[go: up one dir, main page]

RU2590895C2 - Method and system for control of concentration of oxygen and hydrogen in reactor and nuclear reactor plant - Google Patents

Method and system for control of concentration of oxygen and hydrogen in reactor and nuclear reactor plant Download PDF

Info

Publication number
RU2590895C2
RU2590895C2 RU2014144533/07A RU2014144533A RU2590895C2 RU 2590895 C2 RU2590895 C2 RU 2590895C2 RU 2014144533/07 A RU2014144533/07 A RU 2014144533/07A RU 2014144533 A RU2014144533 A RU 2014144533A RU 2590895 C2 RU2590895 C2 RU 2590895C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coolant
gas
reactor
oxygen
hydrogen
Prior art date
Application number
RU2014144533/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014144533A (en
Inventor
Петр Никифорович Мартынов
Константин Дмитриевич Иванов
Радомир Шамильевич Асхадуллин
Алексей Николаевич Стороженко
Михаил Ефимович Чернов
Саид-Али Сабирович Ниязов
Василий Михайлович Шелеметьев
Роман Петрович Садовничий
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг"
Priority to RU2014144533/07A priority Critical patent/RU2590895C2/en
Priority to EA201650096A priority patent/EA201650096A1/en
Priority to PCT/RU2015/000744 priority patent/WO2016072883A1/en
Publication of RU2014144533A publication Critical patent/RU2014144533A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2590895C2 publication Critical patent/RU2590895C2/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/24Promoting flow of the coolant
    • G21C15/243Promoting flow of the coolant for liquids
    • G21C15/247Promoting flow of the coolant for liquids for liquid metals
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/28Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
    • G21C19/30Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
    • G21C19/307Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps specially adapted for liquids
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21DNUCLEAR POWER PLANT
    • G21D1/00Details of nuclear power plant
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

FIELD: nuclear engineering.
SUBSTANCE: invention relates to control over concentration of oxygen and hydrogen in reactor plant (RP) coolant. RP comprises reactor, coolant arranged in reactor, gas system, mass exchange apparatus, disperser and sensor of oxygen concentration in coolant. Method involves following steps: oxygen concentration is evaluated; oxygen concentration is compared with upper and lower permissible values; if oxygen concentration exceeds upper permissible value, checking whether mass exchanger is activated, and it is deactivated, and from gas system into reactor gas containing hydrogen is fed, and/or disperser is activated; if concentration of oxygen in coolant is lower than allowable value, checking whether disperser is disabled, and disperser is deactivated or supply of gas containing hydrogen is terminated, and mass exchanger is activated.
EFFECT: prevention of hydrogen and oxygen combined feed into coolant, increased safety and service life of reactor plant.
11 cl, 6 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к области ядерной энергетики и ядерных реакторных установок, в частности, к ядерным реакторным установкам с жидкометаллическими теплоносителями. В то же время настоящее изобретение также может применяться и в реакторных установках различного рода, не являющихся ядерными.The invention relates to the field of nuclear energy and nuclear reactor installations, in particular, to nuclear reactor installations with liquid metal coolants. At the same time, the present invention can also be applied in various types of non-nuclear reactor plants.

Уровень техникиState of the art

Одной из основных проблем ядерных реакторных установок с жидкометаллическими теплоносителями является коррозия конструкционных материалов, из которых выполнен реактор. Для предотвращения коррозии может применяться метод формирования защитных оксидных покрытий, от целостности которых зависит коррозионная стойкость материалов, из которых выполнен реактор, например, стали.One of the main problems of nuclear reactor installations with liquid metal coolants is the corrosion of structural materials from which the reactor is made. To prevent corrosion, the method of forming protective oxide coatings can be applied, the integrity of which depends on the corrosion resistance of the materials of which the reactor is made, for example, steel.

Отметим, что указанная проблема также может появляться как в ядерных реакторных установках с теплоносителями, не являющимися жидкометаллическими, так и в реакторных установках, не являющихся ядерными. Хотя настоящее изобретение описано по отношению к ядерным реакторным установкам с жидкометаллическими теплоносителями, оно также может применяться как в ядерных реакторных установках с теплоносителями, не являющимися жидкометаллическими, так и в реакторных установках, не являющихся ядерными.Note that this problem can also occur both in nuclear reactor facilities with non-liquid metal coolants and in non-nuclear reactor facilities. Although the present invention has been described with respect to liquid metal reactor nuclear reactors, it can also be used in both non-liquid metal reactor nuclear reactors and non-nuclear reactor reactors.

Для формирования оксидных пленок может применяться кислород. В патенте RU 2246561 (опубликован 20.02.2005) раскрыты способ и устройство для растворения оксидов теплоносителя в виде гранул в теплоносителе, что обеспечивает повышение концентрации кислорода в теплоносителе. Ввиду того, что железо, хром и другие компоненты конструкционных материалов имеют большее химическое сродство к кислороду, чем компоненты теплоносителя, такие как свинец и/или висмут, кислород, введенный в жидкометаллический теплоноситель в виде оксидов компонентов теплоносителя, будет окислять компоненты конструкционных материалов и при соответствующей концентрации кислорода образовывать защитные оксидные пленки на поверхности стенок реактора. Для обеспечения такого эффекта концентрация кислорода в теплоносителе должна поддерживаться в соответствующих пределах, зависящих от конструкции реактора и использованных в ней конструкционных материалов, а также от вида и состава теплоносителя.Oxygen can be used to form oxide films. In the patent RU 2246561 (published February 20, 2005), a method and apparatus for dissolving coolant oxides in the form of granules in a coolant are disclosed, which provides an increase in the oxygen concentration in the coolant. Due to the fact that iron, chromium and other components of structural materials have a greater chemical affinity for oxygen than coolant components, such as lead and / or bismuth, oxygen introduced into the liquid metal coolant in the form of oxides of coolant components will oxidize the components of structural materials and when appropriate oxygen concentration to form protective oxide films on the surface of the walls of the reactor. To ensure this effect, the oxygen concentration in the coolant should be maintained within appropriate limits, depending on the design of the reactor and the structural materials used in it, as well as on the type and composition of the coolant.

В том случае, если концентрация кислорода в теплоносителе будет иметь чрезмерно высокое значение, может начаться кислородная коррозия конструкционных материалов, что приводит к снижению срока эксплуатации реактора, появлению риска протечки теплоносителя, повышенному накоплению в теплоносителе твердофазных отложений и т.п. Для снижения чрезмерно высокой концентрации кислорода в теплоносителе, к которой могла привести, например, разгерметизация реактора и проникновение внутрь него атмосферного воздуха или выполнения регламентных работ, в ходе которых было допущено чрезмерное повышение концентрации кислорода в теплоносителе, или для проведения очистки теплоносителя возможно использовать газообразный водород, вводимый в теплоноситель. Подобное решение и устройство для его реализации представлены в патенте RU 2247435 (опубликован 27.02.2005).In the event that the oxygen concentration in the coolant is excessively high, oxygen corrosion of structural materials can begin, which leads to a decrease in the life of the reactor, the risk of leakage of the coolant, increased accumulation of solid phase deposits in the coolant, etc. To reduce the excessively high oxygen concentration in the coolant, which could result, for example, from depressurization of the reactor and the penetration of atmospheric air into it, or to carry out routine work during which an excessive increase in the oxygen concentration in the coolant was allowed, or it is possible to use hydrogen gas to clean the coolant introduced into the coolant. A similar solution and device for its implementation are presented in patent RU 2247435 (published on 02.27.2005).

При вводе в теплоноситель водорода концентрация кислорода снижается вследствие взаимодействия кислорода с водородом и образования паров воды. В том случае, если концентрация кислорода в теплоносителе принимает чрезмерно низкое значение, а это может произойти как вследствие чрезмерного объема водорода, введенного в теплоноситель, так и диффундирования компонентов конструкционных материалов в теплоноситель и их взаимодействия с растворенным в теплоносителе кислородом, может произойти растворение защитных оксидных покрытий, что резко усилит коррозию конструкционных материалов реактора компонентами теплоносителя. Для предотвращения коррозии и повышения концентрации кислорода вновь могут быть использованы вышеуказанные способ и устройство по патенту RU 2246561.When hydrogen is introduced into the coolant, the oxygen concentration decreases due to the interaction of oxygen with hydrogen and the formation of water vapor. In the event that the oxygen concentration in the coolant takes an excessively low value, and this can occur both due to the excessive amount of hydrogen introduced into the coolant and the diffusion of the components of the structural materials in the coolant and their interaction with the oxygen dissolved in the coolant, the protective oxide can dissolve coatings, which will sharply increase the corrosion of structural materials of the reactor by coolant components. To prevent corrosion and increase oxygen concentration, the above method and device according to the patent RU 2246561 can again be used.

Таким образом, для надлежащего регулирования концентрации кислорода достаточно применения двух способов, в частности, повышения концентрации в теплоносителе кислорода и повышения концентрации в теплоносителе водорода, при котором концентрация кислорода в теплоносителе снижается. Однако для устройств, реализующих эти способы, известных из уровня техники, характерна проблема, заключающаяся в возможности совместного выполнения этих способов, что приводит к невозможности изменения концентрации кислорода в таком совместном режиме осуществления способов, а значит к сохранению риска коррозии конструкционных материалов реактора, а также к бесполезному и неоправданному расходу запасов оксидов компонентов теплоносителя, предназначенных для повышения концентрации кислорода в теплоносителе. Объем оксидом компонентов теплоносителя внутри реактора (в теплоносителе) ограничен, а его пополнение связано со снижением безопасности реактора в связи с необходимостью его разгерметизации, а также с выведением реактора из эксплуатации. Таким образом, недостатки уровня техники приводят к снижению безопасности и сроков эксплуатации реакторных установок.Thus, in order to properly control the oxygen concentration, it is sufficient to use two methods, in particular, increase the concentration of oxygen in the coolant and increase the concentration of hydrogen in the coolant, at which the oxygen concentration in the coolant decreases. However, the device that implements these methods, known from the prior art, is characterized by the problem of the possibility of joint implementation of these methods, which leads to the impossibility of changing the oxygen concentration in such a joint mode of implementation of the methods, and therefore to the risk of corrosion of structural materials of the reactor, as well as to useless and unjustified consumption of stocks of oxides of coolant components designed to increase the concentration of oxygen in the coolant. The volume of oxide components of the coolant inside the reactor (in the coolant) is limited, and its replenishment is associated with a decrease in the safety of the reactor due to the need for its depressurization, as well as with the decommissioning of the reactor. Thus, the disadvantages of the prior art lead to a decrease in the safety and life of the reactor plants.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа и устройства регулирования концентрации водорода и/или кислорода в реакторной установке, в частности, в теплоносителе ядерной реакторной установки, не имеющих недостатков, присущих уровню техники. В частности, задачей настоящего изобретения предотвращение бесполезного и неоправданного расхода запасов оксидов компонентов теплоносителя, предназначенных для повышения концентрации кислорода в теплоносителе. В связи с этим перед изобретением стоит задача предотвращения подачи водорода в теплоноситель во время осуществления насыщения теплоносителя кислородом, а также предотвращение насыщения теплоносителя кислородом при вводе в теплоноситель водорода.The present invention is the provision of a method and device for controlling the concentration of hydrogen and / or oxygen in a reactor installation, in particular, in the coolant of a nuclear reactor installation, without the disadvantages inherent in the prior art. In particular, the object of the present invention is to prevent the useless and unjustified consumption of oxides of coolant components intended to increase the oxygen concentration in the coolant. In this regard, the invention is faced with the task of preventing the supply of hydrogen to the coolant during the saturation of the coolant with oxygen, as well as preventing saturation of the coolant with oxygen when hydrogen is introduced into the coolant.

Задача настоящего изобретения решается с помощью способа регулирования концентрации кислорода и/или водорода в теплоносителе реакторной установки, имеющей в своем составе реактор, теплоноситель, размещенный в реакторе, газовую систему, имеющую выход в реактор в объем около теплоносителя, массообменный аппарат, установленный в теплоносителе, вмещающий твердофазные оксиды теплоносителя (или его компонентов) и выполненный с возможностью протекания через него теплоносителя, устройство ввода газа в теплоноситель (например, диспергатор), установленное частично в теплоносителе и частично в объеме около теплоносителя и выполненное с возможностью подачи газа из объема около теплоносителя в теплоноситель, и датчик концентрации кислорода в теплоносителе.The objective of the present invention is solved by a method for controlling the concentration of oxygen and / or hydrogen in the coolant of a reactor installation, comprising a reactor, a coolant located in the reactor, a gas system having an outlet into the reactor in a volume near the coolant, a mass transfer apparatus installed in the coolant, containing solid-phase oxides of the coolant (or its components) and configured to allow the coolant to flow through it, a device for introducing gas into the coolant (for example, a dispersant), partially installed in the coolant and partially in the volume near the coolant and configured to supply gas from the volume near the coolant to the coolant, and an oxygen concentration sensor in the coolant.

Указанный способ содержит следующие шаги: оценивают концентрацию кислорода в теплоносителе на основании данных от датчика концентрации кислорода в теплоносителе; сравнивают оценку концентрации кислорода в теплоносителе с верхним и нижним допустимыми значениями; в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе больше верхнего допустимого значения, проверяют, активирован ли массообменный аппарат и/или деактивируют его и/или подают сигнал о необходимости его деактивации, а из газовой системы в реактор в объем около теплоносителя подают газ, содержащий водород и/или активируют устройство ввода газа в теплоноситель; в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе меньше нижнего допустимого значения, проверяют, деактивировано ли устройство ввода газа в теплоноситель и/или прекращена ли подача ли в объем около теплоносителя газа, содержащего водород, и/или деактивируют устройство ввода газа в теплоноситель и/или прекращают подачу в объем около теплоносителя газа, содержащего водород, и/или подают сигнал о необходимости деактивации устройства ввода газа в теплоноситель и/или прекращения подачи в объем около теплоносителя газа, содержащего водород, и/или подачи в объем около теплоносителя газа, не содержащего водород, и активируют массообменный аппарат.The specified method contains the following steps: evaluate the oxygen concentration in the coolant based on data from the oxygen concentration sensor in the coolant; compare the assessment of the concentration of oxygen in the coolant with the upper and lower acceptable values; in the event that the estimate of the oxygen concentration in the coolant is greater than the upper permissible value, check whether the mass transfer apparatus is activated and / or deactivate it and / or signal that it needs to be deactivated, and a gas containing gas from the gas system to the reactor near the coolant is supplied hydrogen and / or activate a device for introducing gas into the coolant; if the estimate of the oxygen concentration in the coolant is less than the lower acceptable value, check whether the gas inlet to the coolant is deactivated and / or if the supply of gas containing hydrogen is stopped in the volume near the coolant and / or the gas inlet to the coolant is deactivated and / or stop supplying a gas containing hydrogen to the volume near the coolant, and / or signal that it is necessary to deactivate the device for introducing gas into the coolant and / or stop supplying gas to the volume near the coolant, containing carrying hydrogen, and / or supplying a volume of hydrogen-free gas into the volume near the heat carrier, and the mass transfer apparatus is activated.

В дополнение к прекращению подачи в объем около теплоносителя из газовой системы газа, содержащего водород, в объем около теплоносителя из газовой системы в некоторых вариантах могут подавать газ, не содержащий водород.In addition to stopping the supply of a gas containing hydrogen to the volume near the coolant from the gas system, a hydrogen-free gas may be supplied to the volume near the coolant from the gas system in some embodiments.

В том случае, если после подачи газа, содержащего водород, и/или активации устройства ввода газа в теплоноситель оценка концентрации кислорода в теплоносителе становится равной или ниже верхнего допустимого значения, возможно осуществление деактивации устройства ввода газа в теплоноситель и/или прекращение подачи в объем около теплоносителя из газовой системы газа, содержащего водород. В дополнение к прекращению подачи в объем около теплоносителя из газовой системы газа, содержащего водород, в объем около теплоносителя из газовой системы в некоторых случаях могут подавать газ, не содержащий водород.In the event that after the supply of the gas containing hydrogen and / or the activation of the gas inlet to the coolant, the estimate of the oxygen concentration in the coolant becomes equal to or lower than the upper allowable value, it is possible to deactivate the gas inlet to the coolant and / or stop supplying about coolant from the gas system of a gas containing hydrogen. In addition to stopping the supply of a gas containing hydrogen to the volume near the coolant from the gas system, a hydrogen-free gas may in some cases be supplied to the volume near the coolant from the gas system.

В том случае, если после активации массообменного аппарата оценка концентрации кислорода в теплоносителе становится равной или выше нижнего допустимого значения, то возможна деактивация массообменного аппарата.In the event that, after activation of the mass transfer apparatus, the estimate of the oxygen concentration in the coolant becomes equal to or higher than the lower permissible value, then the mass transfer apparatus may be deactivated.

На решение задачи настоящего изобретения также направлена система регулирования концентрации кислорода и/или водорода в теплоносителе реакторной установки, имеющей в своем составе реактор, теплоноситель, размещенный в реакторе, газовую систему, имеющую выход в реактор в объем около теплоносителя, массообменный аппарат, установленный в теплоносителе, вмещающий твердофазные оксиды теплоносителя (или его компонентов) и выполненный с возможностью протекания через него теплоносителя, устройство ввода газа в теплоноситель (например, диспергатор), установленное частично в теплоносителе и частично в объеме около теплоносителя и выполненное с возможностью подачи газа из объема около теплоносителя в теплоноситель, и датчик концентрации кислорода в теплоносителе.A solution to the problem of the present invention is also directed to a system for controlling the concentration of oxygen and / or hydrogen in the coolant of a reactor installation, comprising a reactor, a coolant located in the reactor, a gas system having an outlet into the reactor in a volume near the coolant, a mass transfer apparatus installed in the coolant containing solid-phase oxides of the coolant (or its components) and configured to allow the coolant to flow through it, a device for introducing gas into the coolant (e.g. rgator), installed partially in the coolant and partially in the volume near the coolant and configured to supply gas from the volume near the coolant to the coolant, and an oxygen concentration sensor in the coolant.

Система регулирования содержит: модуль оценки концентрации кислорода в теплоносителе, выполненный с возможностью получения данных от датчика концентрации кислорода в теплоносителе, оценки на основании полученных данных концентрации кислорода в теплоносителе и передачи оценки концентрации кислорода в теплоносителе в модуль сравнения оценки концентрации кислорода в теплоносителе с допустимым значением; модуль сравнения оценки концентрации кислорода в теплоносителе с допустимым значением, выполненный с возможностью получения оценки концентрации кислорода в теплоносителе из модуля оценки концентрации кислорода в теплоносителе и сравнения ее с верхним и нижним допустимыми значениями; модуль управления массообменным аппаратом, выполненный с возможностью активации массообменного аппарата в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе меньше нижнего допустимого значения и если деактивировано устройство ввода газа в теплоноситель и/или в объем около теплоносителя не подают газ, содержащий водород; и модуль управления газовой системой и/или устройством ввода газа в теплоноситель, выполненный с возможностью обеспечения подачи из газовой системы газа, содержащего водород, в объем около теплоносителя и/или активации устройства ввода газа в теплоноситель в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе выше верхнего допустимого значения и если деактивирован массообменный аппарат.The control system contains: a module for estimating the oxygen concentration in the coolant, configured to receive data from a sensor of oxygen concentration in the coolant, evaluating, based on the received data, the concentration of oxygen in the coolant and transmitting an estimate of the oxygen concentration in the coolant to a module for comparing the estimate of the oxygen concentration in the coolant with a valid value ; a module for comparing an estimate of the concentration of oxygen in the coolant with an acceptable value, configured to obtain an estimate of the concentration of oxygen in the coolant from a module for assessing the concentration of oxygen in the coolant and comparing it with upper and lower acceptable values; a mass transfer apparatus control module configured to activate the mass transfer apparatus if the estimate of the oxygen concentration in the coolant is less than the lower acceptable value and if the gas inlet device to the coolant and / or into the volume near the coolant is deactivated does not supply gas containing hydrogen; and a control module for the gas system and / or the device for introducing gas into the coolant, configured to provide the supply of gas containing hydrogen from the gas system to the volume near the coolant and / or activating the device for introducing gas into the coolant if the oxygen concentration in the coolant is estimated above the upper permissible value and if the mass transfer apparatus is deactivated.

Система регулирования в некоторых вариантах осуществления может содержать модуль формирования сигнала предупреждения, выполненный с возможностью формирования сигнала предупреждения о необходимости деактивации массообменного аппарата, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе выше верхнего допустимого значения, а массообменный аппарат находится в активированном состоянии, и/или с возможностью формирования сигнала предупреждения о необходимости деактивации устройства ввода газа в теплоноситель и/или прекращения подачи в объем около теплоносителя газа, содержащего водород, и/или подачи в объем около теплоносителя газа, не содержащего водород, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе меньше нижнего допустимого значения, а устройство ввода газа в теплоноситель активировано и в объем около теплоносителя подают газ, содержащий водород.The control system in some embodiments, the implementation may include a warning signal generating module configured to generate a warning signal about the need to deactivate the mass transfer apparatus if the estimate of the oxygen concentration in the coolant is above the upper acceptable value and the mass transfer apparatus is in an activated state, and / or with the possibility of generating warning signal about the need to deactivate the device for introducing gas into the coolant and / or stopping the flow the volume of the hydrogen-containing gas near the coolant and / or the supply of the hydrogen-free gas to the coolant if the oxygen concentration in the coolant is less than the lower acceptable value and the gas inlet to the coolant is activated and a gas containing hydrogen is supplied into the volume near the coolant .

В некоторых вариантах осуществления модуль управления массообменным аппаратом может быть выполнен с возможностью деактивации массообменного аппарата в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе становится равной или выше нижнего и/или верхнего допустимого значения, и/или в том случае, если из модуля управления газовой системой и/или устройством ввода газа в теплоноситель получен сигнал о необходимости деактивации массообменного аппарата.In some embodiments, the control module of the mass transfer apparatus can be configured to deactivate the mass transfer apparatus if the estimate of the oxygen concentration in the coolant becomes equal to or higher than the lower and / or upper allowable value, and / or if from the gas control module The system and / or device for introducing gas into the coolant received a signal about the need to deactivate the mass transfer apparatus.

Модуль управления газовой системой и/или устройством ввода газа в теплоноситель в некоторых вариантах осуществления может быть выполнен с возможностью деактивации устройства ввода газа в теплоноситель и/или прекращения подачи в объем около теплоносителя из газовой системы газа, содержащего водород, в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе становится равной или ниже верхнего и/или нижнего допустимого значения, и/или в том случае, если из модуля управления массообменным аппаратом получен сигнал о необходимости деактивации устройства ввода газа в теплоноситель и/или прекращения подачи в объем около теплоносителя из газовой системы газа. Кроме того, модуль управления газовой системой и/или устройством ввода газа в теплоноситель может быть выполнен с возможностью подачи в объем около теплоносителя из газовой системы газа, не содержащего водород.The control module of the gas system and / or the device for introducing gas into the coolant in some embodiments may be configured to deactivate the device for introducing gas into the coolant and / or stop supplying hydrogen containing gas to the volume from the gas system, if the oxygen concentration in the coolant becomes equal to or lower than the upper and / or lower permissible values, and / or if a signal is received from the control module of the mass transfer apparatus about the need for activating gas input devices to the coolant and / or stop the flow of coolant in the volume of gas around the gas system. In addition, the control module of the gas system and / or the device for introducing gas into the coolant can be configured to supply hydrogen-free gas to the volume of the coolant from the gas system.

