при пассивных всасывании и распределении моющей жидкости вследствие созданного протекающей средой разрежения гарантирована подача моющей жидкости W до зоны сердцевины струи внутри соответствующей трубы Вентури 16. Трубы Вентури 16 имеют, кроме того, отношение высоты к ширине желобка более 50.

Как видно далее на фиг.1, для обеспечения особенной компактной конструкции резервуара 14 предусмотрено многокомпонентное хранение моющей жидкости W. С одной стороны, в резервуаре 14 находится моющая жидкость W, в которой расположен скруббер Вентури 12. Дополнительно резервуар 14 со стороны моющей жидкости соединен посредством питающего трубопровода 48 с дополнительным накопителем 50 моющей жидкости. Накопитель 50 моющей жидкости может представлять собой сконструированную специально для этого емкость, которая для надежного долива моющей жидкости W в резервуар 14 расположена геодезически подходящим образом высоко, причем заданный уровень 20 моющей жидкости W в резервуаре 14 устанавливается за счет установившегося в дополнительном накопителе 50 уровня моющей жидкости W. В качестве альтернативы в качестве дополнительного накопителя 50 моющей жидкости может быть предусмотрена также так и так предусмотренная емкость для воды, например резервуар для сточных вод, деионата и т.п., причем при необходимости долив моющей жидкости W в резервуар 14 может происходить за счет подходящим образом выбранного перепада давлений или, например, посредством мембранных насосов или сжатого воздуха.

Далее резервуар 14 со стороны моющей жидкости соединен посредством трубопровода 52 обратного питания с ограничением расхода и переливным трубопроводом с внутренним пространством защитной оболочки 2. За счет этого по типу рециркуляции или обратного питания обеспечивается возврат моющей жидкости W, загрязненной захваченными воздухом радиоактивными веществами или аэрозолями, из резервуара 14 в защитную оболочку 2. Таким образом, за счет постоянной или периодической рециркуляции загрязненной подобным образом моющей жидкости W радиоактивные вещества во всей своей совокупности могут особенно надежно задерживаться внутри защитной оболочки 2, что особенно снижает опасность утечки радиоактивности в окружающую среду. Именно за счет такой рециркуляции моющей жидкости W также перенесенное задержанными радиоактивными веществами остаточное тепловыделение может быть последовательно возвращено из резервуара 14 в защитную оболочку 2, так что испарение моющей жидкости W в резервуаре 14 поддерживается на особенно низком уровне. Несмотря на рециркуляцию моющей жидкости W во внутреннее пространство защитной оболочки 2 и долива моющей жидкости W из дополнительного накопителя 50 можно, тем самым, вследствие предотвращенного испарения особенно уменьшить возникающий, в целом, расход моющей жидкости W.

Как обозначено штриховой линией 54, трубопровод 52 обратного питания через трубопровод 6 сброса давления может быть соединен с внутренним пространством защитной оболочки 2. Как видно из увеличенного фрагмента на фиг.3, рециркуляция происходит при этом по типу пассивной реализации в противотоке выходящему из защитной оболочки 2 газовому потоку, причем не требуется дополнительного ввода через защитную оболочку 2. Для обеспечения при этом достаточного питающего давления для возвращаемой моющей жидкости W в примере выполнения резервуар 14 с находящейся в нем моющей жидкостью W расположен на достаточной геодезической высоте, а именно около 10 м выше места 56 выхода трубопровода 6 сброса давления из защитной оболочки 2. Только за счет геодезического давления в водяном столбе в трубопроводе 52 обратного питания обеспечено, тем самым, по типу пассивной системы достаточное обратное питающее давление моющей жидкости W внутрь защитной оболочки 2. В качестве альтернативы может быть предусмотрено также циклическое обратное питание за счет закрывания выходной арматуры при повышенном давлении в защитной оболочке или использование отдельного небольшого трубопровода небольшого докритического сечения и соответствующей подачи с помощью насосов, например с помощью питаемого из независимого от энергоснабжения газового накопителя пневматического мембранного насоса или центробежного насоса. Необходимые для этого компоненты, например воздухосборник 58, и управляемый собственной средой мембранный клапан изображены на фиг.1 схематично.

Для надежного задержания йода рН-показатель моющей жидкости W в резервуаре 14 установлен на щелочное значение, в частности, значение более 9. Для этого дозирование в случае необходимости NaOH, других щелочей и/или тиосульфата натрия в количестве более 0,5-5 мас.% происходит посредством их всасывания находящимся в потоке свежей воды струйным насосом.

