Область техники

Изобретение относится к приспособлениям для ограничения влияния последствий тяжёлых аварий на технологическое оборудование, соединяемое трубопроводами, проходящими через стены, и может быть применено, в частности, в атомной отрасли.

Предшествующий уровень техники

Трубопроводы острого пара и питательной воды проходят из ядерного острова, где размещены парогенераторы и быстродействующие запорноотсечные клапаны (БЗОК) через пространство между двух защитных стенок, где размещены устройства, обслуживаемые персоналом атомной электростанции (АЭС). Проблемой при размещении трубопроводов острого пара и питательной воды под давлением между двумя стенами является то, что при возникновении аварийной ситуации нагрузки на трубопровод могут быть очень большими, при этом возникают они в очень короткое время: время возникновения нагрузки до 10000 кН — около 0,2 с. Сам трубопровод при этом выполнен из гибких материалов, обладающий низкой теплопроводностью, поскольку пространство между защитных стен должно быть теплоизолировано от паровой камеры для доступа к нему персонала. Это может привести к резкому рывку трубопровода в направлении к ядерному острову, содержащему паровую камеру, или от него, что приведёт к разрушению БЗОК, необходимым для корректной работы системы пассивного отвода тепла (СПОТ) при аварии, и утечке пара из парогенератора, что, в свою очередь, может привести к вскипанию теплоносителя в первом контуре АЭС и реакторе. Такая угроза снижает безопасность АЭС. Аналогичные проблемы могут возникнуть при использовании также токопроводов либо любых иных проходок через две защитные стены.

Таким образом, проходка трубопровода острого пара и питательной воды через защитные стенки должна удовлетворять следующим условиям:

- В режиме нормальной эксплуатации допускать температурные смещения трубопровода в горизонтальном направлении до 100 мм через защитные стенки.

- В режиме проектной аварии блокировать трубопровод в проходке таким образом, чтобы не допустить его резкого смещения с разрушением БЗОК в турбинном помещении.

- В режиме тяжёлой аварии, приводящей к неизбежному разрыву трубопровода, необходимо обеспечить разрыв трубопровода в пространстве снаружи защитных стенок.

Для решения этой задачи использовались различные технические решения. Известны, в частности, решения, связанные с фиксацией трубопровода в защитной стенке с целью недопущения его резкого вытягивания при аварии, например, согласно патенту РФ на полезную модель № 204147 (опубл. 11.05.2021), в котором ограничитель разрыва трубопроводов, присоединенных с помощью сварного шва к патрубку, включает смонтированную над сварным швом трубопровода втулку, выполненную из двух симметричных половин, снабженных продольными взаимно ориентированными фланцами, стянутыми резьбовыми соединениями. Своими торцевыми фланцами втулка взаимодействует с установочными элементами, приваренными к трубопроводу, при этом втулка имеет переменный диаметр и дополнительно взаимодействует с установочными элементами, приваренными к внешней поверхности патрубка.

Такой ограничитель разрыва трубопроводов позволяет предотвратить негативные последствия разрыва сварного шва трубопровода и патрубка и может быть применен в различных отраслях хозяйства, однако он не позволяет осуществлять температурные горизонтальные смещения в режиме нормальной эксплуатации, а в случае проектной аварии ограничивать вытягивание трубопровода наружу через защитную стенку, что угрожает разрушением оборудования, находящегося со стороны ядерного острова.

Наиболее близким по решаемым задачам и функциональному назначению к настоящему изобретению является патент РФ на полезную модель № 193982 (опубл. 22.11.2019), в котором ограничитель разрыва монтажного шва трубопровода, включает смонтированную над монтажным сварным швом трубопровода цилиндрическую втулку, контактирующую с поверхностью трубопровода посредством установочных элементов, а торцевыми фланцами взаимодействующую с приваренными к поверхности трубопровода упорами в виде радиальных ребер, при этом втулка выполнена составной из двух полуцилиндров, снабженных продольными взаимно ориентированными фланцами, стянутыми резьбовыми соединениями, а установочные элементы втулки выполнены в виде приваренных к внутренней поверхности полуцилиндров радиальных ребер, при этом торцевые фланцы полуцилиндров втулки размещены на поверхности трубопровода с зазорами относительно поверхности последнего и относительно радиальных упоров.

Такой ограничитель позволяет уменьшить влияние хлыстовых разрывов на оборудование, находящееся рядом с разрывом, однако он не позволяет осуществлять температурные горизонтальные смещения в режиме нормальной эксплуатации, а в случае проектной аварии ограничивать вытягивание трубопровода наружу через защитную стенку, что угрожает разрушением оборудования, находящегося внутри ядерного острова.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание ограничительного упора, обладающего повышенной безопасностью использования за счёт исключения повреждения оборудования ядерного острова во всех, в том числе аварийных, режимах эксплуатации АЭС.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение безопасности АЭС за счёт исключения повреждения оборудования ядерного острова во всех, в том числе аварийных, режимах эксплуатации АЭС.

Технический результат достигается тем, что в известном ограничительном упоре, устанавливаемом в защитной стене отличающийся тем, что выполнен в виде якоря с горизонтальными пазами, установленного на защитной стене, и вставки с горизонтальными зубцами, установленной на трубопроводе с внешней стороны защитной стены, якорь и вставка выполнены с возможностью запирания зубцов в пазах при кручении, а вставка снабжена местом постулируемого разрыва.

Краткое описание фигур чертежей

На фиг. приведён общий вид ограничительного упора для трубопроводов острого пара и питательной воды.

Трубопровод острого пара и питательной воды проходит из паровой камеры ядерного острова АЭС через две защитные стены. В каждой защитной стене в отверстии, через которое проходит трубопровод, установлен ограничительный упор, состоящий из якоря 1 с горизонтальными пазами 3, прикреплённого к защитной стене с помощью, например, болтов, и вставки 2 с горизонтальными зубцами 4, прикреплённой к трубопроводу, при этом зубцы 4 входят в пазы 3 с возможностью перемещения в горизонтальном направлении.

Упор ограничительный работает следующим образом. В режиме нормальной эксплуатации упоры ограничительные, состоящие из якоря 1, прикреплённого к защитной стене, и вставки 2, прикреплённой к трубопроводу, обеспечивают температурные горизонтальные перемещения трубопровода. В режиме проектной аварии трубопровод 6 неизбежно получит изгибающие напряжения и деформации, поскольку с наружной части защитных стен трубопровод 6 имеет изгибы. Это приведёт к тому, что зубцы вставки 4, установленной на вставке в трубопровод 2, будут заклинены в горизонтальных пазах 3 якоря 1, что приведёт к фиксации трубопровода в защитной стене и поможет избежать разрушения оборудования паровой камеры. В режиме тяжёлой аварии нагрузка на трубопровод может достигать 38,5 МН, поэтому с целью сохранения оборудования паровой камеры упор ограничительный дополнительно снабжён местом постулируемого разрыва 5, расположенным снаружи защитной стенки и препятствующим вытягиванию трубопровода из здания. Место постулируемого разрыва 5 может быть выполнено в виде ослабленного участка вставки в трубопровод, например, кольцевой проточки, рассчитанной на разрыв при достижении соответствующих нагрузок.

Промышленная применимость

Упор ограничительный позволяет повысить безопасность эксплуатации трубопроводов высокого давления и может быть применено в энергетической отрасли.