Co to jest wytwornica ciśnienia?
Wytwornica ciśnienia to duży cylindryczny zbiornik zainstalowany w układzie chłodzenia reaktora wodnego ciśnieniowego. Jej głównym celem jest utrzymanie ciśnienia chłodziwa w układzie pierwotnym, choć jest również używana do monitorowania poziomu wody oraz jako urządzenie do redukcji ciśnienia.
Części Wytwornicy Ciśnienia Jądrowego
Jak działa wytwornica ciśnienia?
Chłodziwo pierwotne może być podgrzewane przez reaktor lub przez grzałki elektryczne u podstawy wytwornicy ciśnienia. Gdy temperatura chłodziwa pierwotnego wzrasta, jego objętość wzrasta. Wzrost objętości następuje również w wytwornicy ciśnienia, ponieważ jest ona połączona z układem chłodziwa pierwotnego przez linię impulsową. Rozszerzalność cieplna chłodziwa pierwotnego powoduje, że para na szczycie wytwornicy ciśnienia jest sprężana, a ciśnienie w układzie wzrasta.
Ciśnienie w układzie można zmniejszyć poprzez rozpylanie stosunkowo zimnej wody do wytwornicy ciśnienia przez dyszę rozpylającą. Powoduje to, że para w wytwornicy ciśnienia kondensuje się, co zmniejsza jej objętość i obniża ciśnienie w układzie chłodziwa pierwotnego.
Wytwornice ciśnienia są kluczowymi elementami bezpieczeństwa w elektrowni jądrowej PWR, ponieważ utrzymują chłodziwo pierwotne w stanie ciekłym, co zmniejsza ryzyko przegrzania rdzenia reaktora.
Wytwornice Ciśnienia Dynamiczne i Statyczne
Ciśnienie w obwodzie pierwotnym reaktora wodnego ciśnieniowego (PWR) jest utrzymywane przez wytwornicę ciśnienia. Wytwornice ciśnienia mogą być statyczne lub dynamiczne; ten model 3D przedstawia dynamiczną wytwornicę ciśnienia. Dynamiczna wytwornica ciśnienia pełni następujące funkcje.
- Utrzymuje ciśnienie w układzie powyżej punktu nasycenia.
- Zapewnia możliwość kontrolowania rozszerzalności i kurczenia się płynu w układzie.
- Zapewnia możliwość kontrolowania ciśnienia w układzie.
- Zapewnia możliwość usuwania rozpuszczonych gazów z układu poprzez odpowietrzanie przestrzeni parowej wytwornicy ciśnienia.
Jakie są główne części wytwornicy ciśnienia jądrowego?
Zbiornik
Wytwornica ciśnienia zapewnia punkt w układzie reaktora, gdzie ciecz i para mogą być utrzymywane w równowadze w warunkach nasycenia dla celów kontrolnych. Chociaż projekty różnią się w zależności od obiektu, typowa wytwornica ciśnienia jest zaprojektowana na maksymalne ciśnienie około 2 500 psi (≈172 bar) i 680°F (≈360°C). Półkuliste głowice górna i dolna wytwornicy ciśnienia są zazwyczaj wykonane ze stali węglowej, z austenityczną powłoką ze stali nierdzewnej na wszystkich powierzchniach narażonych na działanie układu wodnego reaktora.
Odpowietrznik
Odpowietrznik służy do usuwania rozpuszczonych gazów z układu; odgazowywacz pełni podobną funkcję w obwodzie wody zasilającej kocioł. Chociaż wiele rozpuszczonych gazów jest usuwanych z wytwornicy ciśnienia, najważniejsze jest usunięcie tlenu i dwutlenku węgla. Tlen sprawia, że woda staje się korozyjna, podczas gdy dwutlenek węgla obniża pH wody, czyniąc ją bardziej kwaśną i tym samym bardziej korozyjną.
Dysza Rozpylająca
Ciśnienie w wytwornicy ciśnienia jest zmniejszane za pomocą dyszy rozpylającej. Dysza rozpylająca to urządzenie umieszczone na górze wytwornicy ciśnienia; służy do atomizacji napływającej wody z zimnej gałęzi. Rozpylanie zimnej wody do wytwornicy ciśnienia obniża temperaturę wody w wytwornicy i powoduje kondensację części pary, co skutkuje obniżeniem ciśnienia w układzie.
Dyfuzor Impulsowy
Dyfuzor impulsowy jest zainstalowany u podstawy wytwornicy ciśnienia. Woda wypływająca z wytwornicy ciśnienia przechodzi przez linię impulsową do obwodu pierwotnego.
Paczka Grzałek Elektrycznych
Grzałki elektryczne są używane do podgrzewania wody w wytwornicy ciśnienia. Gdy woda osiąga temperaturę nasycenia, zaczyna wrzeć. Wrząca woda wypełnia przestrzeń powyżej normalnego poziomu operacyjnego wody, tworząc nasycone środowisko wody i pary. Temperatura wody determinuje ilość ciśnienia rozwijanego w przestrzeni parowej, im dłużej grzałki są włączone, tym gorętsze staje się środowisko. Im gorętsze środowisko, tym większa ilość ciśnienia.
Dysza Czujnika Poziomu
Czujniki poziomu są zamontowane w różnych punktach na zbiorniku wytwornicy ciśnienia. Monitorowanie w czasie rzeczywistym poziomu wody w wytwornicy ciśnienia zapewnia natychmiastowe powiadomienie personelu w przypadku spadku poziomu wody w wytwornicy ciśnienia. W tym modelu 3D czujnik poziomu byłby zamontowany w tym miejscu oraz w tym samym miejscu niżej na powłoce wytwornicy ciśnienia.
Zawór Bezpieczeństwa
Wytwornica ciśnienia kontroluje ciśnienie w układzie chłodzenia wody i działa jako urządzenie do redukcji ciśnienia dla układu. Zawór bezpieczeństwa sterowany pilotem (PORV) jest zainstalowany na szczycie wytwornicy ciśnienia. Jeśli ciśnienie w układzie wzrasta powyżej określonego punktu nastawy, PORV otwiera się i para jest odprowadzana do zbiornika bezpieczeństwa. Dodatkowe urządzenie bezpieczeństwa (często dysk pękający) jest zapewnione jako dodatkowy środek bezpieczeństwa.
Normalny Poziom Operacyjny Wody (NOWL)
Wytwornica ciśnienia jest umieszczona wyżej niż inne naczynia ciśnieniowe układu chłodzenia reaktora. Jest to jedyne naczynie, które nie jest całkowicie zalane wodą chłodzącą. Ponieważ wytwornica ciśnienia ma normalny poziom operacyjny wody, można go mierzyć, aby zapewnić wczesne ostrzeżenie w przypadku spadku poziomu chłodziwa reaktora.
Dodatkowe Zasoby
https://en.wikipedia.org/wiki/Pressurizer
https://www.nuclear-power.net/pressurizer
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/pressuriser