На решение задачи настоящего изобретения также направлена ядерная реакторная установка, имеющая в своем составе: реактор, теплоноситель, размещенный в реакторе, газовую систему, имеющую выход в реактор в объем около теплоносителя, массообменный аппарат, установленный в теплоносителе, вмещающий твердофазные оксиды теплоносителя (или его компонентов) и выполненный с возможностью протекания через него теплоносителя, устройство ввода газа в теплоноситель (например, диспергатор), установленное частично в теплоносителе и частично в объеме около теплоносителя и выполненное с возможностью подачи газа из объема около теплоносителя в теплоноситель, датчик концентрации кислорода в теплоносителе. В соответствии с изобретением реакторная установка выполнена с возможностью управления концентрацией водорода в теплоносителе в соответствии со способом по любому из вышеописанных вариантов и/или с помощью системы по любому из вышеописанных вариантов.A nuclear reactor installation is also directed to solving the problem of the present invention, having in its composition: a reactor, a coolant located in a reactor, a gas system having an outlet into the reactor in a volume near the coolant, a mass transfer apparatus installed in the coolant containing solid-phase coolant oxides (or its components) and configured to allow the coolant to flow through it, a device for introducing gas into the coolant (for example, a dispersant), partially installed in the coolant and partially in the volume o the amount of coolant and configured to supply gas from a volume near the coolant to the coolant, an oxygen concentration sensor in the coolant. In accordance with the invention, the reactor installation is configured to control the hydrogen concentration in the coolant in accordance with the method according to any of the above options and / or using the system according to any of the above options.

Благодаря настоящему изобретению удается обеспечить способ и устройство регулирования концентрации водорода и/или кислорода в реакторной установке, в частности, в теплоносителе ядерной реакторной установки, не имеющих недостатков, присущих уровню техники. Достигается такой технический результат, как предотвращение бесполезного и неоправданного расхода запасов оксидов компонентов теплоносителя, предназначенных для повышения концентрации кислорода в теплоносителе. В частности, обеспечивается получение таких технических результатов, как предотвращение подачи водорода в теплоноситель во время осуществления насыщения теплоносителя кислородом, а также предотвращение насыщения теплоносителя кислородом при вводе в теплоноситель водорода. Кроме того, обеспечено безопасное переключение между режимами регулирования состава и концентрации примесей, таких как водород и кислород, в теплоносителе. Это позволяет повысить безопасность, надежность и срок эксплуатации реакторной установки.Thanks to the present invention, it is possible to provide a method and apparatus for controlling the concentration of hydrogen and / or oxygen in a reactor installation, in particular in a coolant of a nuclear reactor installation, without the disadvantages inherent in the prior art. A technical result is achieved, such as preventing useless and unjustified consumption of oxides of coolant components intended to increase the oxygen concentration in the coolant. In particular, it provides technical results such as preventing the supply of hydrogen to the coolant during the saturation of the coolant with oxygen, as well as preventing saturation of the coolant with oxygen when hydrogen is introduced into the coolant. In addition, safe switching is provided between the modes of controlling the composition and concentration of impurities, such as hydrogen and oxygen, in the coolant. This improves the safety, reliability and life of the reactor installation.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 представлен схематичный вид реакторной установки в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 1 is a schematic view of a reactor installation in accordance with the present invention.

На фиг. 2 показан вариант выполнения массообменного аппарата.In FIG. 2 shows an embodiment of a mass transfer apparatus.

На фиг. 3 показан вариант выполнения диспергатора.In FIG. 3 shows an embodiment of a dispersant.

На фиг. 4 показан вариант выполнения датчика концентрации кислорода в теплоносителе.In FIG. 4 shows an embodiment of an oxygen concentration sensor in a coolant.

На фиг. 5 показана блок-схема способа регулирования концентрации водорода и кислорода в теплоносителе в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 5 shows a flowchart of a method for controlling the concentration of hydrogen and oxygen in a coolant in accordance with the present invention.

На фиг. 6 показана структурная схема одного из вариантов выполнения устройства регулирования концентрации водорода и кислорода в теплоносителе в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 6 shows a block diagram of one embodiment of a device for controlling the concentration of hydrogen and oxygen in a coolant in accordance with the present invention.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Настоящее изобретение применимо в реакторной установке (например, ядерной реакторной установке), имеющей в своем составе, как показано в одном из примеров в схематичном виде на фиг. 1, реактор 101, теплоноситель 104, газовую систему 108, массообменный аппарат 114, диспергатор 112 с выводом 113 питания и управления, и датчик 110 концентрации кислорода в теплоносителе 104 с выводом 111.The present invention is applicable to a reactor installation (for example, a nuclear reactor installation) having in its composition, as shown in one example in a schematic view in FIG. 1, reactor 101, coolant 104, gas system 108, mass transfer apparatus 114, dispersant 112 with power and control terminal 113, and oxygen concentration sensor 110 in coolant 104 with terminal 111.

Реактор 101 представляет собой емкость, стенки 102 которой выполнены из конструкционных материалов, обладающих достаточной механической, термической, радиационной и другими видами стойкостей, необходимых для безопасной работы реакторной установки, например, таких как сталь. Безопасность работы реакторных установок имеет особое значение ввиду того, что в реакторе 101 в активной зоне 103 располагаются радиоактивные материалы, которые в ходе радиоактивного деления высвобождают энергию. По меньшей мере, часть этой энергии в виде тепла передается в теплоноситель 104, имеющийся в реакторе и контактирующий с активной зоной (то есть, радиоактивные материалы преимущественно располагаются в теплоносителе), и далее переносится в теплообменник 107, в котором тепловая энергия передается другим материалам (например, воде, пару или другим теплоемким материалам), в некотором удалении от источника радиоактивного излучения. Теплообменник может представлять собой в некоторых вариантах парогенератор, предназначенный для производства пара, который может использоваться далее для нагрева других сред или для приведения в действие турбин. Далее, после теплообменника 107 в коммуникациях за пределами реактора, тепловая энергия передается без опасности радиационного заражения, которая, таким образом, концентрируется в пределах реактора. В связи с этим, ввиду тяжелых, нежелательных и длительных последствий радиоактивного заражения окружающих территорий прочности и безопасности эксплуатации реактора придается особое значение. Для обеспечения продолжительного и эффективного процесса передачи тепла из активной зоны 103 в теплообменник 107 в реакторе предпочтительно осуществляют циркуляцию теплоносителя в реакторе 101 - в контуре, охватывающем активную зону и теплообменник. Для обеспечения циркуляции могут использоваться насосы (на фиг. 1 не показаны).The reactor 101 is a tank, the walls 102 of which are made of structural materials having sufficient mechanical, thermal, radiation and other types of resistances necessary for the safe operation of the reactor installation, for example, such as steel. The safety of reactor installations is of particular importance in view of the fact that in the reactor 101 in the core 103 there are radioactive materials that release energy during radioactive fission. At least a portion of this energy in the form of heat is transferred to the coolant 104, which is in the reactor and in contact with the core (that is, the radioactive materials are mainly located in the coolant), and then transferred to the heat exchanger 107, in which thermal energy is transferred to other materials ( e.g. water, steam or other heat-intensive materials), at some distance from the source of radiation. The heat exchanger may be, in some embodiments, a steam generator designed to produce steam, which can then be used to heat other media or to drive turbines. Further, after the heat exchanger 107 in the communications outside the reactor, the thermal energy is transferred without the risk of radiation contamination, which, therefore, is concentrated within the reactor. In this regard, in view of the severe, undesirable and long-term consequences of radioactive contamination of the surrounding territories, special importance is attached to the strength and safety of the operation of the reactor. To ensure a long and efficient process of heat transfer from the core 103 to the heat exchanger 107 in the reactor, the coolant is preferably circulated in the reactor 101 in a loop surrounding the core and the heat exchanger. Pumps may be used to provide circulation (not shown in FIG. 1).

Одним из важных факторов сохранения прочности реактора 101 во времени является предотвращение или ослабление до допустимого уровня коррозии конструкционных материалов, из которых выполнены его стенки 102 и арматурные, крепежные, прочностные и другие элементы реактора 101. Указанный фактор должен учитываться и в том случае, если в качестве теплоносителя 104 используется теплоноситель из жидких металлов, таких как натрий, литий, свинец, висмут и т.п. Тяжелые металлы (свинец, висмут) имеют преимущество перед легкими ввиду их повышенной безопасности, в частности, по критерию пониженной пожароопасности.One of the important factors in maintaining the strength of the reactor 101 over time is the prevention or weakening to the acceptable level of corrosion of structural materials from which its walls 102 and reinforcing, fastening, strength, and other elements of the reactor 101 are made. This factor should be taken into account if as the heat transfer medium 104, the heat transfer medium is used from liquid metals such as sodium, lithium, lead, bismuth, and the like. Heavy metals (lead, bismuth) have an advantage over light because of their increased safety, in particular, according to the criterion of reduced fire hazard.

Кроме того, теплоносители, выполненные с использованием тяжелых металлов, имеют также такое преимущество, как устойчивость их свойств при попадании в них воды. Естественно, что физико-химический свойства такого теплоносителя будут изменяться при попадании в него воды, однако такие изменения будут незначительными и позволят продолжать эксплуатацию и далее. Это может быть полезно для повышения безопасности реакторной установки ввиду возможных аварий или протечек оборудования, в котором находится или протекает вода в жидком виде или в виде пара - например, такого оборудования, как теплообменники или парогенераторы. Даже если теплообменник или парогенератор будет иметь неисправность в виде течи, то реакторная установка может эксплуатироваться далее до того момента, когда настанет удобный момент для ремонта или замены неисправного (протекающего) оборудования, поскольку теплоноситель с использованием тяжелых металлов допускает такой режим работы в силу незначительной (некритичной) зависимости своих физико-химических свойств от привнесения воды в жидком или парообразном виде.In addition, heat transfer fluids made using heavy metals also have the advantage of the stability of their properties when water enters them. Naturally, the physicochemical properties of such a coolant will change when water enters it, however, such changes will be insignificant and will allow further operation to continue. This can be useful to increase the safety of the reactor installation due to possible accidents or leaks of equipment in which water is in or flowing in liquid form or in the form of steam - for example, equipment such as heat exchangers or steam generators. Even if the heat exchanger or the steam generator has a malfunction in the form of a leak, the reactor installation can be operated further until the time comes when it is convenient to repair or replace the malfunctioning (leaking) equipment, since the coolant using heavy metals allows this mode of operation due to an insignificant ( uncritical) dependence of their physico-chemical properties on the introduction of water in liquid or vapor form.

Для уменьшения коррозионного воздействия на конструкционные материалы реактора перспективным считается создание оксидных пленок на границе теплоносителя и конструкционного материала, например, с помощью подачи в теплоноситель кислорода или кислородосодержащих материалов, которые могут быть перенесены теплоносителем к стенкам реактора, где кислород может вступить в химическое соединение с конструкционным материалом (которым может быть, например, сталь) и образовать оксид в форме оксидной пленки на поверхности конструкционного материала. Дополнительным преимуществом использования такой защиты от коррозии является снижение интенсивности теплообмена между теплоносителем и стенками реактора за счет пониженной теплопроводности оксидов. Ввод кислорода (в частности, кислородосодержащих соединений) в теплоноситель и повышение его концентрации могут быть обеспечены с помощью массообменного аппарата 114, установленного в теплоносителе 104.To reduce the corrosive effect on the structural materials of the reactor, it is considered promising to create oxide films at the boundary of the coolant and the structural material, for example, by supplying oxygen or oxygen-containing materials to the coolant, which can be transferred by the coolant to the walls of the reactor, where oxygen can enter into a chemical compound with the structural material (which can be, for example, steel) and form an oxide in the form of an oxide film on the surface of a structural material rial. An additional advantage of using such corrosion protection is a decrease in the heat exchange intensity between the coolant and the walls of the reactor due to the reduced thermal conductivity of the oxides. The introduction of oxygen (in particular, oxygen-containing compounds) in the coolant and increase its concentration can be achieved using mass transfer apparatus 114 installed in the coolant 104.

Массообменный аппарат может представлять собой контейнер, в котором расположены твердофазные оксиды теплоносителя. Например, в том случае, когда теплоноситель состоит из свинца и/или висмута, массообменный аппарат может содержать твердофазные оксиды свинца и/или висмута, например, в форме гранул. Указанные твердофазные оксиды могут растворяться в теплоносителе и благодаря тому, что они представляют собой оксиды компонентов теплоносителя, эффект будет в определенной степени аналогичен проникновению кислорода из газовой среды и окисления указанных компонентов, однако в данном случае имеется возможность управления интенсивностью этого процесса. Для того, чтобы происходило растворение твердофазных оксидов компонентов теплоносителя в теплоносителе необходимо, чтобы теплоноситель протекал через массообменный аппарат. Для обеспечения этого корпус массообменного аппарата, в котором вмещаются оксиды компонентов теплоносителя, например, в гранулированной форме, имеет отверстия, через которые протекает теплоноситель.The mass transfer apparatus may be a container in which the solid-phase oxides of the coolant are located. For example, in the case where the heat carrier consists of lead and / or bismuth, the mass transfer apparatus may contain solid-phase oxides of lead and / or bismuth, for example, in the form of granules. These solid-phase oxides can dissolve in the coolant and due to the fact that they are oxides of the coolant components, the effect will be to some extent similar to the penetration of oxygen from the gas medium and the oxidation of these components, however, in this case it is possible to control the intensity of this process. In order for the solid-phase oxides of the coolant components to dissolve in the coolant, it is necessary that the coolant flows through the mass transfer apparatus. To ensure this, the mass transfer apparatus housing, in which the oxides of the coolant components are contained, for example, in granular form, has openings through which the coolant flows.

Эффективность (скорость) растворения твердофазных оксидов компонентов теплоносителя в теплоносителе зависит, в частности, от скорости протекания теплоносителя через массообменный аппарат. Для регулирования скорости протекания теплоносителя через массообменный аппарат в нем или в той части емкости реактора, в которой расположен массообменный аппарат, может быть предусмотрен, например, насос, который может прокачивать теплоноситель с различной скоростью, и работа этого насоса может регулироваться извне (дистанционно). Скорость протекания теплоносителя через массообменный аппарат может регулироваться нагревателем, который нагревает теплоноситель и благодаря этому осуществляется его конвекция. Работа нагревателя может регулироваться извне (дистанционно). Применение нагревателя имеет преимущество перед насосом ввиду того, что нагреватель не имеет движущихся элементов, что особенно важно для повышения срока службы массообменного аппарата и безопасности реактора в целом ввиду работы массообменного аппарата (а значит и нагревателя или насоса) в горячем теплоносителе при высокой радиационной активности.The efficiency (speed) of the dissolution of solid-phase oxides of the components of the coolant in the coolant depends, in particular, on the speed of flow of the coolant through the mass transfer apparatus. To control the flow rate of the coolant through the mass transfer apparatus in it or in that part of the reactor vessel in which the mass transfer apparatus is located, for example, a pump can be provided that can pump the coolant at different speeds, and the operation of this pump can be controlled externally (remotely). The flow rate of the coolant through the mass transfer apparatus can be controlled by a heater, which heats the coolant and due to this, convection is carried out. The operation of the heater can be controlled externally (remotely). The use of the heater has an advantage over the pump because the heater does not have moving elements, which is especially important for increasing the life of the mass transfer apparatus and the safety of the reactor as a whole due to the operation of the mass transfer apparatus (and hence the heater or pump) in a hot coolant with high radiation activity.

Эффективность (скорость) растворения твердофазных оксидов компонентов теплоносителя в теплоносителе также зависит, в частности, от объема и площади поверхности твердофазных оксидов компонентов теплоносителя, с которыми контактирует теплоноситель, и объем емкости, в которой находятся указанные оксиды (например, в форме гранул) и через которую протекает теплоноситель, может регулироваться с помощью клапанов или вентилей, которые могут управляться дистанционно, например, с помощью электропривода.The efficiency (speed) of the dissolution of solid-phase oxides of the coolant components in the coolant also depends, in particular, on the volume and surface area of the solid-phase oxides of the coolant components with which the coolant contacts, and the volume of the container in which these oxides are located (for example, in the form of granules) and through which flows the coolant can be controlled by valves or valves that can be controlled remotely, for example, by means of an electric drive.

Кроме того, эффективность (скорость) растворения твердофазных компонентов теплоносителя в теплоносителе также зависит, в частности, от температуры взаимодействующих теплоносителя и/или твердофазных компонентов теплоносителя. Их температура может также регулироваться, например, с помощью нагревателя, работа которого может регулироваться извне реактора (дистанционно).In addition, the efficiency (speed) of the dissolution of solid-phase components of the coolant in the coolant also depends, in particular, on the temperature of the interacting coolant and / or solid-phase components of the coolant. Their temperature can also be controlled, for example, using a heater, the operation of which can be controlled from outside the reactor (remotely).

Таким образом, существует множество различных способов регулирования эффективности (скорости) растворения твердофазных компонентов теплоносителя в теплоносителе, некоторые из которых описаны выше. В настоящем изобретении все эти способы собирательно описываются как «активация» («активировать») массообменного аппарата, поскольку при этом происходит повышенное растворение твердофазных компонентов теплоносителя в теплоносителе. В «неактивированном» («деактивированном») состоянии, то есть, например, когда насос или нагреватель, увеличивающие поток теплоносителя через массообменный аппарат, отключены, или когда, например, клапаны или вентили переведены в такое положение, что теплоноситель омывает минимальное количество твердофазных компонентов теплоносителя или не омывает их совсем, или когда нагреватель, предназначенный для повышения температуры теплоносителя и/или твердофазных компонентов теплоносителя с целью повышения эффективности их взаимодействия, отключен (приведены примеры в соответствии с вышеописанными способами повышения эффективности (скорости) растворения твердофазных компонентов теплоносителя в теплоносителе; при использовании других способов неактивированное или деактивированное состояние определяется по соответствующей минимальной эффективности (скорости) растворения твердофазных компонентов теплоносителя в теплоносителе), эффективность (скорость) растворения твердофазных компонентов теплоносителя в теплоносителе может быть минимальна или равна нулю (в общем случае она может иметь некоторое значение в силу того, что теплоноситель может проходить через массообменный аппарат в силу общей циркуляции в реакторе (а не за счет побуждения потока дополнительными вышеописанными способами), а текущая температура взаимодействия может обеспечивать некоторое растворение сама по себе (а не за счет, например, дополнительного нагрева)).Thus, there are many different ways to control the efficiency (speed) of the dissolution of solid-phase components of the coolant in the coolant, some of which are described above. In the present invention, all of these methods are collectively described as "activation" ("activate") of the mass transfer apparatus, since there is an increased dissolution of the solid-phase components of the coolant in the coolant. In the "inactive" ("deactivated") state, that is, for example, when the pump or heater, increasing the flow of coolant through the mass transfer apparatus, is turned off, or when, for example, the valves or valves are moved to such a position that the coolant is washed with a minimum amount of solid-phase components or does not wash them at all, or when a heater designed to increase the temperature of the coolant and / or solid-phase components of the coolant in order to increase the efficiency of their interaction, from it is key (examples are given in accordance with the above methods of increasing the efficiency (speed) of dissolution of solid-phase components of a coolant in a coolant; when using other methods, an inactive or deactivated state is determined by the corresponding minimum efficiency (speed) of dissolving solid-phase components of a coolant in a coolant), dissolution efficiency (speed) solid-phase components of the coolant in the coolant can be minimal or equal to zero (in the general case moreover, it may have some significance due to the fact that the coolant can pass through the mass transfer apparatus due to the general circulation in the reactor (and not due to the induction of the flow by the additional methods described above), and the current interaction temperature may provide some dissolution by itself (and not account, for example, additional heating)).

Следовательно, когда применяется термин «активировать» массообменный аппарат, это означает, что включаются средства, которые обеспечивают повышение эффективности (скорости) растворения твердофазных компонентов теплоносителя в теплоносителе. В обратном случае, когда применяется термин «деактивировать» массообменный аппарат, это означает, что средства, которые обеспечивают повышение эффективности (скорости) растворения твердофазных компонентов теплоносителя в теплоносителе, включаются или переводятся в положение, при котором указанная эффективность (скорость) имеет минимально возможное значение.Therefore, when the term “activate” the mass transfer apparatus is used, this means that means are included that provide an increase in the efficiency (speed) of dissolution of the solid-phase components of the coolant in the coolant. In the opposite case, when the term “deactivate” the mass transfer apparatus is used, this means that the means that provide an increase in the efficiency (speed) of dissolution of the solid-phase components of the coolant in the coolant are switched on or transferred to a position at which the indicated efficiency (speed) has the lowest possible value .

Активация/деактивация может обеспечивать два или более состояний активности оборудования. При двух состояниях, когда массообменный аппарат может иметь минимальную (или нулевую) активность и максимальную активность, регулирование поступающего в теплоноситель кислорода может регулироваться временем, в течение которого массообменный аппарат находится в состоянии максимальной активности. При большем количестве возможных задаваемых состояний активности массообменного аппарата также может регулироваться скорость поступления кислорода в теплоноситель (то есть объем растворяемых твердофазных компонентов теплоносителя в теплоносителе за единицу времени). В предельном случае может быть предусмотрено не дискретное, а аналоговое, непрерывное по величине, регулирование активности массообменного аппарата, что еще больше увеличивает возможности по регулированию скорости (эффективности) растворения твердофазных компонентов теплоносителя в теплоносителе, что дополнительно повышает точность регулирования.Activation / deactivation may provide two or more equipment activity states. Under two conditions, when the mass transfer apparatus can have minimal (or zero) activity and maximum activity, the regulation of the oxygen entering the coolant can be controlled by the time during which the mass transfer apparatus is in the state of maximum activity. With a larger number of possible preset states of activity of the mass transfer apparatus, the rate of oxygen supply to the coolant can also be controlled (i.e., the volume of soluble solid-phase components of the coolant in the coolant per unit time). In the extreme case, it is possible to provide not discrete, but analog, continuous in magnitude, regulation of the activity of the mass transfer apparatus, which further increases the ability to control the rate (efficiency) of dissolution of solid-phase components of the coolant in the coolant, which further increases the accuracy of regulation.

