устройство для воздушного охлаждения системы пассивного отвода тепла от реакторной установки

Формула изобретения

1. Устройство для воздушного охлаждения системы пассивного отвода тепла от реакторной установки, содержащее концентрично установленный на защитной оболочке, выполненной по форме цилиндра, кольцеобразный коллектор с кольцеобразной воздухозаборной щелью и сообщенные с кольцеобразным коллектором тяговые шахты, внутри которых установлены воздушные теплообменники, подсоединенные к энергетическому контуру реакторной установки, отличающееся тем, что оно снабжено установленными по периметру защитной оболочки П-образными рамками, свободные концы которых радиально закреплены на краях воздухозаборной щели кольцеобразного коллектора, и сеткой, расположенной на рамках.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что один конец перекладины П-образной рамки закреплен шарнирно, а другой посредством фиксатора.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вдоль воздухозаборной щели смонтированы электростатические жалюзи, подсоединенные к источнику электропитания.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в полости П-образных рамок подвешены парные створки с фильтрующим материалом, верхние концы которых шарнирно закреплены к свободным концам П-образных рамок, а нижние концы соединены между собой посредством защелки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области энергетики, а именно к вентиляционным системам отвода тепла от первого контура энергетической установки и может быть использовано для защиты воздушных теплообменников от нагара при возможном попадании на них летающих в воздухе предметов (например, полиэтиленовая пленка, насекомые, птицы и др.).

Известно устройство для защиты помещений от насекомых, содержащее сетчатый экран, пропитываемый раствором репеллента (см. авторское свидетельство №544742, кл. Е06В 9/52 от 1975 г.).

Это устройство защищает помещение от проникновения в него насекомых, однако при частых ветровых нагрузках на сетку она может быть повреждена, что снижает надежную защиту помещения от насекомых.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для воздушного охлаждения системы пассивного отвода тепла от реакторной установки, содержащее концентрично установленный на защитной оболочке, выполненной по форме цилиндра, кольцеобразный коллектор с кольцеобразной воздухозаборной щелью и сообщенные с кольцеобразным коллектором тяговые шахты, внутри которых установлены воздушные теплообменники, подсоединенные к энергетическому контуру реакторной установки (см. патент РФ №2072571, кл. G21C 15/18, опубл. 27.01.97).

При включении в работу воздушных теплообменников мусор, летающая полиэтиленовая пленка, насекомые, птицы и тому подобные предметы могут быть заброшены потоком воздуха на горячие теплообменные поверхности и на них пригореть, образуя корку шлаков, пропитанную жиром, которую невозможно смыть, что ухудшает теплообмен и увеличивает гидравлическое сопротивление теплообменников. По экспертным оценкам количество насекомых, содержащееся в атмосферном воздухе, как в летнее время в России, так и круглый год в странах с теплым климатом, достаточно для того, чтобы в течение 3-5 лет привести к такому ухудшению теплообмена, который приводит к невыполнению функций системы пассивного отвода тепла (СПОТ) от реакторной установки.

Задачей данного изобретения является обеспечение надежной защиты теплообменных поверхностей СПОТ от возможности попадания мусора, насекомых, птиц и так далее при минимальном воздействии на окружающую среду в процессе всего жизненного цикла атомной электростанции (АЭС). Кроме того, решается задача поддержания готовности СПОТ при минимальном участии персонала АЭС.

Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве для воздушного охлаждения системы пассивного отвода тепла от реакторной установки, содержащем концентрично установленный на защитной оболочке, выполненной по форме цилиндра, кольцеобразный коллектор с кольцеобразной воздухозаборной щелью и сообщенные с кольцеобразным коллектором тяговые шахты, внутри которых установлены воздушные теплообменники, подсоединенные к энергетическому контуру реакторной установки, новым является то, что, оно снабжено установленными по периметру защитной оболочки П-образными рамками, свободные концы которых радиально закреплены на краях воздухозаборной щели кольцеобразного коллектора, и сеткой, расположенной на рамках.

Кроме этого один конец перекладины П-образной рамки закреплен шарнирно, а другой посредством фиксатора.

Кроме этого устройство может иметь смонтированные вдоль воздухозаборной щели электростатические жалюзи, подсоединенные к источнику электропитания.

