Компенсатор давления — технический сосуд под давлением со специальной конструкцией, обеспечивающей компенсацию изменения объёма воды в замкнутом контуре при её нагревании. Он является конструктивной особенностью двухконтурных реакторов с водой под давлением в качестве теплоносителя (в том числе тяжеловодных ), использующихся на атомных станциях , атомных подводных лодках и судах и рассматривается обычно в составе технологической системы, которая обеспечивает поддержание давления в первом контуре в стационарных режимах и ограничение отклонения давлений в переходных и аварийных режимах реакторной установки .

Компенсатор давления одновременно является системой обеспечения нужного давления и компенсации изменений объёма теплоносителя в первом контуре, поэтому имеет двоякое название — в технической документации и литературе он может называться как компенсатором давления, так и компенсатором объёма .

Необходимость применения

Вода при высоких параметрах обладает относительно большим температурным коэффициентом изменения объёма и низкой сжимаемостью, что при замкнутом контуре приводит к недопустимо большим изменениям давления при изменении его температурного режима (даже при нормальных переходных режимах). Например уже при давлении 10 МПа и изменении при этом температуры от 250 до 300 °C удельный объём воды увеличивается на 11%, большинство же реакторов работают при ещё более высоких параметрах. Это обстоятельство требует организации в первом контуре реакторов под давлением специального компенсирующего объёма .

Назначение системы

Система компенсации давления первого контура предназначена:

• для ограничения давления в первом контуре, вызываемого изменением температурного режима во время работы РУ;
• для защиты первого контура от повышения давления;
• для создания давления в первом контуре в период пуска реакторной установки;
• для снижения давления в первом контуре при расхолаживании;

Система компенсации давления является системой нормальной эксплуатации, важной для безопасности .

Состав системы

Система компенсации давления может включать в себя собственно компенсатор давления, импульсно-предохранительные устройства (ИПУ) , барботажный бак, трубопроводы , арматуру и контрольно-измерительные приборы .

Компенсатор давления

Компенсатор обычно выполнен в виде вертикального сосуда, установленного на кольцевой опоре. В верхней части могут быть: люк для технического обслуживания, штуцера под трубопроводы впрыска теплоносителя, под трубопроводы сброса пара через ИПУ в барботер, под уровнемеры и импульсные трубки для измерения параметров. В нижнем днище имеется патрубок под трубопровод, соединяющий горячую нитку одной из петель первого контура с компенсатором. Внутри установлено разбрызгивающее устройство, защитный экран и блоки трубчатых электронагревателей (ТЭН) .

За счёт тепла ТЭН достигается кипение воды, а образующийся пар собирается в верхней части компенсатора давления, создавая паровую подушку . Таким образом, давление в компенсаторе, и в контуре к которому он подключен, становится функцией температуры воды в компенсаторе.

Созданное в сосуде давление по трубопроводу соединяющему его нижнюю часть с горячей ниткой циркуляционной петли, передаётся в контур. Ограничение отклонений давления от номинального значения достигается за счёт сжатия или расширения паровой подушки в компенсаторе. При значительном снижении давления в компенсаторе паровая подушка не в состоянии полностью восстановить исходное давление в контуре, тогда включаются дополнительные группы электронагревателей.

При значительном увеличении давления, то есть когда требуется его снизить, через разбрызгивающее устройство, расположенное в верхней части КД (в паровой подушке), подаётся теплоноситель из холодной нитки циркуляционной петли и происходит сжатие паровой подушки за счёт частичной конденсации пара, что замедляет или прекращает рост давления в контуре.

Импульсное предохранительное устройство

Это разновидность предохранительной арматуры непрямого действия, высокопроизводительное устройство для массотвода воды в случае аварийного повышения её давления в контуре. Импульсные клапаны могут быть различных конструкций, чаще всего они сбрасывают среду в специальное устройство — барботажный бак, который в свою очередь оснащается своими средствами защиты от разрушения из-за резкого и сильного роста давления (обычно предохранительными мембранами ).

Это горизонтальный цилиндрический сосуд с эллиптическими днищами. В его водяном объёме размещены два коллектора, через которые в водяной объём сбрасывается пар от протечек пара через ИПУ, а также при его срабатывании. На каждом коллекторе имеются сопла для эффективной конденсации пара. Барботер чаще всего имеет предохранительные мембраны , которые через несколько секунд разрываются, если ИПУ срабатывает. Газовый объём барботера постоянно вентилируется азотом для исключения образования взрывоопасной смеси водорода , образующегося при радиолизе воды в первом контуре .

Примечания