На фиг. 2 показан один из возможных вариантов выполнения массообменного аппарата. В состав массообменного аппарата входит емкость, образованная корпусом 201, ограниченная днищем 202 и крышкой 203. В емкости размещены, проточная реакционная камера 210, расположенная внутри емкости ниже уровня теплоносителя и ограниченная сверху перфорированной решеткой 204. Ограничивающая решетка 204 предназначена для удерживания твердофазного гранулированного средства окисления 206 от всплытия под действием выталкивающей силы. Через ограничивающую решетку 204 и отверстия 207 в стенке корпуса 201, размещенные в верхней части стенки корпуса 201 над ограничивающей решеткой 204, обогащенный кислородом теплоноситель выходит из массообменного аппарата и смешивается с теплоносителем основного контура установки.In FIG. 2 shows one of the possible embodiments of the mass transfer apparatus. The mass transfer apparatus includes a container formed by the body 201, bounded by a bottom 202 and a cover 203. The tank contains a flow reaction chamber 210 located inside the container below the level of the coolant and bounded above by a perforated grating 204. The bounding lattice 204 is designed to hold a solid-phase granular oxidizing agent 206 from ascent by buoyancy. Through the bounding lattice 204 and the holes 207 in the wall of the housing 201, located in the upper part of the wall of the housing 201 above the bounding lattice 204, the oxygen-enriched heat carrier exits the mass transfer apparatus and mixes with the heat carrier of the main circuit of the installation.

Твердофазное средство окисления 206 (в частном варианте твердофазные оксиды компонентов теплоносителя), помещенное под решеткой 204, при взаимодействии с теплоносителем растворяется, обогащая теплоноситель кислородом. Нагреватель 205, расположенный в реакционной камере 210 и проходящий через перфорированную решетку 204, предназначен для подогрева теплоносителя в реакционной камере 210. Входные отверстия 208 расположены в стенке корпуса 201 на уровне нижнего торца электрического нагревателя 205 для того, чтобы при работе массообменного аппарата теплоноситель двигался в основном через слой твердофазного средства окисления, размещенный в реакционной камере 210 в зазоре между корпусом 201 и электрическим нагревателем 205. Выходные отверстия 207, входные отверстия 208 и перфорация в решетке 204 выполнены, предпочтительно, в виде узких щелей с размером меньше гранул твердофазного средства окисления.The solid-state oxidizing agent 206 (in the particular embodiment, solid-phase oxides of the coolant components), placed under the lattice 204, dissolves when interacting with the coolant, enriching the coolant with oxygen. The heater 205, located in the reaction chamber 210 and passing through the perforated grate 204, is designed to heat the coolant in the reaction chamber 210. The inlet openings 208 are located in the wall of the housing 201 at the level of the lower end of the electric heater 205 so that the coolant moves in mainly through a layer of solid-phase oxidation means located in the reaction chamber 210 in the gap between the housing 201 and the electric heater 205. Outlets 207, inlets 208 and The perforations in the lattice 204 are preferably made in the form of narrow slits with a size smaller than granules of a solid-state oxidation agent.

В рабочем положении массообменный аппарат погружен в теплоноситель так, чтобы выходные отверстия 207 находились в теплоносителе. Массообменный аппарат размещается в реакторе так, чтобы через место установки обеспечивался проток теплоносителя. Если высота слоя теплоносителя недостаточна для погружения в него корпуса массообменного аппарата, место установки оснащают карманом, в который утапливается корпус массообменного аппарата. Проток теплоносителя через карман может обеспечиваться за счет конвективного течения жидкометаллического теплоносителя через реакционную камеру при работе электрического нагревателя 205.In the operating position, the mass transfer apparatus is immersed in the coolant so that the outlet openings 207 are in the coolant. The mass transfer apparatus is placed in the reactor so that a coolant flow is provided through the installation site. If the height of the coolant layer is insufficient to immerse the body of the mass transfer apparatus into it, the installation site is equipped with a pocket into which the body of the mass transfer apparatus is recessed. The flow of the coolant through the pocket can be achieved due to the convective flow of the liquid metal coolant through the reaction chamber during operation of the electric heater 205.

Массообменный аппарат, показанный на фиг. 2, работает следующим образом. При включении электрического нагревателя 205 за счет естественной конвекции создается расход теплоносителя через гранулированное твердофазное средство окисления 206, размещенное в проточной реакционной камере 210 в зазоре между корпусом 201 и электрическим нагревателем 205. Теплоноситель 104 (предпочтительно жидкометаллический) из окружающего объема поступает в массообменный аппарат через входные отверстия 208 и движется снизу вверх (показано стрелочками) через гранулированное твердофазное средство окисления 206, размещенное в реакционной камере 210. Гранулы твердофазного средства окисления при взаимодействии с теплоносителем растворяются в нем, обогащая теплоноситель кислородом. Обогащенный кислородом теплоноситель выходит из массообменного аппарата через выходные отверстия 207 и смешивается с теплоносителем основного контура реактора. Величина производительности, то есть количество кислорода, поступающего из массообменного аппарата в единицу времени, регулируется путем изменения мощности электрического нагревателя. При повышенной температуре повышается растворение твердофазного средства окисления. Поскольку плотность твердофазного средства окисления (например, оксида свинца) меньше плотности теплоносителя (например, свинцового или свинцово-висмутового), то твердофазные оксиды компонентов теплоносителя стремятся вверх и удерживаются в корпусе теплоносителя решеткой 204, которая при этом пропускает поток теплоносителя.The mass transfer apparatus shown in FIG. 2, works as follows. When the electric heater 205 is turned on due to natural convection, a coolant flow rate is generated through the granular solid-phase oxidizing agent 206, which is located in the flow-through reaction chamber 210 in the gap between the housing 201 and the electric heater 205. The coolant 104 (preferably liquid metal) from the surrounding volume enters the mass transfer apparatus through the inlet holes 208 and moves from bottom to top (shown by arrows) through granular solid-phase oxidation agent 206, placed in the reaction chamber at least 210. Granules of a solid-phase oxidation agent, when interacting with a heat carrier, dissolve in it, enriching the heat carrier with oxygen. The oxygen-rich coolant exits the mass transfer apparatus through the outlet openings 207 and mixes with the coolant of the reactor main circuit. The value of productivity, that is, the amount of oxygen coming from the mass transfer apparatus per unit time, is controlled by changing the power of the electric heater. At elevated temperatures, the dissolution of the solid-state oxidation agent increases. Since the density of the solid-phase oxidizing agent (e.g., lead oxide) is lower than the density of the heat-transfer agent (e.g., lead or lead-bismuth), the solid-phase oxides of the heat-transfer components tend to be upward and held in the heat-carrier body by a grating 204, which allows the heat-carrier flow to pass through it.

В верхней части нагревательного элемента 205 выводятся провода 115, с помощью которых подводится электрическое напряжение в нагревательный элемент 205. Благодаря тому, что для активации массообменного аппарата достаточно нагревать теплоноситель с помощью нагревателя 205, то для обеспечения работоспособности массообменного аппарата 114 на фиг. 1 через корпус 102 реактора достаточно провести лишь провода (кабель 115), по которым будет протекать электрический ток, обеспечивая нагрев нагревательного элемента 205 массообменного аппарата и, тем самым, его активацию. Таким образом обеспечивается безопасное дистанционное управление работой массообменного аппарата (а значит и регулирование концентрации кислорода в теплоносителе), поскольку такое устройство минимизирует количество и размеры отверстий в корпусе реактора и устраняет необходимость проникновения в корпус реактора или разгерметизации реактора для регулирования концентрации кислорода в теплоноситель, в результате чего обеспечивается высокая степень герметичности и прочности корпуса реактора, что положительно сказывает на сроке и безопасности эксплуатации реакторной установки.In the upper part of the heating element 205, wires 115 are led out by means of which electric voltage is supplied to the heating element 205. Due to the fact that it is sufficient to heat the heat transfer medium with the heater 205 to activate the mass transfer apparatus, then to ensure the operability of the mass transfer apparatus 114 in FIG. 1, it is enough to pass only wires (cable 115) through the reactor casing 102, through which electric current will flow, providing heating of the heating element 205 of the mass transfer apparatus and, thereby, its activation. This ensures safe remote control of the mass transfer apparatus (and hence the regulation of oxygen concentration in the coolant), since such a device minimizes the number and size of holes in the reactor vessel and eliminates the need for penetration into the reactor vessel or depressurization of the reactor to control the oxygen concentration in the coolant, as a result which ensures a high degree of tightness and strength of the reactor vessel, which positively affects the term and without hazards of operation of the reactor installation.

Массообменный аппарат обеспечивает возможность регулирования концентрации кислорода в теплоносителе, однако имеет недостаток, заключающийся в том, что запас расходного материала - твердофазных оксидов компонентов теплоносителя - ограничен. В реакторе может быть установлено несколько массообменных аппаратов увеличенной емкости, но может появиться ограничение по объему реактора и месту, требующемуся для другого оборудования реакторной установки. Пополнение или обновление запасов расходного материала связано со снижением безопасности реактора в связи с необходимостью его разгерметизации, а также с выведением реактора из эксплуатации, что приводит к снижению безопасности и сроков эксплуатации реакторных установок. В связи с этим желательно, чтобы твердофазные оксиды компонентов теплоносителя тратились лишь в том время, когда это необходимо, и не расходовались бесполезно и неоправданно.The mass transfer apparatus provides the ability to control the oxygen concentration in the coolant, however, it has the disadvantage that the supply of consumables — solid-phase oxides of the coolant components — is limited. Several mass transfer apparatuses of increased capacity can be installed in the reactor, but there may be a restriction in the volume of the reactor and the space required for other equipment of the reactor installation. Replenishment or updating of supplies is associated with a decrease in reactor safety due to the need for its depressurization, as well as decommissioning of the reactor, which leads to a decrease in the safety and life of the reactor plants. In this regard, it is desirable that solid-phase oxides of the components of the coolant are wasted only at the time when it is necessary, and not spent unnecessarily and unjustifiably.

Бесполезный и неоправданный расход твердофазные оксиды компонентов теплоносителя может происходить в случае одновременного нахождения массообменного аппарата в активном состоянии и при вводе в теплоноситель газообразного водорода, предназначенного для снижения чрезмерно высокой концентрации кислорода в теплоносителе, к которой могла привести, например, разгерметизация реактора и проникновение внутрь него атмосферного воздуха или выполнения регламентных работ, в ходе которых было допущено чрезмерное повышение концентрации кислорода в теплоносителе, или для проведения очистки теплоносителя. Снижение повышенной концентрации кислорода в теплоносителе имеет высокое значение ввиду того, что слишком высокая концентрация кислорода влечет за собой опасность кислородной коррозии стенок реактора.Useless and unjustified consumption of solid-phase oxides of the coolant components can occur if the mass transfer apparatus is in the active state at the same time and when hydrogen gas is introduced into the coolant designed to reduce the excessively high oxygen concentration in the coolant, which could lead, for example, to depressurization of the reactor and penetration into it atmospheric air or routine maintenance during which an excessive increase in acid concentration was allowed ode in the coolant, or the coolant for cleaning. The decrease in the increased oxygen concentration in the coolant is of high importance due to the fact that too high an oxygen concentration entails the risk of oxygen corrosion of the walls of the reactor.

Водород может вводиться в теплоноситель несколькими способами. Для реализации одного из них реакторная установка содержит газовую систему 108, имеющую выход в реактор 101 в объем 106 около теплоносителя 104 (в предпочтительном варианте, показанном на фиг. 1, над теплоносителем). Теплоноситель 104 занимает только часть емкости реактора для снижения опасности разгерметизации реактора ввиду теплового расширения теплоносителя при разогреве. Верхняя часть 106 емкости реактора, находящаяся над поверхностью 105 («уровнем») теплоносителя 104, для предотвращения коррозии и нежелательных химических реакций заполняется газом, представляющим собой инертный газ (He, Ne, Ar) или смесь инертных газов. Для подачи газа в объем над теплоносителем или около теплоносителя, который в других вариантах может представлять собой отдельный объем от емкости, в которой находится теплоноситель, и предусмотрена газовая система 108.Hydrogen can be introduced into the coolant in several ways. To implement one of them, the reactor installation comprises a gas system 108 having an outlet into the reactor 101 into a volume 106 near the heat carrier 104 (in the preferred embodiment shown in Fig. 1 above the heat carrier). The coolant 104 occupies only part of the reactor capacity to reduce the risk of depressurization of the reactor due to thermal expansion of the coolant during heating. The upper part 106 of the reactor vessel, located above the surface 105 ("level") of the coolant 104, is filled with a gas representing an inert gas (He, Ne, Ar) or a mixture of inert gases to prevent corrosion and undesirable chemical reactions. To supply gas to the volume above the coolant or near the coolant, which in other embodiments may be a separate volume from the tank in which the coolant is located, and a gas system 108 is provided.

Газовая система 108 содержит трубопроводы (трубы), запорную арматуру 109 (вентили, клапаны и т.п.), фильтры, насосы и прочее оборудование, обычно применяемое в газовых системах и известное из уровня техники. Газовая система соединена с источниками инертных газов и водорода и может осуществлять их смешивание. Таким образом, газовая система может подавать не только инертный газ или смесь инертных газов. Для обеспечения коррозионной стойкости в реактор в объем около теплоносителя может подаваться газ, содержащий водород - например, газовая смесь инертного газа с водородом (водород в чистом виде может создавать опасность чрезмерно быстрого и неконтролируемого снижения концентрации кислорода в теплоносителе и разрушения оксидных пленок, что приводит к коррозии). Газовая смесь может содержать долю водорода, например, от 1/3 до 1/5 (или меньше) от своего объема - в таком соотношении наблюдается достаточная активность водорода, содержащегося в газе, без излишних рисков резкого снижения концентрации кислорода в теплоносителе и начала коррозии конструкционных материалов.The gas system 108 comprises pipelines (pipes), shutoff valves 109 (valves, valves, etc.), filters, pumps, and other equipment commonly used in gas systems and known in the art. The gas system is connected to sources of inert gases and hydrogen and can mix them. Thus, the gas system can supply not only an inert gas or a mixture of inert gases. To ensure corrosion resistance, a gas containing hydrogen can be supplied to the reactor near the coolant - for example, a gas mixture of inert gas with hydrogen (pure hydrogen can create the risk of an excessively fast and uncontrolled decrease in the oxygen concentration in the coolant and destruction of oxide films, which leads to corrosion). The gas mixture may contain a fraction of hydrogen, for example, from 1/3 to 1/5 (or less) of its volume - in this ratio there is a sufficient activity of hydrogen contained in the gas, without unnecessary risks of a sharp decrease in the oxygen concentration in the coolant and the onset of corrosion of structural materials.

В частности, в трубопроводы или смесительные емкости газовой системы могут подаваться инертные газы и водород из емкостей, в которых газы находятся в сжатом состоянии под давлением, благодаря регулированию запорной арматуры (например, вентилей, клапанов с помощью электро- или гидроприводов), или благодаря воздействию побудительных насосов, перекачивающих указанные газы из емкостей, в которых они хранятся, в требуемые смесительные емкости или трубопроводы, при соответствующих состояниях запорной арматуры на соединительных трубах/трубопроводах. Указанные газы или их смеси могут подаваться в реактор в объем около теплоносителя посредством трубопроводов из емкостей, в которых хранятся газы, или из смесительных емкостей вследствие соответствующего управления запорной арматурой (например, вентилями, клапанами) и/или насосами (если насосы не активируются, то подача газов может осуществляться благодаря повышенному давлению, под которым они находятся в соответствующих емкостях).In particular, inert gases and hydrogen can be supplied to pipelines or mixing tanks of the gas system from tanks in which the gases are compressed under pressure due to the regulation of valves (for example, valves, valves using electric or hydraulic actuators), or due to motive pumps pumping these gases from the containers in which they are stored to the required mixing tanks or pipelines, under the corresponding conditions of the shutoff valves on the connecting pipes / pipes rovodah. These gases or their mixtures can be fed into the reactor in a volume near the coolant by means of pipelines from containers in which gases are stored, or from mixing tanks due to appropriate control of shutoff valves (e.g. valves, valves) and / or pumps (if the pumps are not activated, then gas can be supplied due to the increased pressure under which they are located in the respective containers).

В том случае, когда газ, содержащий водород, подается в объем реактора около теплоносителя, водород может диффундировать в теплоноситель, связываться с кислородом или восстанавливать оксиды составляющих теплоносителя, например, висмута или свинца. Водород, частично продиффундировавший в теплоноситель за счет конвекции или циркуляции теплоносителя в реакторе может уноситься в глубь реактора, где он также может связываться с кислородом или восстанавливать оксиды составляющих теплоносителя. Образующиеся молекулы воды могут испаряться с поверхности теплоносителя в объем над ним. Для того, чтобы предотвратить разрушительное воздействие водорода на защитные оксидные пленки на поверхности стенок реактора, в газ, содержащий кислород, могут добавляться пары воды (например, при помощью увлажнителя), которые при попадании в теплоноситель будут создавать помимо водорода и кислород, предохраняющий оксидные пленки от взаимодействия с водородом.In the case where a gas containing hydrogen is supplied to the reactor volume near the coolant, hydrogen can diffuse into the coolant, bind with oxygen or reduce the oxides of the constituent coolant, for example, bismuth or lead. Hydrogen partially diffused into the coolant due to convection or circulation of the coolant in the reactor can be carried deep into the reactor, where it can also bind with oxygen or reduce the oxides of the constituent coolant. The resulting water molecules can evaporate from the surface of the coolant into the volume above it. In order to prevent the destructive effect of hydrogen on the protective oxide films on the surface of the walls of the reactor, water vapor (for example, using a humidifier) can be added to the gas containing oxygen, which, when it enters the coolant, will create oxygen protecting oxide films in addition to hydrogen from interaction with hydrogen.

Описанный способ пассивного насыщения теплоносителя водородом для снижения излишней концентрации кислорода и, тем самым, предотвращения коррозии может применяться, например, в стационарных режимах, когда требуемая скорость снижения концентрации кислорода невысока и поступающий через поверхность теплоносителя из объема около теплоносителя водород достаточен для этого (реализация такого способа регулирования концентрации водорода и кислорода в теплоносителе может учитываться регулирующей системой реакторной установки). Однако такой способ обладает такими недостатками, как инерционность и малая управляемость процессом вследствие незначительной эффективности пассивного проникновения водорода из газа в жидкий теплоноситель. Таким образом, ввод водорода в теплоноситель за счет диффундирования через поверхности теплоносителя является не очень точным, медленным и неуправляемым. В то же время в некоторых случаях, например, при проведении водородной очистки теплоносителя от твердофазных оксидов конструкционных материалов или при избыточно высокой концентрации кислорода в теплоносителе, создающей риск кислородной коррозии, требуется управляемый и более быстрый способ повышения концентрации водорода в теплоносителе.The described method of passive saturation of the coolant with hydrogen to reduce excessive oxygen concentration and thereby prevent corrosion can be used, for example, in stationary conditions, when the required rate of decrease in oxygen concentration is low and hydrogen entering through the surface of the coolant from the volume near the coolant is sufficient for this (the implementation of such a method of controlling the concentration of hydrogen and oxygen in the coolant can be taken into account by the regulatory system of the reactor installation). However, this method has such disadvantages as inertia and low process control due to the low efficiency of the passive penetration of hydrogen from the gas into the liquid coolant. Thus, the introduction of hydrogen into the coolant due to diffusion through the surface of the coolant is not very accurate, slow and uncontrollable. At the same time, in some cases, for example, when carrying out hydrogen purification of the coolant from solid-phase oxides of structural materials or when the concentration of oxygen in the coolant is excessively high, which creates the risk of oxygen corrosion, a controlled and faster way to increase the concentration of hydrogen in the coolant is required.

Для обеспечения такого способа повышения концентрации водорода в теплоносителе с указанными свойствами осуществляется ввод газа в теплоноситель из объема над теплоносителем. Для ввода газа в теплоноситель в реакторе предусмотрено устройство ввода в теплоноситель, установленное частично в теплоносителе и частично в объеме над теплоносителем. Устройство обеспечивает возможностью подачи газа из объема над теплоносителем в теплоноситель благодаря тому, что в нем есть отверстия, соединенные между собой каналом и расположенные одно в объеме над теплоносителем, а другое в теплоносителе. В одном из вариантов это может быть трубка, имеющая внутри канал, соединяющий отверстия на концах трубки, причем один конец которой находится над теплоносителем, а другой в теплоносителе. В другом варианте подобная трубка может быть снабжена насосом, закачивающим газ из объема над теплоносителем в трубку и, тем самым, в теплоноситель. Устройство ввода газа в теплоноситель может быть выполнено в виде диспергатора, устройство и принцип действия которого описан далее, или же комбинацией этих или других устройств (также как и другим устройством), обеспечивающих возможность ввода газа в теплоноситель.To provide such a method of increasing the concentration of hydrogen in the coolant with the indicated properties, gas is introduced into the coolant from the volume above the coolant. To introduce gas into the coolant in the reactor, an input device to the coolant is provided, installed partly in the coolant and partly in the volume above the coolant. The device provides the ability to supply gas from the volume above the coolant to the coolant due to the fact that it has openings interconnected by a channel and located one in the volume above the coolant and the other in the coolant. In one embodiment, this may be a tube having a channel inside that connects the holes at the ends of the tube, one end of which is above the coolant and the other in the coolant. In another embodiment, such a tube may be equipped with a pump that injects gas from a volume above the coolant into the tube and, thus, into the coolant. The device for introducing gas into the coolant can be made in the form of a dispersant, the device and the principle of operation of which is described below, or by a combination of these or other devices (as well as another device) that provide the possibility of introducing gas into the coolant.

