Zwiększacz ciśnienia (energia jądrowa)
Urządzenie zwiększające ciśnienie jest składnikiem ciśnieniowego reaktora wodnego . Podstawowa konstrukcja ciśnieniowego reaktora wodnego zawiera wymóg, aby chłodziwo (woda) w układzie chłodzenia reaktora nie mogło wrzeć. Innymi słowy, chłodziwo musi przez cały czas pozostawać w ciekłym , szczególnie w zbiorniku reaktora. Aby to osiągnąć, chłodziwo w układzie chłodziwa reaktora utrzymuje się pod ciśnieniem wystarczająco wysokim, aby równało się wrzeniu nie występuje przy temperaturach chłodziwa występujących podczas pracy instalacji lub w jakimkolwiek analizowanym możliwym stanie przejściowym. Aby wytworzyć w układzie chłodziwa ciśnienie wyższe niż ciśnienie pary chłodziwa w temperaturach roboczych , wymagany jest oddzielny układ ciśnieniowy. Ma to postać środka zwiększającego ciśnienie.
Projekt
W ciśnieniowych reaktorach wodnych stabilizator ciśnienia to zasadniczo cylindryczny zbiornik ciśnieniowy z półkulistymi końcami, zamontowany tak, aby jego długa oś była pionowa i połączony bezpośrednio pojedynczym odcinkiem rurociągu z układem chłodziwa reaktora. Znajduje się wewnątrz budynku zabezpieczającego reaktor . Chociaż woda w stabilizatorze ciśnienia jest tym samym chłodziwem reaktora, co w pozostałej części układu chłodziwa reaktora, zasadniczo jest w stanie stagnacji, tj. chłodziwo reaktora nie przepływa przez stabilizator ciśnienia w sposób ciągły, jak ma to miejsce w innych częściach układu chłodziwa reaktora. Ze względu na wrodzoną nieściśliwość woda w podłączonym systemie rurociągów dostosowuje się w równym stopniu do zmian ciśnienia w dowolnym miejscu podłączonego systemu. Woda w systemie może nie mieć tego samego ciśnienia we wszystkich punktach systemu ze względu na różnice w wysokości, ale ciśnienie we wszystkich punktach reaguje jednakowo na zmianę ciśnienia w dowolnej części systemu. Na podstawie tego zjawiska wcześnie rozpoznano, że ciśnienie w całym układzie chłodziwa reaktora, w tym w samym reaktorze, można kontrolować poprzez kontrolowanie ciśnienia w małym, połączonym ze sobą obszarze układu, co doprowadziło do zaprojektowania środka zwiększającego ciśnienie. Urządzenie zwiększające ciśnienie jest małym zbiornikiem w porównaniu z dwoma pozostałymi głównymi zbiornikami układu chłodzenia reaktora, samym zbiornikiem reaktora i wytwornice pary .
Kontrola ciśnienia
Ciśnienie w stabilizatorze ciśnienia jest kontrolowane poprzez zmianę temperatury płynu chłodzącego w stabilizatorze ciśnienia. Ciśnienie wody w systemie zamkniętym bezpośrednio śledzi temperaturę wody; wraz ze wzrostem temperatury wzrasta ciśnienie i odwrotnie. Aby zwiększyć ciśnienie w układzie chłodziwa reaktora, włączane są duże grzejniki elektryczne w zwiększaczu ciśnienia, podnosząc temperaturę chłodziwa w zwiększaczu ciśnienia, a tym samym podnosząc ciśnienie. Aby zmniejszyć ciśnienie w układzie chłodziwa reaktora, wewnątrz zwiększacza ciśnienia włączane są strumienie stosunkowo chłodnej wody, obniżając temperaturę chłodziwa w zwiększaczu ciśnienia, a tym samym obniżając ciśnienie.
Funkcje drugorzędne
Urządzenie zwiększające ciśnienie ma dwie dodatkowe funkcje.