Кроме этого в полости П-образных рамок могут быть подвешены парные створки с фильтрующим материалом, верхние концы которых шарнирно закреплены к свободным концам П-образных рамок, а нижние концы соединены между собой посредством защелки.

Установка на краях кольцеобразной воздухозаборной щели П-образных рамок, на которых закреплена сетка, обеспечивает жесткую конструкцию, предотвращающую повреждение сетки от ветровых нагрузок. Выполнение рамок П-образными предназначено для увеличения площади сетки с целью создания повышенного объемного сечения и минимального гидравлического сопротивления на сетке, для увеличение буферного объема очищенного воздуха перед воздухозаборной щелью. Кроме этого при взаимно противоположных изменениях направлений ветровых потоков происходит самоочищение поверхности сетки. Крепление перекладин П-образных рамок с помощью шарнира и фиксатора обеспечивает в случае аварийного расхолаживания реакторной установки быстрое открытие горизонтальной части сетчатого короба для уменьшения гидравлического сопротивления охлаждающего потока воздуха. Установка вдоль воздухозаборной щели электростатических жалюзей позволяет обездвиживать мелких насекомых, которые смогли попасть через ячейки сетки. Установка в полости П-образных рамок створок с фильтрующим материалом обеспечивает тонкую очистку поступающего воздуха от пыли и насекомых в зазоры шиберов и поверхности теплообмена.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показан общий вид защитной оболочки с закрепленной на кольцеобразном коллекторе сеткой;

на фиг.2 показан элемент защитной оболочки с закрепленной на кольцеобразном коллекторе сеткой;

на фиг.3 показан боковой разрез при нижнем расположении воздухозаборной щели;

на фиг.4 показаны электростатические жалюзи с питанием от электросети - вид сверху;

на фиг.5 дан вид сбоку на защитную металлическую сетку с элементами крепления;

на фиг.6 дан вид сверху на защитную металлическую сетку.

Устройство для воздушного охлаждения системы пассивного отвода тепла от ядерного реактора состоит из концентрично установленного на защитной оболочке 1, выполненной по форме цилиндра, кольцеобразного коллектора 2. Коллектор 2 в поперечном сечении выполнен прямоугольным с образованной на нижней поверхности 3 кольцеобразной воздухозаборной щелью 4.

На куполе 5 защитной оболочки 1 вертикально по периметру смонтированы тяговые шахты 6, нижние концы 7 которых сообщены с кольцеобразным коллектором 2 посредством проемов 8, выполненных в верхней поверхности 9 коллектора 2. Внутри тяговых шахт 6 над проемами 8 в коллекторе 2 установлены воздушные теплообменники 10, которые подсоединены посредством трубопроводов 11 к энергетическому контуру, имеющему парогенератор 12 и ядерный реактор 13. Над воздушными теплообменниками 10 и под ними укреплены верхние 14 и нижние 15 шиберы.

На нижней поверхности 3 кольцеобразного коллектора 2 по периметру защитной оболочки 1 расположены П-образные рамки 16 таким образом, что их свободные концы 17 и 18 радиально закреплены на краях 19 и 20 воздухозаборной щели 4. На П-образных рамках 16 вдоль щели 4 закреплена сетка 21, смонтированная по форме рамок 16. Сетка 21, выполнена из металлической проволоки 22 диаметром 1,8 мм и с ячейками 23 (10×10 мм).

Для того чтобы отпугивать дневных насекомых, сетка 21 окрашена бесцветным лаком для наружных работ (возможно цапонлак с добавлением бензотриазола, поглощающего ультрафиолетовое излучение).

Размер ячейки 23 сетки 21 и диаметр проволоки 22 выбраны из условий нанесения минимальных воздействий окружающей среде и минимального гидравлического сопротивления, как в режиме ожидания, так и в режиме работы воздушных теплообменников 10.

Вдоль воздухозаборной щели 4 на изоляторах 24 установлены электростатические жалюзи 25, которые подсоединены посредством шин 26 и 27 к источнику электропитания, состоящему из выпрямителя 28 и блока управления 29.