Газ может быть введен в теплоноситель, например, двумя способами. Во-первых, для того, чтобы газ попадал в теплоноситель, в объеме над теплоносителем может создаваться повышенное давление по сравнению с давлением внутри теплоносителя (например, в том случае, если газ в объеме над теплоносителем давит не на всю поверхность теплоносителя, и/или если теплоноситель может перетекать в объем, в котором отсутствует повышенное давление, создаваемое газом в объеме над теплоносителем), которое может приводить к вынужденному проникновению газа в теплоноситель, обладающий меньшим внутренним давлением, через устройство ввода газа в теплоноситель. Величина давления может определяться датчиками давления в этом объеме или имеющим с ним соединение трубопроводом газовой системы, или по количеству закачанного в этот объем газа, которое может быть определено с помощью расходомеров. Недостатком подобного способа является склонность устройства ввода газа в теплоноситель к засорению выпускного отверстия (отверстий), находящихся в теплоносителе, вследствие образования пленок и твердофазных частиц или из-за проникновения твердофазных примесей, пыли из газа над теплоносителем в устройство ввода газа в теплоноситель. Для того, чтобы выпускное отверстие (отверстия) устройства ввода газа в теплоноситель не засорялось, оно преимущественно выполнено на движущихся элементах устройства ввода газа в теплоноситель, устанавливаемых в теплоносителе, например, на нижнем конце вращающегося элемента устройства ввода газа в теплоноситель.Gas can be introduced into the coolant, for example, in two ways. First, in order for the gas to enter the coolant, an increase in pressure can be created in the volume above the coolant compared to the pressure inside the coolant (for example, if the gas in the volume above the coolant does not press on the entire surface of the coolant, and / or if the coolant can flow into the volume in which there is no increased pressure created by the gas in the volume above the coolant), which can lead to the forced penetration of gas into the coolant with lower internal pressure through the device GUSTs gas inlet to the coolant. The pressure value can be determined by pressure sensors in this volume or by a gas system pipe connected to it, or by the amount of gas pumped into this volume, which can be determined using flowmeters. The disadvantage of this method is the tendency of the device for introducing gas into the coolant to clog the outlet (s) located in the coolant due to the formation of films and solid-phase particles or due to the penetration of solid-phase impurities, dust from the gas above the coolant into the device for introducing gas into the coolant. In order for the outlet (s) of the gas inlet to the coolant not to become clogged, it is advantageously made on the moving elements of the gas inlet to the coolant installed in the coolant, for example, at the lower end of the rotating element of the gas inlet to the coolant.

Во-вторых, ввод газа в теплоноситель может обеспечиваться за счет создания в теплоносителе локальной зоны низкого давления, например, около устройства ввода газа в теплоноситель (увлечения газа теплоносителем). Например, это может быть сделано с помощью вращающихся или перемещающихся в теплоносителе элементов устройства ввода газа в теплоноситель. В одном из вариантов это могут быть, в том числе, диски в нижней части диспергатора, которые могут иметь лопасти и при вращении создают область пониженного давления в теплоносителе за счет центробежных сил. Применение диспергатора имеет ряд преимуществ по сравнению с использованием пассивного устройства ввода газа в теплоноситель (т.е. устройства, обеспечивающего ввод газа только при повышенном давлении газа в объеме над теплоносителем) или другого активного устройства. Далее настоящее изобретение описано в отношении диспергатора, однако он может быть заменен на общий термин «устройство ввода газа в теплоноситель» и наоборот.Secondly, the introduction of gas into the coolant can be achieved by creating a local low pressure zone in the coolant, for example, near the device for introducing gas into the coolant (gas entrainment by the coolant). For example, this can be done using the elements of the device for introducing gas into the coolant rotating or moving in the coolant. In one of the options, this can be, inter alia, disks in the lower part of the dispersant, which can have blades and during rotation create a region of reduced pressure in the coolant due to centrifugal forces. The use of a dispersant has several advantages in comparison with the use of a passive device for introducing gas into the coolant (i.e., a device providing gas injection only at an increased gas pressure in the volume above the coolant) or another active device. Further, the present invention is described with respect to a dispersant, however, it can be replaced by the general term "device for introducing gas into the coolant" and vice versa.

В соответствии с вариантом реализации изобретения, показанным на фиг. 1, в реакторе 101 установлен диспергатор 112, который также обеспечивает управляемый способ повышения концентрации водорода в теплоносителе 104 с помощью ввода газа, который может содержать водород, из объема 106 над поверхностью 105 теплоносителя 104 в теплоноситель 104. Для этого диспергатор 112 устанавливают частично в теплоносителе 104 и частично в объеме около теплоносителя 104. Газ, содержащий водород, может вводиться в теплоноситель непосредственно из трубопровода газовой системы, однако в этом случае указанный трубопровод должен быть опущен в теплоноситель, что может привести к засорению и забиванию трубопровода и, тем самым, к снижению безопасности и срока реакторной установки.In accordance with the embodiment of the invention shown in FIG. 1, a dispersant 112 is installed in the reactor 101, which also provides a controlled method for increasing the concentration of hydrogen in the coolant 104 by introducing a gas, which may contain hydrogen, from the volume 106 above the surface 105 of the coolant 104 into the coolant 104. For this, the dispersant 112 is partially installed in the coolant 104 and partially in the volume near the coolant 104. Gas containing hydrogen can be introduced into the coolant directly from the pipeline of the gas system, however, in this case, the specified pipeline should be omitted in eplonositel, which can lead to fouling and clogging of the pipeline and, thereby, reduce safety and life of the reactor plant.

В преимущественном варианте, показанном на фиг. 1, диспергатор 112 устанавливается вертикально, поскольку в этом случае возможно использовать в качестве объема около теплоносителя объем 106 над теплоносителем 104 (в связи с чем не требуются дополнительные меры по организации отдельного объема для газа), а диспергатор 112 находится в положении, продлевающим срок его эксплуатации, так как теплоноситель и имеющиеся в нем твердофазные оксиды не проникают в диспергатор (что потребовало бы их перемещения вверх) и не приводят к засорению диспергатора, что продлевает срок его эксплуатации. Поскольку диспергатор обладает возможностью подачи газа из объема около теплоносителя в теплоноситель, газ, захватываемый через отверстие в верхней части диспергатора, находящейся в частном случае в объеме над теплоносителем, проходит через канал в диспергаторе (например, в вале) сверху вниз и выпускается нижней частью диспергатора, находящейся в теплоносителе (при других видах расположения диспергатора названия направлений меняются соответственно).In the preferred embodiment shown in FIG. 1, the dispersant 112 is installed vertically, since in this case it is possible to use the volume 106 above the coolant 104 as a volume near the coolant (in this connection, additional measures to organize a separate volume for gas are not required), and the dispersant 112 is in a position that prolongs its period operation, since the coolant and the solid-phase oxides present in it do not penetrate into the dispersant (which would require their upward movement) and do not lead to clogging of the dispersant, which extends its life. Since the dispersant has the ability to supply gas from the volume near the coolant to the coolant, the gas trapped through the hole in the upper part of the dispersant, which is in the particular case in the volume above the coolant, passes through the channel in the dispersant (for example, in the shaft) from top to bottom and is discharged from the bottom of the dispersant located in the coolant (for other types of dispersant location, the direction names change accordingly).

Для того, чтобы газ попадал в теплоноситель, в объеме около теплоносителя может создаваться повышенное давление, которое приводило бы к вынужденному проникновению газа в теплоноситель, обладающий меньшим внутренним давлением, через диспергатор. Величина давления может определяться датчиками давления в этом объеме или имеющим с ним соединение трубопроводом газовой системы, или по количеству закачанного в этот объем газа, которое может быть определено с помощью расходомеров. Для того, чтобы выпускное отверстие (отверстия) диспергатора не засорялись, они преимущественно выполнены на движущихся элементах диспергатора, устанавливаемых в теплоносителе, например, на нижнем конце вращающегося диспергатора.In order for the gas to enter the coolant, an increased pressure can be created in the volume near the coolant, which would lead to the forced penetration of gas into the coolant, which has lower internal pressure, through the dispersant. The pressure value can be determined by pressure sensors in this volume or by a gas system pipe connected to it, or by the amount of gas pumped into this volume, which can be determined using flowmeters. In order to prevent the outlet (s) of the dispersant from becoming clogged, they are preferably made on the moving elements of the dispersant installed in the coolant, for example, at the lower end of the rotating dispersant.

Помимо создания повышенного давления газа в объеме около теплоносителя ввод газа в теплоноситель может обеспечиваться за счет создания в теплоносителе локальной зоны низкого давления, например, около диспергатора (увлечения газа теплоносителем). Например, это могут быть сделано с помощью дисков в нижней части диспергатора, которые могут иметь лопасти и при вращении создают область пониженного давления в теплоносителе за счет центробежных сил. В указанную область пониженного давления и устремляется газ, проходящий из объема над теплоносителем через продольный канал в нижние отверстия около дисков. Благодаря градиенту скорости теплоносителя около диспергатора, в частности, дисков, то есть ситуации, когда теплоноситель около диспергатора движется быстрее, чем в отдалении от него, газ, поступающий в теплоноситель в виде пузырьков, дробится на более мелкие пузырьки, образуя тем самым мелкодисперсную двухкомпонентную взвесь газ-теплоноситель. В том случае, когда газ содержит водород, образуются условия для эффективного повышения концентрации водорода в теплоносителе. Благодаря тому, что диспергатор имеет движущиеся (вращающиеся) элементы, обеспечивается перемещение (омывание) теплоносителя около поверхностей диспергатора, благодаря чему твердые частички и пленки смываются с диспергатора и таким образом осуществляется его автоматическое самоочищение. Это свойство повышает срок службы как самого диспергатора, так и срок и безопасность эксплуатации реакторной установки в целом.In addition to creating increased gas pressure in the volume near the coolant, the introduction of gas into the coolant can be achieved by creating a local low pressure zone in the coolant, for example, near a dispersant (gas entrainment by the coolant). For example, this can be done with the help of disks in the lower part of the dispersant, which can have blades and during rotation create a region of low pressure in the coolant due to centrifugal forces. The gas passing from the volume above the coolant through the longitudinal channel into the lower holes near the disks rushes into the indicated region of reduced pressure. Due to the velocity gradient of the coolant near the dispersant, in particular, disks, that is, the situation when the coolant near the dispersant moves faster than away from it, the gas entering the coolant in the form of bubbles is split into smaller bubbles, thereby forming a finely dispersed two-component suspension heat carrier gas. In the case when the gas contains hydrogen, conditions are formed for an effective increase in the concentration of hydrogen in the coolant. Due to the fact that the dispersant has moving (rotating) elements, it is possible to move (wash) the coolant near the surfaces of the dispersant, due to which solid particles and films are washed off from the dispersant and thus carry out its automatic self-cleaning. This property increases the service life of both the dispersant itself and the life and safety of the operation of the reactor installation as a whole.

В предпочтительном варианте, показанном на фиг. 3, диспергатор может иметь два диска, один из которых вращается, а другой нет - благодаря такой комбинации между дисками образуется область пониженного давления теплоносителя, в которую из отверстий в валу или одном или двух дисках может поступать газ. Поскольку между дисками возможно обеспечить достаточно малое расстояние, а один из дисков вращается относительно другого, давление снижается сильнее, чем в том случае, когда вращаются оба диска. Благодаря этому повышается эффективность ввода газа в теплоноситель и газовые пузырьки становятся еще меньше, то есть повышается эффективность растворения газа, в частности, водорода, в теплоносителе и, тем самым, повышение концентрации водорода.In the preferred embodiment shown in FIG. 3, the dispersant can have two disks, one of which rotates, and the other does not - thanks to this combination, a region of reduced coolant pressure is formed between the disks, into which gas can flow from the holes in the shaft or one or two disks. Since it is possible to provide a sufficiently small distance between the disks, and one of the disks rotates relative to the other, the pressure decreases more than in the case when both disks rotate. Due to this, the efficiency of introducing gas into the coolant is increased and gas bubbles become even less, that is, the efficiency of dissolving gas, in particular hydrogen, in the coolant is increased and, thereby, an increase in hydrogen concentration.

Управление вводом водородосодержащего газа в теплоноситель, и тем самым регулирование концентрации водорода в теплоносителе, достигается благодаря возможности управления работой газовой системы, которая может создавать повышенное давление в объеме около теплоносителя, и благодаря возможности управления работой диспергатора, который в пассивном состоянии (без вращения диска) не вводит газ из объема над теплоносителем в теплоноситель, а в активном состоянии (с вращением диска) вводит в теплоноситель кислородосодержащий газ из объема над теплоносителем, и скорость (эффективность) ввода газа в теплоноситель может зависеть от скорости вращения диска. Применение диспергаторов с вращающимися дисками более привлекательно, поскольку для обеспечения ввода газа из объема около теплоносителя в теплоноситель не требуется создавать в этом объеме повышенное давление, а достаточно привести в действие (активировать) диспергатор, что упрощает и тем самым повышает надежность работы системы регулирования.The control of the introduction of hydrogen-containing gas into the coolant, and thereby the regulation of the hydrogen concentration in the coolant, is achieved due to the possibility of controlling the operation of the gas system, which can create increased pressure in the volume near the coolant, and due to the ability to control the operation of the dispersant, which is in a passive state (without rotation of the disk) does not introduce gas from the volume above the coolant into the coolant, and in the active state (with the rotation of the disk) introduces oxygen-containing gas from the volume n into the coolant hell is a coolant, and the speed (efficiency) of gas injection into a coolant can depend on the speed of rotation of the disk. The use of dispersant with rotating disks is more attractive, since it is not necessary to create increased pressure in this volume to ensure gas is introduced from the volume near the coolant into the coolant, but it is enough to actuate (activate) the dispersant, which simplifies and thereby increases the reliability of the control system.

Для приведения в действие («активации») диспергатора требуется приведение во вращение валов и дисков (или одного из валов и одного из дисков). Это возможно сделать с помощью, например, электродвигателя. Для снижения разрушительного воздействия высоких температур и паров теплоносителя на электродвигатель и, соответственно, продления срока его службы, он предпочтительно располагается снаружи реактора (хотя в некоторых вариантах может быть расположен и внутри). Для приведения во вращение частей диспергатора через стенку реактора от электродвигателя может проходить вал, для чего в стенке должно быть выполнено отверстие. Однако в предпочтительном варианте для повышения конструкционной прочности реактора и, тем самым, безопасности его эксплуатации возможна передача вращения от электродвигателя элементам диспергатора с помощью магнитной муфты, части которой установлены преимущественно напротив друг друга с разных сторон стенки реактора. Магнитное поле, формируемое одной магнитной полумуфтой, может передавать усилие вращение другой полумуфте, расположенной с другой стороны стенки реактора, тем самым приводя в действие диспергатор. При расположении двигателя диспергатора снаружи реактора управление им может осуществляться через провод (кабель) 113, показанный на фиг. 1 и предназначенный для подведения электроэнергии к электродвигателю, путем подачи/неподачи питающего напряжения или изменения его параметров.To actuate ("activate") the dispersant, the rotation of the shafts and disks (or one of the shafts and one of the disks) is required. This can be done using, for example, an electric motor. To reduce the destructive effect of high temperatures and coolant vapors on the electric motor and, accordingly, extend its service life, it is preferably located outside the reactor (although in some cases it can also be located inside). To bring the parts of the dispersant into rotation, a shaft can pass through the wall of the reactor from the electric motor, for which a hole must be made in the wall. However, in a preferred embodiment, to increase the structural strength of the reactor and, thus, the safety of its operation, it is possible to transfer rotation from the electric motor to the dispersant elements using a magnetic coupling, parts of which are mounted mainly opposite each other on opposite sides of the reactor wall. The magnetic field generated by one magnetic coupling half can transmit the force of rotation to another coupling half located on the other side of the reactor wall, thereby driving the dispersant. When the dispersant motor is located outside the reactor, it can be controlled through the wire (cable) 113 shown in FIG. 1 and intended for supplying electricity to an electric motor by supplying / not supplying a supply voltage or changing its parameters.

Приведение в действие диспергатора, достигаемое с помощью электродвигателя, в настоящем изобретении обозначается как «активация» диспергатора, а остановка электродвигателя, при которой диспергатор прекращает свою работу, в настоящем изобретении называется «деактивация» диспергатора. Скорость вращения электродвигателя может регулироваться различным образом: бинарно (отключен/включен), с несколькими скоростями вращения или с возможностью придания любой скорости вращения в определенном диапазоне скоростей. При этом, чем выше скорость вращения, тем больше газа (в т.ч. кислорода) растворяется в теплоносителе и тем более мелкие пузырьки газа образуются.The actuation of the dispersant achieved by an electric motor is referred to as the “activation” of the dispersant in the present invention, and the stop of the electric motor at which the dispersant stops its operation is referred to as the “deactivation” of the dispersant in the present invention. The speed of rotation of the electric motor can be regulated in various ways: binary (off / on), with several speeds of rotation or with the possibility of imparting any speed of rotation in a certain range of speeds. Moreover, the higher the rotation speed, the more gas (including oxygen) dissolves in the coolant and the more small gas bubbles form.

Показанный на фиг. 3 диспергатор состоит из следующих основных элементов: корпус 301 диспергатора с неподвижным верхним диском; полый вал 302, соединенный с нижним вращающимся диском 303; фланец 304 крепления диспергатора к корпусу реактора; электродвигатель 307 с ведущей магнитной полумуфтой 306, передающий вращение полому валу 302 при помощи ведомой магнитной полумуфты 305. Электродвигатель 307 с полумуфтой 306 установлен на стенке 102 реактора с внешней стороны, а полумуфта 305 установлена с внутренней стороны стенки 102 реактора.Shown in FIG. 3, the dispersant consists of the following basic elements: dispersant housing 301 with a fixed upper disk; a hollow shaft 302 connected to the lower rotary disk 303; a flange 304 securing the dispersant to the reactor vessel; an electric motor 307 with a leading magnetic coupling half 306, transmitting rotation to the hollow shaft 302 using a driven magnetic coupling half 305. An electric motor 307 with a half coupling 306 is mounted on the reactor wall 102 from the outside, and the half coupling 305 is mounted on the inside of the reactor wall 102.

В предпочтительном варианте осуществления, показанном на фиг. 3, верхний диск (статор) диспергатора соединен неподвижно с корпусом 301 диспергатора. Нижний вращающийся диск 303 соединен с вращающимся валом 302. Нижний диск и вал - полые, полости соединены между собой. В верхней части полость вала соединена с газовым контуром через отверстия. Поверхность нижнего диска, образующая зазор, перфорирована отверстиями (например, по меньшей мере, двенадцатью) малого диаметра, расположенными по окружности. Верхний диск также может быть перфорирован небольшими отверстиями для доступа жидкого металла в полость между дисками. В верхней части вращающийся вал соединен с валом герметичного электродвигателя 307, запитанного от частотного преобразователя, при помощи магнитных полумуфт 305, 306.In the preferred embodiment shown in FIG. 3, the upper disk (stator) of the dispersant is fixedly connected to the housing 301 of the dispersant. The lower rotating disk 303 is connected to the rotating shaft 302. The lower disk and the shaft are hollow, the cavities are interconnected. In the upper part, the shaft cavity is connected to the gas circuit through openings. The surface of the lower disk, forming a gap, is perforated with holes (for example, at least twelve) of small diameter, located around the circumference. The upper disk can also be perforated with small holes for liquid metal to enter the cavity between the disks. In the upper part, the rotating shaft is connected to the shaft of the sealed electric motor 307, powered from the frequency converter, using magnetic coupling halves 305, 306.

Диспергатор погружается в теплоноситель таким образом, чтобы отверстия в верхней части вала были над уровнем, а верхний и нижний диски - под уровнем жидкости. При включении герметичного электродвигателя нижний диск вращается с заданной угловой скоростью. При этом в результате движения теплоносителя относительно нижнего диска в зазоре образуется зона пониженного давления, что вызывает впрыск газа из полости нижнего диска через отверстия в верхней части нижнего диска в зазор. В зазоре благодаря градиенту скоростей теплоносителя пузырьки дробятся и мелкодисперсная газовая фаза вместе с теплоносителем поступает из зазора в основной поток теплоносителя.The dispersant is immersed in the coolant so that the holes in the upper part of the shaft are above the level, and the upper and lower disks are below the liquid level. When you turn on the sealed electric motor, the lower disk rotates at a given angular speed. In this case, as a result of the movement of the coolant relative to the lower disk, a reduced pressure zone is formed in the gap, which causes gas injection from the cavity of the lower disk through the holes in the upper part of the lower disk into the gap. In the gap, due to the coolant velocity gradient, the bubbles are crushed and the finely dispersed gas phase together with the coolant enters from the gap into the main coolant stream.

В других вариантах выполнения диспергатора неподвижным диском может быть нижний диск, а вращающимся верхний. Кроме того, полость, соединяющая объем около теплоносителя и отверстия в диске, может быть как в вале, так и в корпусе. При этом сами отверстия могут быть выполнены как во вращающемся диске, так и в неподвижном (или одновременно в этих дисках).In other embodiments of the dispersant, the fixed disk may be the lower disk, and the rotating upper one. In addition, the cavity connecting the volume near the coolant and the holes in the disk can be both in the shaft and in the housing. Moreover, the holes themselves can be made both in a rotating disk and in a fixed one (or simultaneously in these disks).

Как уже отмечалось, принцип действия диспергатора газа основан на дроблении газовых пузырей в жидкости при попадании их в поток с большим градиентом скоростей. В таком потоке благодаря неравномерности сил скоростного напора, приложенных к элементам поверхности, происходит разрушение больших пузырей с образованием мелких. Создание высокоградиентного потока жидкости в диспергаторе газа в предпочтительном варианте выполнения диспергатора осуществляется в зазоре между вращающимся и неподвижным дисками. Степень дисперсности газовой фазы при прочих равных условиях зависит от градиента скоростей в потоке. Увеличение градиента скоростей осуществляется уменьшением зазора между дисками или увеличением линейной скорости относительного движения дисков.As already noted, the principle of action of a gas dispersant is based on the fragmentation of gas bubbles in a liquid when they enter the stream with a large velocity gradient. In such a flow, due to the non-uniformity of the forces of the velocity head applied to the surface elements, large bubbles are destroyed with the formation of small ones. The creation of a highly gradient fluid flow in a gas dispersant in a preferred embodiment of the dispersant is carried out in the gap between the rotating and stationary disks. The degree of dispersion of the gas phase, ceteris paribus, depends on the velocity gradient in the stream. An increase in the velocity gradient is achieved by decreasing the gap between the disks or increasing the linear velocity of the relative motion of the disks.

В реакторе 101 также располагается датчик 110 концентрации кислорода в теплоносителе 104. В предпочтительном варианте осуществления он выполнен в виде датчика термодинамической активности кислорода в теплоносителе, один из вариантов которого показан на фиг. 4. Показанный на фиг. 4 твердоэлектролитный датчик концентрации кислорода содержит керамический чувствительный элемент 401, герметично размещенный в корпусе 405, электрод сравнения 402 и центральный электрод, состоящий из двух частей - нижней 406 и верхней 111, размещенных в полости датчика.The reactor 101 also houses a sensor 110 for the concentration of oxygen in the coolant 104. In a preferred embodiment, it is implemented as a sensor for the thermodynamic activity of oxygen in the coolant, one embodiment of which is shown in FIG. 4. Shown in FIG. 4, the solid-state oxygen concentration sensor comprises a ceramic sensing element 401 sealed in a housing 405, a reference electrode 402, and a central electrode consisting of two parts — a lower 406 and an upper 111 located in the sensor cavity.

