способ передачи тепловой энергии источника рабочему телу энергетической установки посредством жидкометаллического теплоносителя

Формула изобретения

1. Способ передачи тепловой энергии источника, например ядерного реактора, рабочему телу, например водяному пару, энергетической установки, например паровой турбоэлектрогенераторной, посредством жидкометаллического теплоносителя, например расплавленного свинца, отличающийся тем, что поток жидкометаллического теплоносителя, нагретого в активной зоне ядерного реактора, разделяют на множество струй и принудительно вводят в поток нагреваемого инертного газа, например аргона, посредством циркуляции которого нагревают рабочее тело в рекуперативном теплообменнике, например трубчатом парогенераторе, при этом охлажденный жидкометаллический теплоноситель отводят на его свободный уровень.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что аварийное расхолаживание активной зоны при останове всех средств принудительной циркуляции жидкометаллического теплоносителя осуществляют посредством естественной циркуляции теплоносителя под вышеупомянутым уровнем с передачей тепла в окружающую среду, например атмосферный воздух, при этом переход от принудительной циркуляции на естественную производят по принципу пассивного ввода в действие за счет всплытия в жидкометаллическом теплоносителе запорных клапанов, предназначенных для размыкания контура естественной циркуляции под напором средств принудительной циркуляции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ядерных паропроизводящих установках с жидкометаллическим теплоносителем, например расплавленным свинцом и его сплавами.

Известен способ передачи тепловой энергии ядерного реактора атомной подводной лодки воде и ее пару в трубчатом парогенераторе энергетической установки посредством жидкометаллического теплоносителя - сплав свинец-висмут по одноконтурной схеме [1].

Недостатком известного способа является то, что циркулирующий в контуре жидкометаллический теплоноситель контактирует с поверхностью теплопередающих труб парогенератора, что приводит, как показал опыт эксплуатации ядерной паропроизводящей установки атомной подводной лодки с теплоносителем свинец-висмут, к коррозионно-эрозионному разрушению поверхности теплопередающих труб и накоплению нерастворимых и трудно регенерируемых железосодержащих окислов свинца и висмута и других шлаков в теплоносителе.

Еще одним недостатком известного способа является то, что накопление окислов и шлаков в теплоносителе чревато частичным или полным перекрытием проходного сечения активной зоны реактора с ухудшением теплоотвода с поверхности тепловыделяющих элементов, что ведет к их недопустимому перегреву, и как следствие, к расплавлению активной зоны с выходом радиоактивности в окружающие помещения.

Указанные недостатки приводят к созданию дорогостоящих конструкционных материалов для парогенератора и специальной технологии обращения с жидкометаллическим теплоносителем для ослабления процесса накопления окислов и шлаков.

При этом новые материалы должны отвечать условиям работы со стороны пароводяного контура.

Но путь создания новых материалов приводит к тому, что высокая стоимость материалов и сложность обслуживания становятся препятствием на пути развития подобных установок.

Целью изобретения является устранение недостатков известного способа.

Задача изобретения - повышение безопасности и упрощение конструкции установки.

Техническим результатом изобретения является следующее:

- исключение проникновения воды и пара в контур с жидкометаллическим теплоносителем и активную зону при аварийных течах труб парогенератора;

- исключение контакта циркулирующего теплоносителя с поверхностью труб парогенератора, что предотвращает коррозионно-эрозионное разрушение труб со стороны теплоносителя.

Предложен способ передачи тепловой энергии ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем, например расплавленным свинцом, рабочему телу, например водяному пару, в паропроизводящей установке. Новым является то, что поток жидкометаллического теплоносителя, нагретого в активной зоне ядерного реактора, разделяют на множество струй и вводят в поток нагреваемого инертного газа, например аргона, посредством циркулирующего газа нагревают рабочее тело энергетической установки в рекуперативном теплообменнике, например трубчатом парогенераторе, при этом жидкометаллический теплоноситель отводят на его свободный уровень.

Кроме того, новым является то, что при аварийном расхолаживании активной зоны ядерного реактора при останове всех средств принудительной циркуляции жидкометаллического теплоносителя, расхолаживание осуществляют посредством естественной циркуляции упомянутого теплоносителя под упомянутым уровнем с передачей тепла в окружающую среду, например атмосферный воздух, при этом происходит пассивный переход от принудительной циркуляции на естественную за счет всплытия в жидкометаллическом теплоносителе запорных клапанов, предназначенных для размыкания контура естественной циркуляции под напором теплоносителя при работе средств принудительной циркуляции.

Способ осуществляют следующим образом. Тепловую энергию ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем (расплавленным свинцом) передают инертному газу (аргону), а далее - рабочему телу (воде и водяному пару). Поток свинца, нагретого в активной зоне ядерного реактора, разделяют на множество струй и вводят в поток нагреваемого инертного газа (аргона). С помощью нагретого инертного газа осуществляют нагрев рабочего теплоносителя (воды и водяного пара), например, в трубчатом парогенераторе, отводя при этом жидкометаллический теплоноситель на его свободный уровень.

При аварийном расхолаживании активной зоны в случае выхода из строя всех средств принудительной циркуляции жидкометаллического теплоносителя расхолаживание осуществляется посредством естественной циркуляции упомянутого теплоносителя с передачей тепла в окружающую среду, например атмосферный воздух. Переход на естественную циркуляцию осуществляется за счет срабатывания запорных клапанов, предназначенных для размыкания контура естественной циркуляции под напором теплоносителя при работе средств принудительной циркуляции.

Настоящее изобретение может быть применено в ядерных энергетических реакторах с жидкометаллическим теплоносителем, например свинцом.

Источник информации

[1] "Техника и вооружение вчера, сегодня, завтра." Научно-популярный журнал, No. 5-6, май-июнь 2000, Проект 645, стр. 6-7.