Насосы атомной станции с реактором РБМК

Насосы. Общие сведения

В состав любой электрической станции входят два типа машин: машины - орудия (насосы) и машины - двигатели (турбины).

Насосами в широком смысле называют машины для сообщения энергии рабочей среде. В зависимости от рода рабочего тела, различают насосы для капельных жидкостей (насосы в узком смысле) и насосы для газов (газодувки и компрессоры). В газодувках происходит незначительное изменение статического давления, и изменением плотности среды можно пренебречь. В компрессорах при значительных изменениях статического давления проявляется сжимаемость среды.

Остановимся подробнее на насосах в узком смысле этого слова - насосах для жидкости. Преобразуя механическую энергию приводного двигателя в механическую энергию движущейся жидкости, насосы поднимают жидкость на определенную высоту, подают ее на необходимое расстояние в горизонтальной плоскости или заставляют циркулировать в какой-либо замкнутой системе. По принципу действия насосы подразделяют на динамические и объемные

В динамических насосах жидкость движется под силовым воздействием в камере постоянного объема, сообщающейся с подводящими и отводящими устройствами.

В объемных насосах движение жидкости происходит путем всасывания и вытеснения жидкости за счет циклического изменения объема в рабочих полостях при движении поршней, диафрагм, пластин.

Работа любого насоса характеризуется следующими величинами:

  1. Объемная подача - Q, [м3/с] - объем жидкости подаваемый насосом в напорный трубопровод за единицу времени.
  2. Напор (удельная работа) - H, [Дж/кг] - полное количество энергии, сообщаемое 1 кг рабочего среды в насосе. Выраженный в метрах показывает высоту на которую можно поднять жидкость с помощью насоса.
  3. Частота вращения (для насосов имеющих вращающийся ротор) - n [об/мин];
  4. Состояние среды на входе: (температура и давление);
  5. Плотность среды - - [кг/м3]
  6. Мощность, N [Вт] - полная энергия подводимая к насосу в единицу времени.
  7. Коэффициент полезного действия КПД, - отношение энергии переданной жидкости, к полной энергии, подведенной к насосу:

Классификация насосов.

По конструкционно - энергетическим признакам насосы подразделяются на: объемные, лопаточные, струйные, электромагнитные или магнитогидродинамические (МГД). В качестве основных насосов АЭС (циркуляционных, питательных, конденсатных), как правило, используются лопаточные машины. МГД насосы используются для токопроводящих жидкостей в космических и судовых ядерных реакторах. Струйные насосы и используются для откачивания неконденсирующихся газов из конденсаторов, деаэраторов и уплотнений.

Объемные насосы используются главным образом во вспомогательных системах. К объемным насосом относят поршневые, плунжерные, ротационные, шестеренчатые и некоторые другие насосы.

Поршневые насосы.

Схема поршневого насоса Схема поршневого насоса: 1 - клапан нагнетания; 2 - клапан всасывания; 3 - поршень; 4 - цилиндр.

Поршневые насосы (рис. 1) имеют цилиндр 4 и поршень 3, совершающий возвратно-поступательное движение. Цилиндр снабжен клапанами всасывания 1 и нагнетания 2. При прямом ходе поршня и открытом клапане 2 происходит процесс нагнетания рабочей среды в напорный трубопровод, при обратном ходе и открытом всасывающем клапане - заполнение объема цилиндра. Главная особенность работы поршневых насосов периодичность подачи и возвратно-поступательное движение и в связи с этим более сложный привод.

График подачи поршневого насоса:

Конструкционные материалы трактов. Основными материалами, применяемыми для изготовления трактов, являются низколегированная конструкционная сталь марки 10ХН1М и аустенитные коррозионно-стойкие стали марок ОХ18Н10Т, 08Х18Н1ОТ. 3.4. Каналы. 3.4.1. Технологический канал РБМ-К5.сб.12./Л.31-34/. Канал (рис. 26) предназначен для организации потока теплоносителя и установки топливной кассеты. Корпус ТК (сб.12-1) изготавливается в виде сварной трубной конструкции, состоящей из трех частей - верхней (сб.30), средней (сб.31) и нижней (сб.32). Основные элементы ТК: - стакан (30-1), кромка стакана разделана под усиковый шов для сварки с верхним трактом (сб.25);. - труба (30-2) ? 95х5 мм с приварными направляющими втулками. В средней: - циркониевая труба (31-1) ? 88х4 мм с двумя переходниками "сталь-цирконий" (сб.31-1), (сб.31-2), изготовленными диффузионной сваркой в вакууме; для соединения переходников с трубой применяется электронно-лучевая сварка. В нижней: - сварная труба с переходником (12-15) и технологическим колпаком (32-54), который срезается с торца трубы перед состыковкой трубопровода НВК с ТК. В процессе работы реактора под влиянием высоких температур происходит непрерывное формоизменение графита (в основном усадка) и канала (вследствие ползучести материала). Поэтому, чтобы предотвратить защемление канала в кладке в течение всего расчетного срока службы реактора (30 лет), между стенками канала и ячейки выдержан зазор, равный в начальный период 2,7 - 3,0 мм /Л.2/. Зазор на центральной части ТК на участке длиной 5440 мм обеспечивают разрезные графитовые кольца твердого контакта: - кольца наружные (КН) с внешним ? 114,3 и внутренним ? 91 мм; - кольца внутренние (KB) с внешним ? 111 мм и внутренним ? 88 мм. На остальной части ТК, в пределах активной зоны, зазор обеспечивается разрезными графитовыми втулками с внешним ? 111 мм и внутренним ? 88 мм. Прорези колец и втулок располагаются на одной прямой и образуют каналец шириною 2 мм для протока азотно-гелиевой смеси в ячейке кладки. Участок с кольцами твердого контакта имеет более высокий коэффициент теплопередачи по сравнению со втулочным участком и поэтому располагается на центральной, более теплонапряженной, части канала. Изменение температуры по длине ТК между соседними кольцами KB и КН в наиболее энергонапряженном канале с Nk= 4500 кВт не превышает 50 °С /Л.2/. Максимальная температура ТК - 335 °С, а графитовой колонны - 758 °С /Л.2/. Общая длина ТК - 18363 мм. Масса ТК - 258 кг. Материал основных элементов ТК - коррозионно-стойкая сталь марки ОХ18Н10Т и циркониевый сплав марки Э125. Материал колец твердого контакта и втулок - графит марки ВПГ.

Опять-таки в связи с большим тепловыделением приходится оборудовать даже не два, а три контура (объем теплоносителя на каждом последующем, естественно, больше), причем во втором контуре используется опять-таки натрий. При работе такого реактора происходит очень интенсивное выделение нейтронов, которые поглощаются слоем урана-238, расположенного вокруг активной зоны. При этом этот уран превращается в плутоний-239, который, в свою очередь, может использоваться в реакторе как делящийся элемент. Плутоний используется также в военных целях.


Атомные станции с реакторами РБМК 1000