Керамический чувствительный элемент 401 выполнен целиком из твердого электролита в виде сопряженных между собой цилиндрического элемента и части сферы. Для изготовления элемента 401 могут использоваться, например, частично стабилизированный диоксид циркония, полностью стабилизированный диоксид циркония или оксид гафния. Боковая поверхность цилиндрического элемента соединена с внутренней боковой поверхностью корпуса 405 посредством соединительного материала 404, который может представлять собой, например, ситалл или прессованное углеграфитное волокно.The ceramic sensing element 401 is made entirely of solid electrolyte in the form of a cylindrical element and part of a sphere conjugated to each other. For the manufacture of element 401, for example, partially stabilized zirconia, fully stabilized zirconia or hafnium oxide can be used. The lateral surface of the cylindrical element is connected to the inner side surface of the housing 405 by means of a connecting material 404, which may be, for example, ceramic or pressed carbon fiber.

Датчик снабжен пробкой 403 из оксида металла, например, алюминия, имеющей отверстие и перекрывающей поперечное сечение полости керамического чувствительного элемента 401. Пробка предназначена для фиксирования электрода сравнения 402 во внутренней полости керамического чувствительного элемента 401. Электрод сравнения 402 расположен в полости, образованной внутренней поверхностью керамического чувствительного элемента 401 и поверхностью пробки 403, и занимает по меньшей мере ее часть. Электрод 402 может быть выполнен, например, из висмута, свинца, индия или галлия.The sensor is equipped with a plug 403 of metal oxide, for example aluminum, having a hole and overlapping the cross section of the cavity of the ceramic sensor 401. The tube is designed to fix the reference electrode 402 in the inner cavity of the ceramic sensor 401. The reference electrode 402 is located in the cavity formed by the inner surface of the ceramic the sensing element 401 and the surface of the plug 403, and occupies at least part of it. The electrode 402 can be made, for example, of bismuth, lead, indium or gallium.

Обращенный в сторону части сферического элемента свободный конец нижней части центрального электрода 406 выведен в объем электрода сравнения 402 через отверстие в пробке 403. При этом обеспечен электрический контакт между электродом сравнения 402 и нижней частью центрального электрода 406. По меньшей мере часть сферы керамического чувствительного элемента 401 выступает за пределы корпуса 405, выполненного, например, из стали. В процессе работы датчика эта выступающая часть погружена, например, в расплав жидкого металла, в котором определяется активность кислорода.The free end of the lower part of the central electrode 406 facing toward the side of the spherical element is brought into the volume of the reference electrode 402 through the hole in the plug 403. An electrical contact is provided between the reference electrode 402 and the lower part of the central electrode 406. At least part of the sphere of the ceramic sensor 401 protrudes beyond the housing 405, made, for example, of steel. During operation of the sensor, this protruding part is immersed, for example, in a molten liquid metal, in which oxygen activity is determined.

Материалы корпуса 405, керамического чувствительного элемента 401 и соединительного материала 404 имеют одинаковый коэффициент температурного расширения и являются химически стойкими по отношению к рабочей среде, например к расплаву свинца при температурах, не превышающих 650°C. Это позволяет сохранить работоспособность датчика при скоростях изменения температур (термоударах) в жидком металле до 100°C/с в диапазоне температур 300-650°C.The materials of the housing 405, the ceramic sensing element 401 and the connecting material 404 have the same coefficient of thermal expansion and are chemically resistant to the working medium, for example, lead melt at temperatures not exceeding 650 ° C. This allows you to maintain the efficiency of the sensor at rates of temperature change (thermal shock) in the liquid metal up to 100 ° C / s in the temperature range 300-650 ° C.

К свободной части корпуса 405 приварена втулка 408. Из полости втулки 408 выходит верхняя часть центрального электрода 111, которая на фиг. 1 в виде кабеля или провода проходит через стенку 102 корпуса реактора. Кольцевая полость между втулкой 408 и верхней частью центрального электрода 111 заполнена диэлектрическим материалом 410, в качестве которого предпочтительно используется ситалл. Материал 410 обеспечивает герметичность внутренней полости датчика. Это необходимо для предотвращения попадания кислорода из воздуха во внутреннюю полость датчика и изменения свойств электрода сравнения 402. Нижняя часть центрального электрода 406, расположенная во внутренней полости корпуса 405, помещена в изолятор 407, предпочтительно выполненный из оксида алюминия.A sleeve 408 is welded to the free part of the housing 405. The upper part of the central electrode 111, which in FIG. 1 in the form of a cable or wire passes through the wall 102 of the reactor vessel. The annular cavity between the sleeve 408 and the upper part of the Central electrode 111 is filled with a dielectric material 410, which is preferably used glass. Material 410 provides leak-tightness of the internal cavity of the sensor. This is necessary to prevent oxygen from entering the internal cavity of the sensor and change the properties of the reference electrode 402. The lower part of the central electrode 406 located in the internal cavity of the housing 405 is placed in an insulator 407, preferably made of alumina.

Принцип действия датчика термодинамической активности кислорода основан на измерении разности электрических потенциалов между двумя электродами, разделенными твердым электролитом (например, ZrO2÷Y2O3) с селективной кислородоионной проводимостью. Величина разности электрических потенциалов между двумя электродами формируется за счет разницы в кислородных потенциалах контролируемой среды и среды с заранее известным кислородным потенциалом (электрод сравнения). В качестве электрода сравнения могут быть использованы системы «жидкий металл - твердый оксид», например, {Bi}-<Bi2O3>. Получаемое от датчика значение разности потенциалов может быть пересчитано в значение термодинамической активности кислорода, его концентрации или другой удобной величины. В другом варианте управление средствами повышения концентрации кислорода может регулироваться непосредственно в зависимости от получаемого от датчика значения разности потенциалов (например, по таблице соответствия или через установленное эмпирическим или теоретическим путем формульное соответствие).The principle of operation of the oxygen thermodynamic activity sensor is based on measuring the difference in electrical potentials between two electrodes separated by a solid electrolyte (for example, ZrO 2 ÷ Y 2 O 3 ) with selective oxygen-ion conductivity. The magnitude of the difference in electrical potentials between the two electrodes is formed due to the difference in the oxygen potentials of the controlled medium and the medium with a predetermined oxygen potential (reference electrode). As a reference electrode, liquid metal solid oxide systems can be used, for example, {Bi} - <Bi 2 O 3 >. The potential difference value received from the sensor can be converted into the value of the thermodynamic activity of oxygen, its concentration, or other convenient value. In another embodiment, the control of means for increasing the oxygen concentration can be controlled directly depending on the potential difference value received from the sensor (for example, according to the correspondence table or via formula correspondence established by empirical or theoretical methods).

Непосредственные или преобразованные показания датчика концентрации кислорода (например, термодинамической активности кислорода) могут сравниваться с пороговыми значениями и в соответствии с результатом сравнения могут приниматься решения по активации массообменного аппарата или диспергатора. Например, может быть определено, что концентрация кислорода ниже порогового значения, и тогда принимается решение об активации одного из указанных устройств с целью повышения концентрации кислорода (например, его термодинамической активности).Direct or converted readings of an oxygen concentration sensor (for example, the thermodynamic activity of oxygen) can be compared with threshold values and decisions can be made to activate the mass transfer apparatus or dispersant in accordance with the result of the comparison. For example, it can be determined that the oxygen concentration is below a threshold value, and then a decision is made to activate one of these devices in order to increase the oxygen concentration (for example, its thermodynamic activity).

В соответствии с настоящим изобретением способ регулирования концентрации кислорода и водорода, позволяющий достичь вышеуказанные технические результаты, может содержать следующие шаги, показанные на фиг. 5.In accordance with the present invention, a method for controlling the concentration of oxygen and hydrogen to achieve the above technical results may comprise the following steps shown in FIG. 5.

Во-первых, получают показания датчика концентрации кислорода (шаг 501) и оценивают концентрацию кислорода в теплоносителе (шаг 502) на основании данных от датчика концентрации кислорода в теплоносителе и далее сравнивают оценку концентрации кислорода в теплоносителе с верхним и нижним допустимыми значениями. В частности, на шаге 503 сравнивают оценку концентрации с верхним допустимым значением. В том случае, если концентрация кислорода больше верхнего допустимого значения (например, больше максимально допустимого значения, то есть находится вне диапазона допустимых значений), проверяют, деактивирован ли массообменный аппарат (шаг 504).Firstly, the readings of the oxygen concentration sensor are obtained (step 501) and the oxygen concentration in the coolant is estimated (step 502) based on the data from the oxygen concentration sensor in the coolant, and then the estimate of the oxygen concentration in the coolant is compared with the upper and lower acceptable values. In particular, in step 503, the concentration estimate is compared with the upper acceptable value. In the event that the oxygen concentration is greater than the upper permissible value (for example, greater than the maximum permissible value, that is, is outside the range of acceptable values), check whether the mass transfer apparatus is deactivated (step 504).

Для принятия решения о подаче из газовой системы в реактор в объем около теплоносителя газа, содержащего водород и/или активации диспергатора в преимущественном варианте необходимы положительные ответы на оба вопроса: больше ли концентрация кислорода в теплоносителе верхнего допустимого значения и деактивирован ли массообменный аппарат. Если определено, что массообменный аппарат находится в активном состоянии, на шаге 505 осуществляют его деактивацию и далее на шаге 506 осуществляют подачу из газовой системы в реактор в объем около теплоносителя газа, содержащего водород и/или активацию диспергатора. Если же массообменный аппарат находился в неактивном состоянии, то есть был деактивирован, то шаг 506 возможно осуществить непосредственно после проверки состояния массообменного аппарата, то есть после шага 504, без деактивации массообменного аппарата ввиду отсутствия в этом необходимости. В любом из этих вариантов будет достигнут технический результат настоящего изобретения, заключающийся в предотвращении одновременного нахождения массообменного аппарата в активном состоянии и ввода газа, содержащего водород, в теплоноситель.In order to make a decision on supplying a gas containing hydrogen from the gas system to the reactor in the volume near the coolant and / or activating the dispersant, it is preferable to give positive answers to both questions: is the oxygen concentration in the coolant higher than the permissible value and the mass transfer apparatus is deactivated. If it is determined that the mass transfer apparatus is in an active state, in step 505 it is deactivated and then, in step 506, a gas containing hydrogen and / or activation of the dispersant is supplied from the gas system to the reactor in a volume near the heat transfer medium. If the mass transfer apparatus was in an inactive state, that is, it was deactivated, then step 506 can be performed immediately after checking the state of the mass transfer apparatus, that is, after step 504, without deactivating the mass transfer apparatus due to the lack of need for this. In any of these options, the technical result of the present invention will be achieved, which consists in preventing the mass transfer apparatus from being simultaneously in the active state and introducing the gas containing hydrogen into the coolant.

Вышеописанная последовательность действий может осуществляться автоматически, например, с помощью специализированной системы или устройства. Однако могут быть такие ситуации, когда требуется срочно снизить концентрацию кислорода в теплоносителе, например, путем ввода в теплоноситель газа, содержащего водород, а отключить массообменный аппарат автоматически не представляется возможным. В таком случае может быть начата подача из газовой системы в реактор в объем около теплоносителя газа, содержащего водород, и/или активирован диспергатор, а для обеспечения деактивации массообменного аппарата может быть подан сигнал о необходимости его деактивации, например, в визуальной, звуковой или другой воспринимаемой человеком форме. В этом случае квалифицированный и высокомотивированный персонал, обслуживающий реактор и отслеживающий его состояние, восприняв такой сигнал, может отключить (деактивировать) массообменный аппарат, тем самым обеспечив получение технического результата настоящего изобретения.The above sequence of actions can be carried out automatically, for example, using a specialized system or device. However, there may be situations when it is urgent to reduce the oxygen concentration in the coolant, for example, by introducing hydrogen containing gas into the coolant, and it is not automatically possible to turn off the mass transfer apparatus automatically. In this case, the flow of gas containing hydrogen from the gas system into the reactor into the volume near the coolant can be started and / or the dispersant is activated, and to ensure the mass transfer apparatus is deactivated, a signal can be sent to deactivate it, for example, in visual, sound or other human perceived form. In this case, qualified and highly motivated personnel servicing the reactor and monitoring its state, having received such a signal, can turn off (deactivate) the mass transfer apparatus, thereby ensuring the receipt of the technical result of the present invention.

В том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе меньше верхнего допустимого значения, после шага 503 осуществляется переход на шаг 507, на котором сравнивают оценку концентрации кислорода в теплоносителе с нижним допустимым значением. В том случае, если концентрация кислорода меньше нижнего допустимого значения (например, меньше минимально допустимого значения, то есть находится вне диапазона допустимых значений), проверяют, деактивирован ли диспергатор и/или отсутствует ли (прекращена ли) подача ли в объем около теплоносителя газа, содержащего водород (шаг 508).In the event that the estimate of the oxygen concentration in the coolant is less than the upper allowable value, after step 503, proceeds to step 507, which compares the estimate of the oxygen concentration in the coolant with the lower allowable value. In the event that the oxygen concentration is less than the lower acceptable value (for example, less than the minimum acceptable value, that is, is outside the range of acceptable values), it is checked whether the dispersant is deactivated and / or if there is no gas supply (near the coolant) to the volume, containing hydrogen (step 508).

Для принятия решения об активации массообменного аппарата в преимущественном варианте необходимы положительные ответы на оба вопроса: меньше ли концентрация кислорода в теплоносителе нижнего допустимого значения и прекращена ли подача из газовой системы в реактор в объем около теплоносителя газа, содержащего водород, и/или деактивирован ли диспергатор. Если определено, что из газовой системы в реактор в объем около теплоносителя подают газ, содержащего водород, а диспергатор находится в активном состоянии (то есть газ, содержащий водород, вводится в теплоноситель), на шаге 509 деактивируют диспергатор и/или прекращают подачу в объем около теплоносителя газа, содержащего водород, и далее на шаге 510 осуществляют активацию массообменного аппарата. Если же подача в объем около теплоносителя газа, содержащего водород, не осуществлялась (была прекращена) и/или диспергатор находился в неактивном состоянии, то есть был деактивирован, то шаг 510 возможно осуществить непосредственно после проверки состояния диспергатора и газовой системы, то есть после шага 508, без деактивации диспергатора и/или прекращения подачи в объем около теплоносителя газа, содержащего водород, ввиду отсутствия в этом необходимости. В любом из этих вариантов будет достигнут технический результат настоящего изобретения, заключающийся в предотвращении одновременного нахождения массообменного аппарата в активном состоянии и ввода газа, содержащего водород, в теплоноситель.In order to decide on the activation of the mass transfer apparatus, the predominant embodiment requires positive answers to both questions: is the oxygen concentration in the coolant lower than the acceptable value and the flow of gas containing hydrogen from the gas system to the reactor is stopped and / or the dispersant is deactivated . If it is determined that a gas containing hydrogen is supplied from the gas system to the reactor near the coolant and the dispersant is in the active state (that is, the gas containing hydrogen is introduced into the coolant), the dispersant is deactivated in step 509 and / or the flow is stopped near the heat carrier gas containing hydrogen, and then at step 510, the mass transfer apparatus is activated. If, however, the supply of hydrogen containing gas to the volume near the coolant was not carried out (was stopped) and / or the dispersant was in an inactive state, that is, it was deactivated, then step 510 can be carried out immediately after checking the state of the dispersant and the gas system, that is, after the step 508, without deactivating the dispersant and / or stopping the flow of hydrogen containing gas into the volume near the coolant, since this is not necessary. In any of these options, the technical result of the present invention will be achieved, which consists in preventing the mass transfer apparatus from being simultaneously in the active state and introducing the gas containing hydrogen into the coolant.

Вышеописанная последовательность действий может осуществляться автоматически, например, с помощью специализированной системы или устройства. Однако могут быть такие ситуации, когда требуется срочно повысить концентрацию кислорода в теплоносителе, например, путем растворения в теплоносителе оксидов компонентов теплоносителя, а отключить диспергатор и/или прекратить подачу в объем около теплоносителя газа, содержащего водород, автоматически не представляется возможным. В таком случае массообменный аппарат может быть активирован, а для обеспечения прекращения подачи из газовой системы в реактор в объем около теплоносителя газа, содержащего водород, и/или деактивации диспергатора может быть подан сигнал о необходимости прекращения и/или деактивации соответственно, например, в визуальной, звуковой или другой воспринимаемой человеком форме. В этом случае квалифицированный и высокомотивированный персонал, обслуживающий реактор и отслеживающий его состояние, восприняв такой сигнал, может отключить (деактивировать) диспергатор и/или прекратить подачу из газовой системы в реактор в объем около теплоносителя газа, содержащего водород, тем самым обеспечив получение технического результата настоящего изобретения.The above sequence of actions can be carried out automatically, for example, using a specialized system or device. However, there may be situations when it is urgent to increase the oxygen concentration in the coolant, for example, by dissolving the oxides of the coolant components in the coolant, and it is not automatically possible to turn off the dispersant and / or stop supplying hydrogen containing gas to the volume near the coolant. In this case, the mass transfer apparatus can be activated, and to ensure the cessation of the supply of gas containing hydrogen from the gas system to the reactor in the volume near the coolant and / or the dispersant is deactivated, a signal can be sent about the need for termination and / or deactivation, respectively, for example, in the visual sound or other form perceived by man. In this case, qualified and highly motivated personnel servicing the reactor and monitoring its condition, having received such a signal, can turn off (deactivate) the dispersant and / or stop the flow of gas containing hydrogen from the gas system into the reactor near the heat carrier, thereby ensuring a technical result of the present invention.

После осуществления шага 510 активации массообменного аппарата или шага 506 подачи газа, содержащего водород, и/или активации диспергатора проверяют концентрацию кислорода, например, тем же способом, что и ранее, то есть путем оценки указанной концентрации. Как показано на фиг. 5, это может быть сделано возвратом на шаг 501. Кроме того, на шаг 501 происходит переход с шага 507 в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе показывает, что концентрация больше нижнего допустимого значения. В таком случае концентрация кислорода в теплоносителе находится в допустимом диапазоне (диапазоне допустимых значений), то есть, меньшей верхнего допустимого значений и больше нижнего допустимого значения, а это означает, что никаких мер по изменению концентрации кислорода в теплоносителе (или изменению или отказу от ранее предпринятых мер) не требуется. После этого способ, изображенный на фиг. 5, циклически повторяется. В то же время при повторах способа по фиг. 5 возможны исключения или замены. Например, если массообменный аппарат уже активирован, то на шаге 510 такая активация не осуществляется или осуществляется символически, фиктивно (например, подается сигнал запуска в схему запуска, однако эта схема не осуществляет запуск ввиду того, что аппарат уже запущен), или если диспергатор активирован и/или обеспечена подача газа, то на шаге 506 подача газа и/или активация не осуществляются или осуществляются символически или фиктивно. Способ по фиг. 5 может быть модифицирован введением проверки необходимости выполнения шагов 506 и 510 ввиду их возможного выполнения до этого, соответственно.After the step 510 of activating the mass transfer apparatus or the step 506 of supplying a gas containing hydrogen and / or activating the dispersant is carried out, the oxygen concentration is checked, for example, in the same manner as before, that is, by evaluating the indicated concentration. As shown in FIG. 5, this can be done by returning to step 501. In addition, step 501 proceeds from step 507 if the assessment of the oxygen concentration in the coolant indicates that the concentration is greater than the lower acceptable value. In this case, the oxygen concentration in the coolant is in an acceptable range (range of acceptable values), that is, less than the upper acceptable value and more than the lower acceptable value, which means that there are no measures to change the oxygen concentration in the coolant (or change or abandon previously measures taken) are not required. After that, the method depicted in FIG. 5 is cyclically repeated. At the same time, when repeating the method of FIG. 5 Exceptions or replacements are possible. For example, if the mass transfer apparatus is already activated, then at step 510 such activation is not carried out or is carried out symbolically, fictitiously (for example, a start signal is sent to the start circuit, but this circuit does not start because the apparatus is already started), or if the dispersant is activated and / or the gas supply is provided, then at step 506, the gas supply and / or activation are not carried out or are carried out symbolically or fictitiously. The method of FIG. 5 can be modified by introducing verification of the need to perform steps 506 and 510 in view of their possible implementation before that, respectively.

На шаге 506 возможны пять альтернатив, которые приведут к достижению необходимого результата, заключающегося в повышении концентрации водорода в теплоносителе (ввода в него водорода). В одной из альтернатив в объем около теплоносителя из газовой системы подают газ, содержащий водород, например, в объеме, не приводящем к повышению давления, а просто вытесняющим газ без водорода (например, во второй трубопровод газовой системы, имеющий выход в объем реактора около теплоносителя). Для того, чтобы водород попал в теплоноситель, диспергатор должен быть в активном состоянии. Следовательно, эта альтернатива используется в том случае, если до подачи газа, содержащего водород, диспергатор находился в активном состоянии, например, использовался для ввода в теплоноситель газа, не содержащего водород (например, инертный газ или смесь таких газов).At step 506, five alternatives are possible, which will lead to the achievement of the desired result, which consists in increasing the concentration of hydrogen in the coolant (introducing hydrogen into it). In one of the alternatives, a gas containing hydrogen is supplied into the volume near the coolant from the gas system, for example, in a volume that does not lead to an increase in pressure, but simply displaces the gas without hydrogen (for example, into a second pipeline of the gas system having an outlet into the reactor volume near the coolant ) In order for hydrogen to enter the coolant, the dispersant must be in an active state. Therefore, this alternative is used if the dispersant was in the active state prior to the supply of the gas containing hydrogen, for example, it was used to introduce hydrogen-free gas into the coolant (for example, an inert gas or a mixture of such gases).

Во второй альтернативе в объеме около теплоносителя до активации диспергатора уже мог находиться газ, содержащий водород, и для достижения результата, т.е. ввода водородосодержащего газа в теплоноситель и, тем самым, повышения концентрации водорода в теплоносителе, достаточно активировать диспергатор.In the second alternative, a gas containing hydrogen could already be in the volume near the coolant before activating the dispersant, and to achieve the result, i.e. entering hydrogen-containing gas into the coolant and, thereby, increasing the concentration of hydrogen in the coolant, it is enough to activate the dispersant.

В третьей альтернативе до получения необходимого результата газ в объеме около теплоносителя не содержал водород, а диспергатор был отключен, и для повышения концентрации водорода в теплоносителе требуется как подать в объем около теплоносителя водородосодержащий газ (в предельном случае это может быть и чистый водород, предназначенный для смешивания с газом в указанном объеме), так и активировать диспергатор.In the third alternative, until the desired result was obtained, the gas in the volume near the coolant did not contain hydrogen, and the dispersant was turned off, and to increase the concentration of hydrogen in the coolant, it was necessary to supply hydrogen-containing gas to the volume near the coolant (in the extreme case, this could be pure hydrogen, intended for mixing with gas in the indicated volume), and activate the dispersant.

В четвертой альтернативе диспергатор не активируют, а в объем около теплоносителя из газовой системы подают газ, содержащий водород, в количестве (объеме) или под давлением, достаточным для создания в объеме около теплоносителя такого давления, которое привело бы к проникновению газа в теплоноситель через диспергатор даже при неактивном диспергаторе.In the fourth alternative, the dispersant is not activated, and a gas containing hydrogen is supplied into the volume near the coolant from the gas system in an amount (volume) or under a pressure sufficient to create such pressure in the volume near the coolant that would cause gas to penetrate into the coolant through the dispersant even with an inactive dispersant.