Monitorowanie poziomu wody
Jednym z nich jest zapewnienie miejsca do monitorowania poziomu wody w układzie chłodzenia reaktora. Ponieważ podczas normalnej pracy układ chłodzenia reaktora jest całkowicie zalany, nie ma sensu monitorować poziomu chłodziwa w żadnym innym zbiorniku. Jednak wczesna świadomość obniżenia poziomu chłodziwa (lub jego utraty ) jest ważna dla bezpieczeństwa rdzenia reaktora . Urządzenie zwiększające ciśnienie jest celowo umieszczone wysoko w obudowie bezpieczeństwa reaktora, tak że jeśli w środku zwiększającym ciśnienie znajduje się wystarczająca ilość chłodziwa, można mieć pewność, że wszystkie pozostałe zbiorniki układu chłodzenia reaktora (znajdujące się poniżej) są całkowicie zalane chłodziwem. Dlatego też na zwiększaczu ciśnienia znajduje się system monitorowania poziomu chłodziwa i jest to jedyny zbiornik układu chłodziwa reaktora, który zwykle nie jest pełen chłodziwa. Drugą funkcją drugorzędną jest zapewnienie „poduszki” na nagłe zmiany ciśnienia w układzie chłodziwa reaktora. Górna część stabilizatora ciśnienia została specjalnie zaprojektowana tak, aby NIE zawierała płynnego chłodziwa i nie wskazywała pełnego poziomu oprzyrządowanie pozwala na to, aby ta górna część nie zawierała ciekłego chłodziwa. Ponieważ płyn chłodzący w stabilizatorze ciśnienia jest dość gorący podczas normalnej pracy, przestrzeń nad płynnym chłodziwem to odparowany płyn chłodzący ( para ). Ten pęcherzyk pary stanowi poduszkę dla zmian ciśnienia w układzie chłodziwa reaktora, a operatorzy dbają o to, aby stabilizator ciśnienia utrzymywał ten pęcherzyk pary przez cały czas pracy. Umożliwienie ciekłemu chłodziwowi całkowitego napełnienia stabilizatora ciśnienia eliminuje powstawanie pęcherzyków pary i w przemyśle określa się to mianem „twardnienia” stabilizatora ciśnienia. Oznaczałoby to, że nagła zmiana ciśnienia może spowodować: efekt młotkowy na cały układ chłodzenia reaktora. W niektórych obiektach zjawisko to nazywa się również „staniem stałym” układu zwiększającego ciśnienie, chociaż ciało stałe odnosi się po prostu do całkowitego napełnienia płynem i bez „pęcherzyków pary”.
System usuwania nadmiaru ciśnienia
Częścią układu zwiększania ciśnienia jest układ nadmiaru ciśnienia. W przypadku, gdy ciśnienie środka zwiększającego ciśnienie przekracza określone maksimum, urządzenia zwiększającego ciśnienie znajduje się zawór nadmiarowy zwany sterowanym pilotem zaworem nadmiarowym (PORV), który otwiera się, aby umożliwić parze z pęcherzyków pary opuszczenie urządzenia zwiększającego ciśnienie w celu zmniejszenia ciśnienia w presostacie. Para ta jest kierowana do dużego zbiornika (lub zbiorników) w obudowie zabezpieczającej reaktora, gdzie jest ponownie schładzana do stanu ciekłego (skroplona) i przechowywana do późniejszej utylizacji. Zbiorniki te mają skończoną objętość i jeśli sytuacja ulegnie pogorszeniu do punktu, w którym zbiorniki się zapełnią, należy zastosować dodatkowe urządzenie nadmiarowe ciśnieniowe na zbiorniku(-ach), często płytka bezpieczeństwa , umożliwia wylanie się skroplonego chłodziwa reaktora na podłogę budynku zabezpieczającego reaktora, gdzie gromadzi się w studzienkach w celu późniejszej utylizacji.
- Glassstone, Samuel; Sesonkse, Aleksander (1994). Inżynieria reaktorów jądrowych . Chapmana i Halla. ISBN 0-412-98521-7 .