Для уменьшения гидравлического сопротивления сетки 21 в режиме аварийного расхолаживания реакторной установки горизонтальная часть сетчатого короба выполнена в виде поворотной сетчатой створки 30, которая крепится на перекладинах П-образных рамок 16. Это обеспечивается за счет того, что один конец перекладины П-образной рамки закреплен посредством шарнира 31, а другой посредством фиксатора 32.

В полости П-образных рамок 16 к диагоналям 33 и 34 присоединены дополнительные створки 35 и 36 с фильтрующим материалом 37, верхние концы створок подвешены на шарнирах 38 и 39, которые крепятся соответственно к свободным концам П-образных рамок, а нижние концы створок 35 и 36 соединены между собой посредством защелки 40.

Устройство для воздушного охлаждения системы пассивного отвода тепла от реакторной установки может работать в двух режимах: в режиме ожидания (основной режим) и в режиме аварийного расхолаживания реактора 13 (не более 30 суток).

В режиме ожидания, когда все шиберы 14 и 15 закрыты, температура теплоносителя, пропускаемого через воздушные теплообменники 10, поддерживается с учетом только их подогрева, расход воздуха минимальный, т.е. менее 5% от номинального расхода воздуха. Электростатические жалюзи 25 включены, выпрямитель 28 управляется блоком управления 29, понижая напряжение на жалюзи 25 при повышении влажности и повышая напряжение при понижении влажности окружающего воздуха, поддерживая необходимую величину напряжения, но не доводя до пробоя между жалюзи 25. Сетка 21 полностью перекрывает весь периметр кольцеобразной воздухозаборной щели 4, образуя П-образный короб.

При низкой скорости забора потока воздуха мусор, поднятый ветром, мелкие насекомые, прошедшие через стальную сетку 21 и не испугавшиеся действия бензотриазола, взлетая, направляются по потоку воздуха и попадают, во-первых, на фильтрующий материал 37 створок 35 и 36, и если в нем не задержались, то затем попадают в межэлектродное пространство жалюзи 25, обездвиживаются и выпадают из потока воздуха на фильтрующий материал 37 или на сетку 21, а очищенный воздух поступает через проемы 8 к воздушным теплообменникам 10. Таким образом, воздушные теплообменники 10 блокируются от поступления на поверхность нагрева различного мусора в режиме ожидания.

В режиме аварийного расхолаживания реактора 13, когда температура теплоносителя достигает наивысшего значения и теплообменники 10 максимально разогреты, автоматически дается импульс на механическое открытие всех шиберов 14 и 15 и на открытие фиксаторов 32, горизонтально расположенные сетчатые створки 30 поворачиваются вокруг шарнира 31 и становятся в вертикальное положение. Одновременно с помощью аварийного сигнала сдвигается защелка 40, и нижние концы парных створок 35 и 36 с фильтровальным материалом 37 под собственным весом открываются и становятся вертикально, не мешая проходу воздуха. Создается беспрепятственная воздушная тяга в тяговых шахтах 6 и соответственно разрежение в объеме кольцевого коллектора 2. Увеличивается перепад давления между окружающей средой (условно сеткой 21) и воздушным пространством под теплообменниками 10, расход воздуха через теплообменники 10 возрастает более чем 20 раз, при этом достигается минимальное гидравлическое сопротивление и максимальный расход воздуха через проемы 8 воздушных теплообменников 10. Мусор и насекомые, осевшие на фильтровальном материале 37 или на сетке 21, с потоком воздуха через тяговые шахты 6 выводятся в атмосферу. Со временем, по мере снижения остаточных энерговыделений в реакторе 13 и снижения температуры греющей среды, уменьшаются и расходы охлаждающего воздуха, и перепад давления. При механическом закрытии шиберов 14 и 15, воздушных теплообменников 10, а также сетчатых створок 30 и парных створок 35 и 36 с фильтровальным материалом 37, разрежение в кольцевом коллекторе 2 и перепад давления уменьшаются, создавая дополнительное сопротивление для паразитных протечек воздуха через шиберы 14 и 15, соответственно уменьшаются тепловые потери.

Технико-экономический эффект состоит в том, что, повышается безопасность атомной электростанции с одновременным сохранением экологии окружающей среды.