В пятой альтернативе в объем около теплоносителя из газовой системы подают газ, содержащий водород, в количестве (объеме) или под давлением, достаточным для создания в объеме около теплоносителя такого давления, которое привело бы к проникновению газа в теплоноситель через диспергатор, и активируют диспергатор - это позволяет продлить срок эксплуатации диспергатора.In the fifth alternative, a gas (containing hydrogen) is supplied to the volume near the coolant from the gas system in an amount (volume) or under a pressure sufficient to create such pressure in the volume near the coolant that would cause gas to penetrate into the coolant through the dispersant, and the dispersant will be activated - this allows you to extend the life of the dispersant.

Общим для всех этим альтернатив является то, что результат, заключающийся в повышении концентрации водорода, достигается только при наличии в объеме около теплоносителя газа, содержащего водород, под давлением, превышающим внутреннее давление в теплоносителе в месте расположения выходного отверстия (отверстий) диспергатора, а различаются они лишь способом создания требуемой разницы давлений и начальными условиями: активирован или деактивирован диспергатор и имеется ли в объеме около теплоносителя газ, содержащий водород, и под каким давлением. Таким образом, настоящее изобретение должно считаться использованным в случае выполнений любого из вышеуказанных действий, если они приводят к подаче через диспергатор (или диспергатором) газа, содержащего водород, из объема около теплоносителя в теплоноситель.Common to all these alternatives is that the result of increasing the hydrogen concentration is achieved only if there is a gas containing hydrogen in the volume near the coolant under a pressure exceeding the internal pressure in the coolant at the location of the outlet (s) of the dispersant, but they differ they are only a way to create the required pressure difference and initial conditions: the dispersant is activated or deactivated and is there a gas containing hydrogen in the volume near the coolant, and under what avlenie. Thus, the present invention should be considered used in the case of performing any of the above actions, if they lead to the flow through the dispersant (or dispersant) of gas containing hydrogen from the volume near the coolant to the coolant.

Как уже отмечалось, попадание газа (в том числе водородосодержащего) в теплоноситель возможно и в том случае, если в объеме около теплоносителя создается повышенное давление газа, а диспергатор не активируется. Однако в этом случае вероятно засорение выходного отверстия (отверстий) диспергатора, в связи с чем для повышения надежности и срока службы оборудования реактора, что приводит к повышению безопасности и срока эксплуатации реакторной установки, при таком способе ввода газа в теплоноситель (за счет повышенного давления газа в объеме около теплоносителя) диспергатор все равно предпочтительно должен быть активирован для того, чтобы его выходное отверстие (отверстия) на нижнем конце, погруженном в теплоноситель, омывалось теплоносителем, предотвращая скапливания в/на нем оксидов, отложений, пленок и т.п. Таким образом, на шаге 506 даже в случае подачи в объем около теплоносителя из газовой системы газа, содержащего водород, в таком объеме, что повышается давление газа в объеме около теплоносителя, что приводит к проникновению газа (с с водородом) в теплоноситель даже без активации диспергатора, диспергатор предпочтительно также активируется (хотя случай и без активации диспергатора также входит в объем настоящего изобретения).As already noted, the ingress of gas (including hydrogen-containing) into the coolant is also possible if increased gas pressure is created in the volume near the coolant and the dispersant is not activated. However, in this case, it is likely that the outlet (s) of the dispersant are clogged, and therefore, to increase the reliability and service life of the reactor equipment, which leads to an increase in the safety and life of the reactor installation with this method of introducing gas into the coolant (due to the increased gas pressure in the volume near the coolant) the dispersant should still preferably be activated so that its outlet (s) at the lower end immersed in the coolant is washed by the coolant, etc. dotvraschaya accumulation in / on it oxides Fat, films, etc. Thus, at step 506, even if a gas containing hydrogen is introduced into the volume near the coolant from the gas system in such a volume that the gas pressure in the volume near the coolant increases, which leads to the penetration of gas (with hydrogen) into the coolant even without activation dispersant, the dispersant is preferably also activated (although the case without activation of the dispersant is also included in the scope of the present invention).

Кроме того, само по себе регулирование давления газа в объеме около теплоносителя так, чтобы он сам по себе начал проникать в теплоноситель через диспергатор даже без его активации может быть нежелательным ввиду образования пузырьков больших размеров и является гораздо менее точным ввиду меньшей точности регулирования давления в газовой системе, чем регулирование скорости вращения диспергатора, и, соответственно, локального снижения давления в теплоносителе около вращающегося конца (дисков) диспергатора, в связи с чем предпочтительно применение регулирования концентрации кислорода в теплоносителе с помощью активируемого диспергатора.In addition, the regulation of gas pressure in the volume near the coolant in such a way that it itself begins to penetrate into the coolant through the dispersant even without its activation can be undesirable due to the formation of large bubbles and is much less accurate due to the less accurate control of the pressure in the gas system than regulating the speed of rotation of the dispersant, and, accordingly, local pressure reduction in the coolant near the rotating end (disks) of the dispersant, and therefore it is preferable application of regulation of oxygen concentration in the coolant using an activated dispersant.

В том случае, если регулирования концентрации кислорода в теплоносителе осуществляется лишь способами, в которых применяется активируемый диспергатор, в настоящем изобретении предпочтительно применяются только первые три ранее описанные альтернативы шага 506, которые объединяет то, что результат, заключающийся в повышении концентрации водорода, достигается только при наличии в объеме около теплоносителя газа, содержащего водород, и активации диспергатора, вводящего газ из объема около теплоносителя в теплоноситель, а различаются они лишь начальными условиями: активирован или деактивирован диспергатор и имеется ли в объеме около теплоносителя газ, содержащий водород. Таким образом, настоящее изобретение должно считаться использованным в случае выполнений любого из вышеуказанных действий, если они приводят к подаче диспергатором газа, содержащего водород, из объема около теплоносителя в теплоноситель. При этом следует учитывать, что подача в объем около теплоносителя газа, содержащего водород, как с созданием в этом объеме давления, превышающего внутреннее давление теплоносителя (не только локально около диспергатора, но и во всем объеме), так и без создания такого давления, в любом случае будет считаться происходящим в результате подачи в объем около теплоносителя газа, содержащего водород, и, тем самым, являться одним из вариантов настоящего изобретения, входить в объем охраны формулы изобретения и подпадать под действие настоящего патента.In the event that the regulation of the oxygen concentration in the coolant is carried out only by methods that use an activated dispersant, in the present invention it is preferable to use only the first three previously described alternatives of step 506, which combines the fact that the result of increasing the hydrogen concentration is achieved only when the presence of a gas containing hydrogen in the volume near the coolant and the activation of a dispersant introducing gas from the volume near the coolant into the coolant, but they differ ish initial conditions: activated or deactivated, and whether the dispersant of approximately coolant gas containing hydrogen. Thus, the present invention should be considered used in the case of performing any of the above actions, if they lead to the dispersant supplying a gas containing hydrogen from the volume near the coolant to the coolant. It should be borne in mind that the supply of gas containing hydrogen into the volume near the heat carrier, both with the creation of pressure in this volume that exceeds the internal pressure of the heat carrier (not only locally near the dispersant, but also in the entire volume), and without creating such pressure, in any case, it will be considered to occur as a result of supplying a gas containing hydrogen to the volume near the coolant, and, therefore, be one of the variants of the present invention, be included in the scope of protection of the claims and fall within the scope of this paragraph awning.

В отношении шага 509, на котором предусматривается прекращение подачи газа, содержащего водород и/или деактивация диспергатора, необходимо отметить, что при выполнении любого из этих действий или их комбинации, то есть прекращения подачи газа, содержащего водород, и/или деактивации диспергатора, результат, заключающийся в прекращении ввода водорода в теплоноситель и повышения его концентрации в нем, может быть достигнут при использовании любой из пяти альтернатив, описанных по отношению к шагу 506 и приводящих к повышению концентрации водорода в теплоносителе (ввода в него водорода).In relation to step 509, which provides for the cessation of the supply of gas containing hydrogen and / or deactivation of the dispersant, it should be noted that when performing any of these actions or their combination, that is, the cessation of supply of gas containing hydrogen and / or deactivating the dispersant, the result consisting in stopping the introduction of hydrogen into the coolant and increasing its concentration in it, can be achieved using any of the five alternatives described in relation to step 506 and leading to an increase in the concentration of water kind in the coolant (introducing hydrogen into it).

После прекращения подачи газа, содержащего водород, в объем около теплоносителя водород может еще некоторое время вводиться в теплоноситель за счет диспергатора, находящегося в активном состоянии, или за счет диффундирования водорода в теплоноситель через границу раздела сред, однако водород, находящийся в объеме через некоторое время будет исчерпан без поступления газа, содержащего водород. Если естественный расход водорода в объеме около теплоносителя происходит не достаточно быстро или требуется исключить водород из этого объема вообще, то в объем около теплоносителя из газовой системы может быть осуществлена подача газа, не содержащего водород. Подача из газовой системы газа, не содержащего водород, в объем около теплоносителя, может осуществляться сразу, как только будет принято решение о прекращении ввода водорода в теплоноситель, и это будет подразумевать, что подача газа, содержащего водород, прекратилась, так как подаваемый (замещающий) газ не содержит водород.After the gas supply containing hydrogen to the volume near the coolant is stopped, hydrogen can be introduced for some time into the coolant due to the dispersant in the active state, or due to the diffusion of hydrogen into the coolant through the interface, however, the hydrogen in the volume after some time will be exhausted without gas containing hydrogen. If the natural consumption of hydrogen in the volume near the coolant does not occur fast enough or it is necessary to exclude hydrogen from this volume in general, then a gas containing no hydrogen may be supplied to the volume near the coolant from the gas system. The supply of hydrogen-free gas from the gas system to the volume near the coolant can be carried out immediately as soon as a decision is made to stop the introduction of hydrogen into the coolant, and this will imply that the supply of hydrogen-containing gas has ceased, since the supply (substitute ) the gas does not contain hydrogen.

В том случае, когда оцененная на шаге 502 и сравненная на шаге 503 концентрация кислорода в теплоносителе становится равной или ниже верхнего допустимого значения (в других вариантах подходит к нижней границе или пересекает нижнюю границу допустимого диапазона), могут осуществлять шаг деактивации диспергатора и/или прекращения подачи в объем около теплоносителя из газовой системы газа, содержащего водород (при необходимости в дополнение к прекращению подачи в объем около теплоносителя из газовой системы газа, содержащего водород, в объем около теплоносителя из газовой системы могут подавать газ, не содержащий водород). Это позволяет поддерживать концентрацию кислорода в теплоносителе в допустимом диапазоне, то есть не ниже нижней границы допустимого диапазона концентрации кислорода в теплоносителе. Отслеживание условия «концентрация кислорода в теплоносителе равна или ниже допустимого значения» связано с тем, что в данном случае настоящее изобретение направлено на борьбу со излишне высокой концентрацией кислорода. Поэтому для решения задач изобретения может оказаться достаточно с помощью введения диспергатором водорода в теплоноситель обеспечить концентрацию кислорода в теплоносителе, равной или меньшей верхнему допустимому значению, и при превышении концентрацией кислорода верхнего допустимого значения может быть вновь активирован диспергатор.In the case when the oxygen concentration estimated in step 502 and compared in step 503 becomes equal to or lower than the upper acceptable value (in other cases, approaches the lower limit or crosses the lower limit of the acceptable range), the dispersant can be deactivated and / or stopped supplying a gas containing hydrogen to the volume near the coolant from the gas system (if necessary, in addition to stopping the supply of hydrogen containing gas to the volume from the gas system to the volume colonies of coolant gas system may supply gas not containing hydrogen). This allows you to maintain the oxygen concentration in the coolant in the allowable range, that is, not lower than the lower limit of the allowable range of oxygen concentration in the coolant. Tracking the condition "the oxygen concentration in the coolant is equal to or lower than the permissible value" is due to the fact that in this case the present invention is aimed at combating an excessively high oxygen concentration. Therefore, to solve the problems of the invention, it may be sufficient to ensure that the oxygen concentration in the coolant is equal to or lower than the upper allowable value by introducing a dispersant into the coolant, and when the oxygen concentration exceeds the upper allowable value, the dispersant can be reactivated.

Кроме того, если после активации массообменного аппарата оценка концентрации кислорода в теплоносителе становится равной или выше нижнего допустимого значения, возможно осуществить деактивацию массообменного аппарата, поскольку концентрация кислорода уже находится в допустимом диапазоне значений. После прекращения увеличения концентрации кислорода в теплоносителе путем растворения твердофазных оксидов компонентов теплоносителя его концентрация в теплоносителе будет падать к нижней границе допустимого диапазона значений и когда концентрация кислорода в теплоносителе (оценка этой величины) станет вновь меньше нижней допустимой величины (которая предпочтительно является нижней границей допустимого диапазона значений), массообменный аппарат может быть активирован вновь.In addition, if, after activation of the mass transfer apparatus, the estimate of the oxygen concentration in the coolant becomes equal to or higher than the lower acceptable value, it is possible to deactivate the mass transfer apparatus, since the oxygen concentration is already in the allowable range of values. After stopping the increase in the oxygen concentration in the coolant by dissolving the solid-phase oxides of the coolant components, its concentration in the coolant will fall to the lower limit of the allowable range of values and when the oxygen concentration in the coolant (estimate of this value) becomes again lower than the lower allowable value (which is preferably the lower limit of the allowable range values), the mass transfer apparatus can be activated again.

Благодаря цикличности способа может обеспечиваться его повторяемость и автоматическое регулирование концентрации кислорода в теплоносителе, что позволяет снизить необходимость вмешательства квалифицированного персонала и, в пределе, вообще исключить его участие в процессе регулирования работы реакторной установки. Однако возможен и вариант, в котором способ по настоящему изобретению циклически не повторяется. Например, завершение ввода водорода или оксидов теплоносителя в теплоноситель может осуществляться не по условию восстановления допустимой концентрации кислорода, а по таймеру, через некоторое время активной работы массообменного аппарата или диспергатора. Далее система регулирования может переходить в режим ожидания запуска способа с шага 501 или же запускать способ с этого шага автоматически, тем самым также обеспечивая цикличность и автоматизм работы. Это может быть полезно, когда оценка концентрации кислорода должна быть свободной от влияния различных факторов и требует нахождения массообменного аппарата или диспергатора в неактивном состоянии и, значит, не оказывающими влияния на показания датчика в момент получения его показаний.Due to the cyclical nature of the method, its repeatability and automatic regulation of the oxygen concentration in the coolant can be ensured, which reduces the need for intervention by qualified personnel and, in the limit, generally eliminates its participation in the process of regulating the operation of the reactor installation. However, a variant is possible in which the method of the present invention is not cyclically repeated. For example, the completion of the introduction of hydrogen or coolant oxides into the coolant can be carried out not by the condition of restoring the permissible oxygen concentration, but by timer, after some time of active work of the mass transfer apparatus or dispersant. Further, the control system can go into standby mode starting the method from step 501, or start the method from this step automatically, thereby also ensuring the cyclicality and automatism of work. This can be useful when assessing the oxygen concentration should be free from the influence of various factors and requires the mass transfer apparatus or dispersant to be in an inactive state and, therefore, not affecting the sensor readings at the time it is received.

Верхние и нижние допустимые значения, а также величина (диапазон) допустимого значения концентрации кислорода в теплоносителе могут определяться на основе предварительных теоретических или расчетных величин или же могут быть получены экспериментально в ходе пусконаладочных или поверочных работ (или в комбинации указанных способов). Конкретные значения порогов и допустимых значений зависят от конструкции реакторной установки и особенностей ее изготовления, и могут меняться от установки к установке даже для одного типа реактора и в зависимости от режимов эксплуатации или подготовки к эксплуатации реакторной установки. Критерием для определения конкретных значений порогов и допустимых значений может считаться обеспечение коррозионной стойкости конструкционных материалов реактора, его безопасность и достаточность концентрации кислорода или характеристик ее увеличения для обеспечения коррозионной стойкости, безопасности и длительного срока эксплуатации реактора. В некоторых случаях для упрощения верхнее и нижнее допустимое значение могут быть приняты равными друг другу.The upper and lower permissible values, as well as the value (range) of the permissible oxygen concentration in the coolant, can be determined on the basis of preliminary theoretical or calculated values or can be obtained experimentally during commissioning or calibration work (or in a combination of these methods). The specific thresholds and acceptable values depend on the design of the reactor installation and the features of its manufacture, and may vary from installation to installation even for one type of reactor and depending on the operating conditions or preparation for operation of the reactor installation. The criterion for determining specific threshold values and acceptable values can be considered to be the corrosion resistance of the structural materials of the reactor, its safety and the sufficiency of oxygen concentration or the characteristics of its increase to ensure corrosion resistance, safety and long life of the reactor. In some cases, for simplicity, the upper and lower acceptable values may be taken equal to each other.

Например, в одном из возможных вариантов нижнее допустимое значение концентрации растворенного в теплоносителе кислорода может быть определено расчетно-экспериментальным путем, и иметь значение, вычисляемое по следующей формуле:For example, in one of the possible options, the lower permissible concentration of oxygen dissolved in the coolant can be determined by calculation and experimental means, and have a value calculated by the following formula:

LgC=-0,33-2790/T+lgCs+lgjCPb,LgC = -0.33-2790 / T + lgCs + lgjCPb,

где C - концентрация растворенного в теплоносителе кислорода, мас. %;where C is the concentration of oxygen dissolved in the coolant, wt. %;

T - максимальная температура теплоносителя в контуре, K;T is the maximum temperature of the coolant in the circuit, K;

Cs - концентрация растворенного в теплоносителе кислорода при насыщении при температуре Т, мас. %;Cs is the concentration of oxygen dissolved in the coolant at saturation at a temperature of T, wt. %;

j - коэффициент термодинамической активности свинца в теплоносителе, обратные мас. %;j is the coefficient of thermodynamic activity of lead in the coolant, inverse wt. %;

CPb - концентрация свинца в теплоносителе, мас. %;CPb is the concentration of lead in the coolant, wt. %;

lg - математическая операция взятия десятичного логарифма (то есть логарифма по основанию 10).lg is the mathematical operation of taking the decimal logarithm (that is, the base 10 logarithm).

Например, при выполнении корпуса реактора из нержавеющей стали Х18Н10Т и применении в качестве теплоносителя эвтектического сплава свинца с висмутом, при максимальной температуре в реакторе 623 K (например, в активной зоне или около стенок корпуса) предельно низкая концентрация кислорода может составлять 2,6·10-10 мас % (значение определено на основании указанных данных и данных, определенных опытным или расчетным путем для конкретной реализации реакторной установки). Несмотря на то, что предельно низкая концентрация кислорода допустима для эксплуатации реакторной установки и может использоваться в качестве нижнего допустимого значения, например, при условии быстрого наращивания концентрации кислорода без временных задержек после снижения измеренной концентрации кислорода ниже значения предельно низкой концентрации кислорода или приближении к этому значению, желательно не допускать подобных ситуаций для повышения безопасности эксплуатации реактора.For example, when performing a reactor vessel made of stainless steel X18H10T and using a eutectic alloy of lead with bismuth as a coolant, at a maximum temperature in the reactor of 623 K (for example, in the core or near the walls of the vessel), the extremely low oxygen concentration can be 2.6 · 10 -10 wt% (the value is determined on the basis of the specified data and data determined empirically or by calculation for a specific implementation of the reactor installation). Despite the fact that the extremely low oxygen concentration is acceptable for the operation of the reactor installation and can be used as the lowest permissible value, for example, provided that the oxygen concentration increases rapidly without time delays after the measured oxygen concentration falls below the value of the extremely low oxygen concentration or approaches this value , it is advisable not to allow such situations to increase the safety of the operation of the reactor.

В связи с этим могут быть приняты пороги или допустимые значения, имеющие значения выше предельно низкой концентрации кислорода. Например, может быть поставлена задача поддерживать концентрацию кислорода в диапазоне от 6·10-8 до 6·10-7 мас. %. При уменьшении концентрации растворенного кислорода до уровня 6·10-8 мас. % может быть определено, что достигнуто нижнее допустимое значение, и принято решение о повышении концентрации кислорода в теплоносителе. После выполнения этого решения концентрация растворенного в теплоносителе кислорода увеличивается и при достижении значения 6·10-7 мас % может быть определено достижение верхнего допустимого значения и, соответственно, может быть принято решение о снижении концентрации кислорода в теплоносителе путем ввода водорода. В некоторых вариантах окончание изменения концентрации кислорода может определяться не по достижению верхнего или нижнего допустимого значения, а на основе временных или других характеристик процесса изменения концентрации кислорода (например, изменение концентрации кислорода может быть прекращено после того, как длительность этого процесса с момента его начала достигнет заданного значения).In this regard, thresholds or acceptable values having values above the extremely low oxygen concentration can be taken. For example, the task can be set to maintain the oxygen concentration in the range from 6 · 10 -8 to 6 · 10 -7 wt. % With a decrease in the concentration of dissolved oxygen to a level of 6 · 10 -8 wt. % it can be determined that the lower acceptable value has been reached, and a decision has been made to increase the oxygen concentration in the coolant. After fulfilling this decision, the concentration of oxygen dissolved in the coolant increases and when the value reaches 6 · 10 -7 wt%, the achievement of the upper acceptable value can be determined and, accordingly, a decision can be made to reduce the oxygen concentration in the coolant by introducing hydrogen. In some embodiments, the end of the change in oxygen concentration can be determined not by reaching an upper or lower acceptable value, but on the basis of time or other characteristics of the process of changing the oxygen concentration (for example, the change in oxygen concentration can be stopped after the duration of this process from the moment it starts set value).

Шаги способа предпочтительно выполняются в показанной и описанной последовательности, но в некоторых вариантах, там, где это возможно, шаги могут выполняться и в другой последовательности или параллельно.The steps of the method are preferably performed in the sequence shown and described, but in some embodiments, where possible, the steps can be performed in another sequence or in parallel.