Перечень ссылочных позиций

1 – ядерная установка

2 – защитная оболочка

4 – система сброса давления и задержания радиоактивных веществ

6 – трубопровод сброса давления

8 – сбросная труба

10 – мокрый скруббер

12 – скруббер Вентури

14 – резервуар

16 – трубы Вентури

18 – выходное отверстие

20 – заданный уровень

22 – газовый объем

24 – газодувка

26 – фильтровальное устройство

28 – металловолокнистый фильтр

30 – промежуточный дроссель

32 – молекулярное сито

34 – газодувка

40 – подающая система

42 – входная зона

44 – место сужения

48 – питающий трубопровод

50 – накопитель моющей жидкости

52 – трубопровод обратного питания

54 – штриховая линия

56 – место выхода

58 – воздухосборник

W – моющая жидкость

Формула изобретения

1. Ядерная установка (1) с защитной оболочкой (2), к которой присоединен трубопровод (6) сброса давления, в который последовательно включены газодувка (34) и расположенный в резервуаре (14) с моющей жидкостью (W) скруббер Вентури (12), причем газодувка (34) и скруббер Вентури (12) рассчитаны с возможностью установления в скруббере Вентури (12) в рабочем состоянии газодувки (34) скорости течения направляемой в трубопроводе (6) сброса давления среды более 130 м/с, преимущественно более 180 м/с.

2. Установка по п.1, газодувка (34) которой выполнена в виде центробежного вентилятора большой мощности с номинальной частотой вращения более 10000 об/мин и сжатием, по меньшей мере, 200 мбар, преимущественно более 500 мбар.

3. Установка по п.1 или 2, у которой скруббер Вентури (12) содержит трубы Вентури (16), сравнительно большая часть которых своими выходными отверстиями (18) расположена выше предусмотренного заданного уровня (20) моющей жидкости (W), а сравнительно малая часть которых, преимущественно примерно до 10%, расположена с направленным вниз направлением выхода.

4. Установка по п.1 или 2, у которой трубы Вентури (16) скруббера Вентури (12) имеют отношение площади сечения своих желобков к входной площади для моющей жидкости (W) менее 10:1, преимущественно примерно 3:1.

5. Установка по п.1 или 2, у которой трубы Вентури (16) скруббера Вентури (12) выполнены в виде круглых труб Вентури с шириной желобка менее примерно 80 мм, преимущественно менее примерно 40 мм, или в виде плоских труб Вентури с шириной желобка менее примерно 100 мм.

6. Установка по п.1 или 2, у которой трубы Вентури (16) скруббера Вентури (12) имеют отношение высоты к ширине желобка более 20, преимущественно более 50.

7. Установка по п.1 или 2, резервуар (14) которой со стороны моющей жидкости соединен с накопителем (50) моющей жидкости.

8. Установка по п.1 или 2, резервуар (14) которой со стороны моющей жидкости посредством трубопровода (52) обратного питания соединен с внутренним пространством защитной оболочки (2).

9. Установка по п.8, трубопровод (52) обратного питания которой посредством трубопровода (6) сброса давления соединен с внутренним пространством защитной оболочки (2).

10. Установка по п.9, резервуар (14) которой расположен геодезически, по меньшей мере, примерно на 5 м, преимущественно, по меньшей мере, на 10 м, выше места (56) выхода трубопровода (6) сброса давления из защитной оболочки (2).

11. Установка по п.1 или 2, у которой электропитание компонентов системы (4) сброса давления и задержания радиоактивных веществ выполнено независимо от ядерной установки (1).

12. Установка по п.1 или 2, у которой газодувка (34) рассчитана с возможностью возникновения внутри защитной оболочки (2) с учетом возникающих в аварийных ситуациях в активной зоне газов и паровых смесей и утечек разрежения менее 5 мбар, а на напорной стороне газодувки (34) – повышенного давления около 500 мбар.

13. Установка по п.1 или 2, у которой за скруббером Вентури (12) в трубопроводе (6) сброса давления расположен гравитационный капельный осадитель и/или волокнистый осадитель, преимущественно из волокон толщиной более 50 мкм, в частности из волокон убывающей толщины.

14. Установка по п.1 или 2, у которой за скруббером Вентури (12) в трубопроводе (6) сброса давления расположен металловолокнистный фильтр (28) из волокон толщиной до 5 мкм, преимущественно из волокон высококачественной стали или спеченных фильтрующих волокон с диаметром пор или волокон менее 5 мкм.

15. Установка по п.1 или 2, у которой к трубопроводу (6) сброса давления присоединен обводной трубопровод, преимущественно покрытый соединениями серебра, в который параллельно главному потоку включен нагреватель с молекулярным ситом для фильтрования объемного потока до 50% расчетного расхода.

16. Установка по п.1 или 2, резервуар (14) которой заполнен моющей жидкостью (W) с рН-показателем, по меньшей мере, 9.

17. Способ сброса давления в ядерной установке (1) по одному из пп.1-16, при котором в скруббере Вентури (12) скорость течения направляемой в трубопроводе (6) сброса давления среды устанавливают более 130 м/с, преимущественно более 180 м/с.

РИСУНКИ