Преимущества настоящего способа регулирования концентрации кислорода и водорода в теплоносителе основаны на следующем. Благодаря тому, что перед началом ввода в теплоноситель водорода или кислорода проверяется то, что в теплоноситель уже не вводится кислород или водород, соответственно, предотвращается бесполезный расход материала, когда вводимые компоненты взаимодействуют друг с другом, образуя воду, не изменяя концентрацию водорода и кислорода (хотя именно для этого они и предназначены). Ввиду того, что водород вводится в газообразном виде и он может вводиться в теплоноситель весьма больших объемах, предотвращение бесполезного расхода в основном относится к твердофазным оксидам компонентов теплоносителя, запас которых в массообменных аппаратах в реакторе ограничен, а замена массообменных аппаратов или пополнение запаса оксидов сопряжено с остановкой реактора и его разгерметизацией, что связано с рисками радиоактивного заражения окружающей среды. Таким образом, настоящий способ увеличивает срок эксплуатации реакторной установки и повышает ее безопасность.The advantages of this method of controlling the concentration of oxygen and hydrogen in the coolant are based on the following. Due to the fact that before starting the introduction of hydrogen or oxygen into the coolant, it is checked that oxygen or hydrogen is no longer introduced into the coolant, respectively, and the useless consumption of material is prevented when the introduced components interact with each other, forming water, without changing the concentration of hydrogen and oxygen ( although that's what they are for). Due to the fact that hydrogen is introduced in a gaseous form and can be introduced into very large volumes of coolant, the prevention of useless consumption mainly relates to solid-phase oxides of coolant components, the supply of which in the mass transfer apparatus in the reactor is limited, and the replacement of mass transfer apparatus or replenishment of the oxide stock is associated with shutdown of the reactor and its depressurization, which is associated with the risks of radioactive contamination of the environment. Thus, the present method increases the life of the reactor installation and increases its safety.

Кроме того, на повышении безопасности эксплуатации реакторной установки также сказывается и то, что благодаря предотвращению одновременного ввода в теплоноситель кислорода и водорода обеспечивается незамедлительное изменение примесного состава теплоносителя (то есть содержания в нем кислорода и водорода) в необходимую сторону, поскольку при одновременном вводе кислорода и водорода такое изменение бы не происходило, а, в лучшем случае, оставалось бы не месте. Вследствие этого развивалась бы коррозия конструкционных материалов - кислородная или компонентами теплоносителя, а настоящий способ позволяет избежать этого и своевременно изменять подаваемые материалы для удержания концентрации кислорода в теплоносителе в допустимых пределах, максимизирующих срок и безопасность эксплуатации реактора.In addition, the safety of the operation of the reactor installation is also affected by the fact that by preventing the simultaneous introduction of oxygen and hydrogen into the coolant, the impurity composition of the coolant (i.e., the oxygen and hydrogen content in it) is immediately changed in the necessary direction, since with the simultaneous introduction of oxygen and such a change would not have occurred in hydrogen, and, at best, would have remained out of place. As a result, corrosion of structural materials - oxygen or components of the coolant would develop, and this method allows to avoid this and timely change the supplied materials to keep the oxygen concentration in the coolant within acceptable limits, maximizing the life and safety of the reactor.

Указанные преимущества также обеспечиваются и отключением оборудования (например, массообменного аппарата), предназначенного для ввода другого материала (например, кислорода в составе оксидов компонентов теплоносителя), перед активацией оборудования (например, газовой системы и/или диспергатора), предназначенного для ввода требуемого материала (например, водорода) - и наоборот. Кроме того, предусмотрен режим, также направленный на достижение технического результата настоящего изобретения и обеспечение указанных преимуществ, в соответствии с которым необходимое оборудование может быть активировано даже в том случае, если другое оборудование, которое должно быть деактивировано, по-прежнему находится в активном состоянии. Задачи настоящего изобретения решаются благодаря активации средств сигнализации, которые обеспечивают привлечение внимания персонала к этому обстоятельству и, в результате, позволяют принять ему необходимые меры.These advantages are also provided by turning off equipment (for example, a mass transfer apparatus) intended for introducing other material (for example, oxygen in the composition of the oxides of the coolant components), before activating equipment (for example, a gas system and / or dispersant) intended for introducing the required material ( e.g. hydrogen) - and vice versa. In addition, there is a mode also aimed at achieving the technical result of the present invention and providing the indicated advantages, according to which the necessary equipment can be activated even if other equipment to be deactivated is still in an active state. The objectives of the present invention are solved by activating the alarm, which ensure that the attention of the staff to this circumstance and, as a result, allow him to take the necessary measures.

Для реализации вышеописанного способа управления реакторным оборудованием может быть использована система управления в соответствии с настоящим изобретением. Такая система управления, один из вариантов выполнения которой показан на фиг. 6, содержит: модуль 601 оценки концентрации кислорода в теплоносителе, модуль 602 сравнения оценки концентрации кислорода в теплоносителе с допустимым значением, модуль 603 управления массообменным аппаратом и модуль 604 управления газовой системой и/или диспергатором.To implement the above method of controlling reactor equipment, a control system in accordance with the present invention can be used. Such a control system, one embodiment of which is shown in FIG. 6 contains: a module 601 for estimating the concentration of oxygen in the coolant, a module 602 for comparing the estimates of the concentration of oxygen in the coolant with a valid value, a mass transfer apparatus control module 603, and a gas system and / or dispersant control module 604.

Модуль 601 оценки концентрации кислорода в теплоносителе выполнен с возможностью получения данных от датчика 110 концентрации кислорода в теплоносителе, оценки на основании полученных данных концентрации кислорода в теплоносителе и передачи оценки концентрации кислорода в теплоносителе в модуль 602 сравнения оценки концентрации кислорода в теплоносителе с допустимым значением.The oxygen concentration in the coolant module 601 is configured to receive data from the oxygen concentration sensor 110 in the coolant, estimate based on the received oxygen concentration in the coolant, and transmit the estimate of the oxygen concentration in the coolant to module 602 for comparing the oxygen concentration in the coolant with a valid value.

Модуль 602 сравнения оценки концентрации кислорода в теплоносителе с допустимым значением выполнен с возможностью получения оценки концентрации кислорода в теплоносителе из модуля 601 оценки концентрации кислорода в теплоносителе и сравнения ее с верхним и нижним допустимыми значениями. Результаты сравнения с допустимыми значениями в варианте, показанном на фиг. 6, передаются в модуль 603 управления массообменным аппаратом и модуль 604 управления газовой системой и/или диспергатором.Module 602 comparing the estimate of the concentration of oxygen in the coolant with a valid value is configured to obtain an estimate of the concentration of oxygen in the coolant from the module 601 to assess the concentration of oxygen in the coolant and compare it with the upper and lower acceptable values. Comparison results with allowable values in the embodiment shown in FIG. 6 are transmitted to the mass transfer apparatus control module 603 and the gas system and / or dispersant control module 604.

Модуль 603 управления массообменным аппаратом может активировать массообменный аппарат 114 в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе меньше нижнего допустимого значения и если деактивирован диспергатор и/или в объем около теплоносителя не подают газ, содержащий водород.The mass transfer apparatus control module 603 can activate the mass transfer apparatus 114 if the estimate of the oxygen concentration in the coolant is less than the lower acceptable value and if the dispersant and / or hydrogen containing gas are not supplied to the volume near the coolant.

Модуль 604 управления газовой системой и/или диспергатором может активировать газовую систему с обеспечением подачи газа, содержащего водород, в объем около теплоносителя и/или активировать диспергатор (в зависимости от того, что необходимо сделать для того, чтобы водородосодержащий газ стал поступать в теплоноситель) в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе выше верхнего допустимого значения и если деактивирован массообменный аппарат. Для активации газовой системы модуль 604 может управлять запорной арматурой (например, вентилями, клапанами) и насосами, входящими в состав газовой системы.The gas system and / or dispersant control module 604 can activate the gas system to supply hydrogen-containing gas to a volume near the coolant and / or activate the dispersant (depending on what needs to be done so that the hydrogen-containing gas enters the coolant) in the event that the assessment of the oxygen concentration in the coolant is higher than the upper allowable value and if the mass transfer apparatus is deactivated. To activate the gas system, module 604 can control shut-off valves (eg, valves, valves) and pumps that are part of the gas system.

Кроме того, модуль 603 управления массообменным аппаратом может деактивировать массообменный аппарат, в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе становится равной или выше нижнего и/или верхнего допустимого значения, и/или в том случае, если из модуля 604 управления газовой системой и/или диспергатором получен сигнал о необходимости деактивации массообменного аппарата.In addition, the mass transfer apparatus control module 603 may deactivate the mass transfer apparatus if the estimate of the oxygen concentration in the coolant becomes equal to or higher than the lower and / or upper permissible value, and / or if the gas system control module 604 and / or a dispersant received a signal about the need to deactivate the mass transfer apparatus.

Модуль 604 управления газовой системой и диспергатором может деактивировать диспергатор и/или прекратить подачу в объем около теплоносителя из газовой системы газа, содержащего водород (или даже обеспечить подачу в объем около теплоносителя из газовой системы газа, не содержащего водород), в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе становится равной или ниже верхнего и/или нижнего допустимого значения, и/или в том случае, если из модуля 603 управления массообменным аппаратом получен сигнал о необходимости деактивации диспергатора и/или прекращения подачи в объем около теплоносителя из газовой системы газа.The gas system and dispersant control module 604 can deactivate the dispersant and / or stop the supply of hydrogen-containing gas to the volume near the coolant from the gas system (or even provide hydrogen-free gas to the volume near the coolant from the gas system), if the estimate of the oxygen concentration in the coolant becomes equal to or lower than the upper and / or lower permissible value, and / or if a signal is received from the module 603 for controlling the mass transfer apparatus to deactivate dispersant and / or stopping the flow into the volume near the coolant from the gas system of the gas.

Из модуля 602 в модули 603 и 604 могут подаваться как сигналы, дающие инструкции по активации/деактивации соответствующих устройств, разрешающие/запрещающие сигналы по активации/деактивации соответствующих устройств (например, в бинарной форме), так и сигналы, указывающие степень или величину требуемой активации соответствующих устройств, которая может иметь величину от нуля до максимума.From module 602, modules 603 and 604 can receive signals giving instructions for activating / deactivating the corresponding devices, enabling / disabling signals for activating / deactivating the corresponding devices (for example, in binary form), and signals indicating the degree or magnitude of the required activation corresponding devices, which may have a value from zero to a maximum.

Между собой модули 603 и 604 могут обмениваться также информацией в бинарной форме, сообщая, например, о том, что соответствующее устройство активно или неактивно, или о том, что устройство необходимо деактивировать, или о том, что устройство возможно активировать (в некоторых случаях может подаваться сигнал, непосредственно запрещающий работу или управляющий подачей питания или управляющих сигналов на оборудование, управляемое другим модулем). В другом варианте модули могут обмениваться информацией о режимах работы оборудования, изменениях режимов и параметрах работы и изменений в работе - например, о том, что осуществляется активация или деактивация устройства с некоторой скоростью, которая может быть определена в мгновенных величинах или в величине изменения за определенный, единичный, частичный или полный промежуток времени. В некоторых вариантах осуществления модули 603 и 604 могут получать информацию об активации или деактивации (или степени активности) оборудования, управляемого соседними модулями (в частности, модулями 604 и 603, соответственно), непосредственно из оборудования или из драйверов или карт, управляющих этим оборудованием. Так, например, модуль 603 управления массообменным аппаратом может получать информацию о состоянии диспергатора (активирован, деактивирован и/или степень активации) и/или о состоянии оборудования, управляющего или диагностирующего газовую систему, такого как датчики, запорная арматура (клапаны, вентили и т.п.), насосы и др. (состояние этого оборудования может выражаться в положении закрыто/открыто, пропускной способности, расходе, активированном/деактивированном состоянии и/или степени активации), непосредственно с самого диспергатора и/или оборудования газовой системы (клемм питания или датчиков) и/или из плат/драйверов/карт управления указанным оборудованием, а также с управляющего оборудованием выхода модуля 604. И наоборот, модуль 604 управления газовой системой и диспергатором может получать информацию о состоянии массообменного аппарата (активирован, деактивирован и/или степень активации) непосредственно с самого массообменного аппарата (клемм питания или датчиков) и/или из плат/драйверов/карт управления аппаратом, а также с управляющего оборудованием выхода модуля 603.The modules 603 and 604 can also communicate with each other in binary form, for example, informing that the corresponding device is active or inactive, or that the device needs to be deactivated, or that the device can be activated (in some cases, a signal is issued that directly prohibits operation or controls the supply of power or control signals to equipment controlled by another module). In another embodiment, the modules can exchange information about equipment operating modes, mode changes and operation parameters and changes in operation — for example, that the device is activated or deactivated at a certain speed, which can be determined in instantaneous values or in the amount of change for a certain , single, partial or full time period. In some embodiments, modules 603 and 604 may receive information about the activation or deactivation (or degree of activity) of equipment controlled by neighboring modules (in particular, modules 604 and 603, respectively) directly from the equipment or from drivers or cards controlling that equipment. So, for example, the mass transfer apparatus control module 603 can receive information on the state of the dispersant (activated, deactivated, and / or degree of activation) and / or on the status of equipment that controls or diagnoses a gas system, such as sensors, shutoff valves (valves, valves, etc.) .p.), pumps, etc. (the state of this equipment can be expressed in the closed / open position, throughput, flow rate, activated / deactivated state and / or degree of activation), directly from the dispersant itself and / and and equipment of the gas system (power terminals or sensors) and / or from boards / drivers / control cards for the specified equipment, as well as with the control equipment of the output of module 604. And vice versa, the gas system and dispersant control module 604 can receive information about the state of the mass transfer apparatus ( activated, deactivated and / or degree of activation) directly from the mass transfer apparatus (power terminals or sensors) and / or from the boards / drivers / control cards of the device, as well as from the control equipment of the module 6 output 03.

В некоторых вариантах осуществления модуль 602 может подавать сигнал для индикации световым, звуковым или другими способами о превышении верхнего допустимого уровня, снижении ниже нижнего допустимого уровня, нахождении в допустимых пределах или о любых событиях изменения концентрации или нахождения ее в определенных диапазонах (пределах). Такая индикация может восприниматься персоналом, осуществляющим наблюдение и управление реакторной установкой, причем активация/деактивация оборудования или подача команд об активации/деактивации оборудования в модули 603 и 604 также может осуществляться персоналом, например, на основе решений, принятых после восприятия указанной индикации.In some embodiments, the module 602 may provide a signal to indicate, by light, sound, or other means, that the upper acceptable level has been exceeded, lower than the lower acceptable level, is within acceptable limits, or any events of concentration change or its being in certain ranges (limits). Such an indication may be perceived by personnel monitoring and controlling the reactor installation, and activation / deactivation of equipment or issuing commands to activate / deactivate equipment to modules 603 and 604 may also be carried out by personnel, for example, based on decisions made after the perception of this indication.

Для этого система регулирования может содержать в своем составе модуль формирования сигнала предупреждения, выполненный с возможностью формирования сигнала предупреждения о необходимости деактивации массообменного аппарата, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе выше верхнего допустимого значения, а массообменный аппарат находится в активированном состоянии, и с возможностью формирования сигнала предупреждения о необходимости деактивации диспергатора и/или прекращения подачи в объем около теплоносителя газа, содержащего водород, и/или подачи в объем около теплоносителя газа, не содержащего водород, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе меньше нижнего допустимого значения, а диспергатор активирован и в объем около теплоносителя подают газ, содержащий водород.For this, the control system may include a warning signal generation module, configured to generate a warning signal about the need to deactivate the mass transfer apparatus if the oxygen concentration in the coolant is higher than the upper acceptable value, and the mass transfer apparatus is in an activated state, and with the possibility of generating a signal warnings about the need to deactivate the dispersant and / or stop supplying gas into the volume near the coolant, containing hydrogen is present, and / or supplying gas to the volume around the heat medium not containing hydrogen, if the evaluation of the oxygen concentration in the coolant is below the lower permissible value and a dispersant and activated in a volume of about coolant fed gas containing hydrogen.

Структура управляющего устройства (системы регулирования) в соответствии с настоящим изобретением может иметь и другие конфигурации, которые могут являться вариантами, полученными путем дополнения, исключения или замены. Структурная схема, приведенная на фиг. 6, а также блок-схема способа регулирования на фиг. 5 и примеры реализации реакторной установки и приборов и устройств на фиг. 1-4, даны лишь в иллюстративных целях и не могут ограничивать объем защиты настоящего изобретения, определяемого формулой изобретения. Любые действия, объекты, модули, элементы, оборудование и другие признаки, указанные в единственном числе, могут также считаться использованными, если их в установке или способе окажется несколько и наоборот, если указано множество, то для использования признака может оказаться достаточным одного объекта или действия.The structure of the control device (control system) in accordance with the present invention may have other configurations, which may be options obtained by addition, exclusion or replacement. The block diagram shown in FIG. 6, as well as a flow chart of the control method of FIG. 5 and examples of the implementation of the reactor installation and devices and devices in FIG. 1-4 are given for illustrative purposes only and cannot limit the scope of protection of the present invention as defined by the claims. Any actions, objects, modules, elements, equipment and other characteristics indicated in the singular can also be considered used if there are several of them in the installation or method, and vice versa, if there are many, then one object or action may be sufficient to use the sign. .

Система регулирования может быть выполнена автоматической, то есть все решения могут приниматься на основании полученных и обработанных данных самой системой и ей самой же и выполняться. При такой автоматической работе появляется замкнутый цикл, в который входят теплоноситель, содержащий кислород, датчик содержания (концентрации) кислорода, модули обработки и принятия решений, модули управления исполнительными устройствами, которые оказывают воздействие на теплоноситель - и результаты этого воздействие вновь оценивается с помощью датчиков концентрации кислорода и вновь принимаются решения по регулированию содержания концентрации кислорода и/или водорода в теплоносителе.The regulatory system can be performed automatically, that is, all decisions can be made on the basis of the received and processed data by the system itself and be executed. With this automatic operation, a closed cycle appears, which includes a coolant containing oxygen, an oxygen content (concentration) sensor, processing and decision modules, actuator control modules that affect the coolant - and the results of this are again evaluated using concentration sensors oxygen and again decisions are made to regulate the concentration of oxygen and / or hydrogen in the coolant.

Достоинством такого автоматического регулирования концентрации кислорода и/или водорода в теплоносителе является то, что может быть исключена необходимость участия квалифицированного персонала в управлении реакторной установкой. Однако при этом могут появляться и риск того, что режимы функционирования реакторной установки могут выйти за допустимые пределы ввиду замкнутости цикла управления при наличии неограниченной положительной обратной связи, при которой попытка регулирования нежелательного отклонения параметра приводит к еще большему отклонению параметра в нежелательную сторону (это может произойти как из-за несовершенства алгоритмов обработки, так и из-за сбоев в оборудовании).The advantage of such automatic control of the concentration of oxygen and / or hydrogen in the coolant is that the need for the participation of qualified personnel in the management of the reactor installation can be eliminated. However, there may also be a risk that the operating modes of the reactor installation may go beyond acceptable limits due to the closed control loop in the presence of unlimited positive feedback, in which an attempt to control the undesired parameter deviation leads to an even greater deviation of the parameter to the undesirable side (this can happen both due to imperfection of processing algorithms, and due to equipment failures).

В другом варианте система регулирования концентрации кислорода в теплоносителе может быть выполнена с участием в обработке данных и/или принятии решений персонала. В этом случае требуется обеспечение высокой квалификации персонала, но при этом обеспечивается учет всех возможных параметров и исключение выхода реакторной установки в опасные или критичные режимы работы благодаря тому, что человек, в отличие от автоматического устройства, может адаптивно оценивать складывающуюся ситуацию и менять алгоритмы действий с учетом вопросов безопасности и долгосрочности эксплуатации.In another embodiment, the system for controlling the concentration of oxygen in the coolant can be performed with the participation in the processing of data and / or decision-making personnel. In this case, it is necessary to ensure highly qualified personnel, but this ensures that all possible parameters are taken into account and the reactor installation is prevented from entering dangerous or critical operating modes due to the fact that a person, unlike an automatic device, can adaptively evaluate the current situation and change the algorithms of actions with taking into account safety issues and long-term operation.

Для обеспечения персонала возможностью получения информации и воздействия на систему регулирования реакторная установка может иметь пульт управления, снабженный средствами индикации, такими как световые (индикаторы, световые панели, экраны, информационные табло и т.п.), звуковые (громкоговорители, сирены, системы оповещения и т.п.) и другие, например, тактильные средства индикации. Кроме того, пульт управления может быть снабжен средствами ввода информации для запросов необходимой информации, тестирования и ввода управляющих команд. Средства ввода могут представлять собой кнопки, тумблеры, рычаги, клавиатуры, сенсоры, тачпады, трекболы, мыши, сенсорные панели и другие известные из уровня техники средства ввода данных. Ввиду множества информационного оборудования пульт управления может быть протяженным и для того, чтобы персоналу было удобнее использовать пульт управления, в составе оборудования может быть предусмотрено кресло, снабженное колесиками, которое помимо обеспечения удобства работы персонала обеспечивает быстрый и удобный доступ лица, находящегося в кресле, к отдаленным частям пульта управления, поскольку персонал может легким движением ноги или руки оттолкнуться из текущего местонахождения и в результате поступательного движения кресла, обеспечиваемого колесиками, за короткий промежуток времени оказаться в желаемом местоположении.To provide personnel with the ability to obtain information and influence the control system, the reactor installation can have a control panel equipped with indicators, such as light (indicators, light panels, screens, information boards, etc.), sound (loudspeakers, sirens, warning systems etc.) and other, for example, tactile indicators. In addition, the control panel may be equipped with information input means for requesting necessary information, testing and entering control commands. Input means can be buttons, toggle switches, levers, keyboards, sensors, touchpads, trackballs, mice, touch panels and other data input means known in the art. Due to the multitude of information equipment, the control panel can be extended and in order to make it more convenient for personnel to use the control panel, a chair equipped with wheels can be provided as part of the equipment, which, in addition to ensuring the convenience of the personnel, provides quick and convenient access for the person in the chair to remote parts of the control panel, as personnel can easily push away from their current location and as a result of forward movement the wheels provided by the wheels, in a short period of time to be at the desired location.

В то же время необходимо отметить, что оба варианта выполнения системы регулирования - и автоматический, и с участием персонала, обладают недостатками. Так, например, в варианте ручного управления может быть такой недостаток, как не очень высокая скорость обработки данных и принятия решений персоналом по сравнения с требуемыми реакторной установкой. С другой стороны, полностью автоматическая система управления может быть небезопасной в случае сбоев или несовершенных алгоритмов обработки данных. В связи с этим возможна реализация комбинированного варианта системы регулирования, когда процессы обработки данных и регулирования выполняются в автоматическом режиме, но данные о них отображаются средствами индикации персоналу и, например, в случае выхода какого-либо параметра за допустимые пределы (или приближения к допустимым пределам), или произвольно при какой-либо необходимости квалифицированный персонал может корректировать работу автоматической системы регулирования или регулировать самостоятельно, вручную.At the same time, it should be noted that both options for the implementation of the regulatory system - both automatic and with the participation of personnel, have disadvantages. So, for example, in the option of manual control there may be such a disadvantage as a not very high speed of data processing and decision-making by personnel in comparison with the required reactor installation. On the other hand, a fully automatic control system may be unsafe in case of failures or imperfect data processing algorithms. In this regard, it is possible to implement a combined version of the regulatory system when the data processing and regulation processes are performed automatically, but the data about them is displayed by means of indicators to personnel and, for example, in the case of a parameter exceeding the permissible limits (or approaching the permissible limits ), or arbitrarily, if necessary, qualified personnel can adjust the operation of the automatic control system or adjust independently, manually.

Модули системы регулирования могут быть выполнены аппаратно на основе дискретных электронных компонентов, интегральных микросхем, процессоров, сборок, стоек и т.п. Система регулирования может быть выполнена аналоговой, цифровой или комбинированной. Так, например, модули, имеющие электрические соединения с оборудованием, находящимся в реакторе или в пульте управления, и управляющие его работой или обрабатывающие данные из них, могут содержать преобразователи напряжений, токов, частоты, аналоговой формы сигналов в цифровую и наоборот, драйверы, источники токов или напряжений и элементы, управляющие ими. Все эти элементы и модули могут располагаться на одной или нескольких монтажных платах, совмещаться или делиться между разными компонентами или платам, или быть выполненными и размещенными без использования монтажных плат.Modules of the control system can be made hardware based on discrete electronic components, integrated circuits, processors, assemblies, racks, etc. The control system can be performed analog, digital or combined. So, for example, modules having electrical connections with equipment located in the reactor or in the control panel, and controlling its operation or processing data from them, may contain voltage, current, frequency, analog waveform converters to digital and vice versa, drivers, sources currents or voltages and the elements that control them. All of these elements and modules can be located on one or more circuit boards, combined or shared between different components or boards, or be made and placed without the use of circuit boards.

Модули системы регулирования также могут быть выполнены программным образом. Для этого в качестве аппаратной части могу применяться интегральные микросхемы с программируемой логикой, контроллеры, процессоры, компьютеры, а в качестве программной части используются программы, содержащие команды или коды, которые выполняются указанными микросхемами, контроллерами, процессорами, компьютерами и т.п., соединенных с устройствами и оборудованием реактора. Программы хранятся в запоминающих устройствах, которые могут быть выполнены в различных формах, известных из уровня техники и представлять собой считываемые компьютером носители информации: постоянные запоминающие устройства, жесткие и гибкие магнитные диски, флеш-память, оптические диски, оперативные запоминающие устройства и т.п. Программы могут содержать последовательности кодов или команд, обеспечивающих выполнение способа и алгоритмов в соответствии с настоящим изобретением по частям или полностью. Микросхемы, контроллеры, процессоры и компьютеры могут быть соединены со средствами ввода/вывода информации, которые могут быть отдельно расположенными или входить в состав пульта управления. Модули системы регулирования, описанные в качестве отдельных модулей, могут представлять собой программные модули или быть объединенными в одну или несколько программ, а также в один или несколько блоков или элементов программ.Modules of the control system can also be implemented in software. For this purpose, integrated circuits with programmable logic, controllers, processors, computers can be used as hardware, and programs containing commands or codes that are executed by the indicated circuits, controllers, processors, computers, etc., connected with devices and equipment of the reactor. Programs are stored in memory devices, which can be executed in various forms known from the prior art and can be computer-readable storage media: read-only memory devices, hard and flexible magnetic disks, flash memory, optical disks, random access memory devices, etc. . Programs may contain sequences of codes or instructions for executing the method and algorithms in accordance with the present invention in part or in full. Microchips, controllers, processors and computers can be connected to the input / output of information, which can be separately located or be part of the control panel. Modules of the control system described as separate modules can be software modules or be combined into one or more programs, as well as into one or more blocks or elements of programs.

Система регулирования и ее модули могут быть выполнены программно-аппаратным образом, то есть часть или все модули могут быть выполнены аппаратным образом, а часть модулей или устройства управления в программном виде. Например, в предпочтительном варианте осуществления модули управления оборудованием реактора (массообменным аппаратом, газовой системой, диспергатором) и модули преобразования датчиков могу быть выполнены аппаратно, а модули обработки данных и команд, отображения информации и регулирования параметров обработки (таких как пороги и допустимые значения) могут быть выполнены программно на основе компьютера, процесса или контроллера. Также могут быть изготовлены специализированные микросхемы, содержащие все необходимые аппаратные элементы и в которые могут загружаться программы или параметры обработки данных.The control system and its modules can be performed in a hardware-software manner, that is, part or all of the modules can be performed in a hardware manner, and part of the modules or control device in software form. For example, in a preferred embodiment, the control modules for reactor equipment (mass transfer apparatus, gas system, dispersant) and the sensor conversion modules can be performed in hardware, and the modules for processing data and commands, displaying information, and adjusting processing parameters (such as thresholds and permissible values) can be executed programmatically based on a computer, process or controller. Specialized microcircuits can also be manufactured containing all the necessary hardware elements and into which programs or data processing parameters can be loaded.

В предпочтительном варианте осуществления все электронные и другие элементы и компоненты преимущественно выполнены в радиационностойком исполнении для обеспечения возможности работы компонентов и работоспособности системы в целом в составе ядерной реакторной установки, которая может являться источником ионизирующего излучения, даже в аварийных условиях для сохранения возможности регулирования работы реактора и предотвращения возможных негативных последствий, тем самым обеспечивая повышенный уровень безопасности и длительный срок эксплуатации.In a preferred embodiment, all electronic and other elements and components are mainly made in a radiation-resistant design to enable the components to work and the system as a whole as part of a nuclear reactor installation, which can be a source of ionizing radiation, even in emergency conditions to maintain the ability to control the operation of the reactor and prevent possible negative consequences, thereby providing an increased level of security and long-term ok service.

Claims (11)

1. Способ регулирования концентрации кислорода ии/или водорода в теплоносителе реакторной установки, имеющей в своем составе реактор, теплоноситель, размещенный в реакторе, газовую систему, имеющую выход в реактор в объем около теплоносителя, массообменный аппарат, установленный в теплоносителе, вмещающий твердофазные оксиды теплоносителя и выполненный с возможностью протекания через него теплоносителя, устройство ввода газа в теплоноситель, установленное частично в теплоносителе и частично в объеме около теплоносителя и выполненное с возможностью подачи газа из объема около теплоносителя в теплоноситель, и датчик концентрации кислорода в теплоносителе, причем способ содержит следующие шаги:
- оценивают концентрацию кислорода в теплоносителе на основании данных от датчика концентрации кислорода в теплоносителе;
- сравнивают оценку концентрации кислорода в теплоносителе с верхним и нижним допустимыми значениями;
- в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе больше верхнего допустимого значения, проверяют, активирован ли массообменный аппарат и/или деактивируют его и/или подают сигнал о необходимости его деактивации, а из газовой системы в реактор в объем около теплоносителя подают газ, содержащий водород и/или активируют устройство ввода газа в теплоноситель;
- в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе меньше нижнего допустимого значения, проверяют, деактивировано ли устройство ввода газа в теплоноситель и/или прекращена ли подача ли в объем около теплоносителя газа, содержащего водород, и/или деактивируют устройство ввода газа в теплоноситель и/или прекращают подачу в объем около теплоносителя газа, содержащего водород, и/или подают сигнал о необходимости деактивации устройства ввода газа в теплоноситель и/или прекращения подачи в объем около теплоносителя газа, содержащего водород, и/или подачи в объем около теплоносителя газа, не содержащего водород, и активируют массообменный аппарат.
1. The method of controlling the concentration of oxygen and / or hydrogen in the coolant of a reactor installation, comprising a reactor, a coolant located in the reactor, a gas system having an outlet into the reactor in a volume near the coolant, a mass transfer apparatus installed in the coolant containing solid-phase coolant oxides and made with the possibility of flowing through it of the coolant, a device for introducing gas into the coolant, installed partially in the coolant and partially in the volume near the coolant and with the possibility of supplying gas from a volume near the coolant to the coolant, and an oxygen concentration sensor in the coolant, the method comprising the following steps:
- evaluate the concentration of oxygen in the coolant based on data from the sensor of the concentration of oxygen in the coolant;
- compare the estimate of the concentration of oxygen in the coolant with the upper and lower acceptable values;
- if the estimate of the oxygen concentration in the coolant is greater than the upper acceptable value, check whether the mass transfer apparatus is activated and / or deactivate it and / or signal that it needs to be deactivated, and gas is supplied from the gas system to the reactor in the volume near the coolant, containing hydrogen and / or activate the device for introducing gas into the coolant;
- if the estimate of the oxygen concentration in the coolant is less than the lower permissible value, check whether the device for introducing gas into the coolant is deactivated and / or if the supply of gas containing hydrogen is stopped in the volume near the coolant and / or the device for introducing gas into the coolant is deactivated and / or stop supplying gas containing hydrogen to the volume near the coolant, and / or signal that the device for introducing gas into the coolant and / or stop supplying gas to the volume near the coolant, contains containing hydrogen and / or supplying a volume of hydrogen-free gas into the volume near the coolant, and the mass transfer apparatus is activated.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в дополнение к прекращению подачи в объем около теплоносителя из газовой системы газа, содержащего водород,
в объем около теплоносителя из газовой системы подают газ, не содержащий водород.
2. The method according to p. 1, characterized in that in addition to stopping the flow of gas containing hydrogen into the volume of the coolant from the gas system,
a hydrogen-free gas is supplied into the volume near the coolant from the gas system.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в том случае, если после подачи газа, содержащего водород, и/или активации устройства ввода газа в теплоноситель оценка концентрации кислорода в теплоносителе становится равной или ниже верхнего допустимого значения, осуществляют деактивацию устройства ввода газа в теплоноситель и/или прекращают подачу в объем около теплоносителя из газовой системы газа, содержащего водород.3. The method according to p. 1, characterized in that if after supplying a gas containing hydrogen and / or activating a gas inlet into the coolant, the assessment of the oxygen concentration in the coolant becomes equal to or lower than the upper allowable value, the input device is deactivated gas into the coolant and / or stop the flow into the volume near the coolant from the gas system of a gas containing hydrogen. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в дополнение к прекращению подачи в объем около теплоносителя из газовой системы газа, содержащего водород, в объем около теплоносителя из газовой системы подают газ, не содержащий водород.4. The method according to p. 3, characterized in that, in addition to stopping the supply of gas containing hydrogen to the volume near the coolant from the gas system, a hydrogen-free gas is supplied to the volume near the coolant from the gas system. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в том случае, если после активации массообменного аппарата оценка концентрации кислорода в теплоносителе становится равной или выше нижнего допустимого значения, осуществляют деактивацию массообменного аппарата.5. The method according to p. 1, characterized in that if, after activation of the mass transfer apparatus, the estimate of the oxygen concentration in the coolant becomes equal to or higher than the lower acceptable value, the mass transfer apparatus is deactivated. 6. Система регулирования концентрации кислорода и/или водорода в теплоносителе реакторной установки, имеющей в своем составе реактор, теплоноситель, размещенный в реакторе, газовую систему, имеющую выход в реактор в объем около теплоносителя, массообменный аппарат, установленный в теплоносителе, вмещающий твердофазные оксиды теплоносителя и выполненный с возможностью протекания через него теплоносителя, устройство ввода газа в теплоноситель, установленное частично в теплоносителе и частично в объеме около теплоносителя и выполненное с возможностью подачи газа из объема около теплоносителя в теплоноситель, и датчик концентрации кислорода в теплоносителе,
причем система регулирования содержит:
модуль оценки концентрации кислорода в теплоносителе, выполненный с возможностью получения данных от датчика концентрации кислорода в теплоносителе, оценки на основании полученных данных концентрации кислорода в теплоносителе и передачи оценки концентрации кислорода в теплоносителе в модуль сравнения оценки концентрации кислорода в теплоносителе с допустимым значением;
модуль сравнения оценки концентрации кислорода в теплоносителе с допустимым значением, выполненный с возможностью получения оценки концентрации кислорода в теплоносителе из модуля оценки концентрации кислорода в теплоносителе и сравнения ее с верхним и нижним допустимыми значениями;
модуль управления массообменным аппаратом, выполненный с возможностью активации массообменного аппарата в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе меньше нижнего допустимого значения и если деактивировано устройство ввода газа в теплоноситель и/или в объем около теплоносителя не подают газ, содержащий водород;
модуль управления газовой системой и/или устройством ввода газа в теплоноситель, выполненный с возможностью обеспечения подачи из газовой системы газа, содержащего водород, в объем около теплоносителя и/или активации устройства ввода газа в теплоноситель в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе выше верхнего допустимого значения и если деактивирован массообменный аппарат.
6. A system for controlling the concentration of oxygen and / or hydrogen in the coolant of a reactor installation, comprising a reactor, a coolant located in the reactor, a gas system having an outlet into the reactor in a volume near the coolant, a mass transfer apparatus installed in the coolant, containing solid-phase coolant oxides and made with the possibility of flowing through it of the coolant, a device for introducing gas into the coolant, installed partially in the coolant and partially in the volume near the coolant and with the possibility of supplying gas from a volume near the coolant to the coolant, and an oxygen concentration sensor in the coolant,
moreover, the regulatory system contains:
a module for estimating the oxygen concentration in the coolant, configured to receive data from a sensor of oxygen concentration in the coolant, for evaluating, based on the received data, the concentration of oxygen in the coolant and transmitting an estimate of the oxygen concentration in the coolant to a module for comparing the estimate of the oxygen concentration in the coolant with a valid value;
a module for comparing an estimate of the concentration of oxygen in the coolant with an acceptable value, configured to obtain an estimate of the concentration of oxygen in the coolant from a module for assessing the concentration of oxygen in the coolant and comparing it with upper and lower acceptable values;
a mass transfer apparatus control module configured to activate the mass transfer apparatus if the estimate of the oxygen concentration in the coolant is less than the lower acceptable value and if the gas inlet device to the coolant and / or into the volume near the coolant is deactivated does not supply gas containing hydrogen;
a module for controlling the gas system and / or the device for introducing gas into the coolant, configured to provide the supply of gas containing hydrogen from the gas system to the volume near the coolant and / or activating the device for introducing gas into the coolant if the estimate of the oxygen concentration in the coolant is higher upper permissible value and if the mass transfer apparatus is deactivated.
7. Система по п. 6, отличающаяся тем, что система регулирования содержит модуль формирования сигнала предупреждения, выполненный с возможностью формирования сигнала предупреждения о необходимости деактивации массообменного аппарата, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе выше верхнего допустимого значения, а массообменный аппарат находится в активированном состоянии, и/или с возможностью формирования сигнала предупреждения о необходимости деактивации устройства ввода газа в теплоноситель и/или прекращения подачи в объем около теплоносителя газа, содержащего водород, и/или подачи в объем около теплоносителя газа, не содержащего водород, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе меньше нижнего допустимого значения, а устройство ввода газа в теплоноситель активировано и в объем около теплоносителя подают газ, содержащий водород.7. The system according to claim 6, characterized in that the control system comprises a warning signal generating module configured to generate a warning signal about the need to deactivate the mass transfer apparatus if the estimate of the oxygen concentration in the coolant is above the upper permissible value and the mass transfer apparatus is in the activated state , and / or with the possibility of generating a warning signal about the need to deactivate the device for introducing gas into the coolant and / or stopping the flow in about gas coolant containing hydrogen and / or flow in the volume around the gas coolant not containing hydrogen, if the evaluation of the oxygen concentration in the coolant is below the lower permissible value, and the gas injection device into the coolant activated and a volume of about coolant fed gas containing hydrogen. 8. Система по п. 6, отличающаяся тем, что модуль управления массообменным аппаратом выполнен с возможностью деактивации массообменного аппарата в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе становится равной или выше нижнего и/или верхнего допустимого значения, и/или в том случае, если из модуля управления газовой системой и/или устройством ввода
газа в теплоноситель получен сигнал о необходимости деактивации массообменного аппарата.
8. The system according to p. 6, characterized in that the control module of the mass transfer apparatus is configured to deactivate the mass transfer apparatus if the estimate of the oxygen concentration in the coolant becomes equal to or higher than the lower and / or upper permissible value, and / or in the case if from the gas system and / or input device control module
gas to the coolant received a signal about the need to deactivate the mass transfer apparatus.
9. Система по п. 6, отличающаяся тем, что модуль управления газовой системой и/или устройством ввода газа в теплоноситель выполнен с возможностью деактивации устройства ввода газа в теплоноситель и/или прекращения подачи в объем около теплоносителя из газовой системы газа, содержащего водород, в том случае, если оценка концентрации кислорода в теплоносителе становится равной или ниже верхнего и/или нижнего допустимого значения, и/или в том случае, если из модуля управления массообменным аппаратом получен сигнал о необходимости деактивации устройства ввода газа в теплоноситель и/или прекращения подачи в объем около теплоносителя из газовой системы газа.9. The system according to p. 6, characterized in that the control module of the gas system and / or the device for introducing gas into the coolant is configured to deactivate the device for introducing gas into the coolant and / or stop the flow of gas containing hydrogen from the gas system into the volume of the coolant, in the event that the assessment of the oxygen concentration in the coolant becomes equal to or lower than the upper and / or lower permissible value, and / or if a signal is received from the control module of the mass transfer apparatus to deactivate gas injection device into the coolant and / or stop the flow of coolant in the volume of gas around the gas system. 10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что модуль управления газовой системой и/или устройством ввода газа в теплоноситель выполнен с возможностью подачи в объем около теплоносителя из газовой системы газа, не содержащего водород.10. The system according to p. 9, characterized in that the control module of the gas system and / or the device for introducing gas into the coolant is made with the possibility of supplying into the volume near the coolant from the gas system a gas that does not contain hydrogen. 11. Ядерная реакторная установка, имеющая в своем составе:
реактор,
теплоноситель, размещенный в реакторе,
газовую систему, имеющую выход в реактор в объем около теплоносителя,
массообменный аппарат, установленный в теплоносителе, вмещающий твердофазные оксиды теплоносителя и выполненный с возможностью протекания через него теплоносителя,
устройство ввода газа в теплоноситель, установленное частично в теплоносителе и частично в объеме около теплоносителя и выполненное с возможностью подачи газа из объема около теплоносителя в теплоноситель,
датчик концентрации кислорода в теплоносителе,
причем реакторная установка выполнена с возможностью управления концентрацией водорода в теплоносителе в соответствии со способом по любому из пп. 1-5 и/или с помощью системы по любому из пп. 6-10.
11. Nuclear reactor installation, comprising:
reactor,
coolant placed in the reactor,
a gas system having an outlet to the reactor in a volume near the coolant,
a mass transfer apparatus installed in the coolant containing solid-phase oxides of the coolant and configured to flow through the coolant,
a device for introducing gas into the coolant, partially installed in the coolant and partially in the volume near the coolant and configured to supply gas from the volume near the coolant to the coolant,
oxygen concentration sensor in the coolant,
moreover, the reactor installation is configured to control the concentration of hydrogen in the coolant in accordance with the method according to any one of paragraphs. 1-5 and / or using the system according to any one of paragraphs. 6-10.
RU2014144533/07A 2014-11-07 2014-11-07 Method and system for control of concentration of oxygen and hydrogen in reactor and nuclear reactor plant RU2590895C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014144533/07A RU2590895C2 (en) 2014-11-07 2014-11-07 Method and system for control of concentration of oxygen and hydrogen in reactor and nuclear reactor plant
EA201650096A EA201650096A1 (en) 2014-11-07 2015-11-06 METHOD AND SYSTEM OF REGULATION OF THE CONCENTRATION OF OXYGEN AND HYDROGEN IN REACTOR INSTALLATION AND NUCLEAR REACTOR INSTALLATION
PCT/RU2015/000744 WO2016072883A1 (en) 2014-11-07 2015-11-06 Method and system for regulating the concentration of oxygen and hydrogen in a reactor facility, and nuclear reactor facility

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014144533/07A RU2590895C2 (en) 2014-11-07 2014-11-07 Method and system for control of concentration of oxygen and hydrogen in reactor and nuclear reactor plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014144533A RU2014144533A (en) 2016-05-27
RU2590895C2 true RU2590895C2 (en) 2016-07-10

Family

ID=55909479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014144533/07A RU2590895C2 (en) 2014-11-07 2014-11-07 Method and system for control of concentration of oxygen and hydrogen in reactor and nuclear reactor plant

Country Status (3)

Country Link
EA (1) EA201650096A1 (en)
RU (1) RU2590895C2 (en)
WO (1) WO2016072883A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106531237B (en) * 2016-12-29 2018-08-07 中科瑞华原子能源技术有限公司 A kind of lead base reactor coolant process system running gear
CN116282069B (en) * 2023-02-16 2024-11-12 河北正元化工工程设计有限公司 A grey hydrogen and green hydrogen coupled ammonia production system
CN116721785A (en) * 2023-05-24 2023-09-08 华北电力大学 Pool type lead bismuth fast reactor solid oxygen control quality exchanger

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003075401A (en) * 2001-09-04 2003-03-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Measuring apparatus for concentration of oxygen in molten metal
RU2247435C1 (en) * 2003-07-14 2005-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет (НГТУ) Nuclear power plant
RU48096U1 (en) * 2005-03-21 2005-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет (ГОУВПО НГТУ) NUCLEAR POWER PLANT

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU78002U1 (en) * 2008-07-08 2008-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, (ГОУВПО НГТУ) NUCLEAR POWER PLANT

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003075401A (en) * 2001-09-04 2003-03-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Measuring apparatus for concentration of oxygen in molten metal
RU2247435C1 (en) * 2003-07-14 2005-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет (НГТУ) Nuclear power plant
RU48096U1 (en) * 2005-03-21 2005-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет (ГОУВПО НГТУ) NUCLEAR POWER PLANT

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АСХАДУЛЛИН Р.Ш. и др. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАДАННОГО КИСЛОРОДНОГО РЕЖИМА В ПЕРВОМ КОНТУРЕ ЯЭУ С ТЯЖЕЛЫМ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ. С. 1 - 8 http://www.gidropress.podolsk.ru/files/proceedings/kms2012/documents/kms2012-035.pdf. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014144533A (en) 2016-05-27
WO2016072883A1 (en) 2016-05-12
EA201650096A1 (en) 2017-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2566087C1 (en) Method and device of regulation of oxygen concentration in reactor plant and nuclear reactor plant
RU2590895C2 (en) Method and system for control of concentration of oxygen and hydrogen in reactor and nuclear reactor plant
US20200005951A1 (en) Method and Control System for Gas Injection into Coolant and Nuclear Reactor Plant
WO2016099331A1 (en) Diagnosis of lead-bismuth fast reactor coolant
JP6802857B2 (en) Chemical control system for power generation facilities
JP5169409B2 (en) Fuel cell system and program
RU2580926C1 (en) Method and system for control of gas system and nuclear reactor plant
CN119053116A (en) Supplementing system and method for convertor station cooling liquid, electronic equipment and storage medium
CN218359156U (en) Unpowered outer loop electrical heating reation kettle
CN223486581U (en) A dangerous chemical storage and use alarm device
JP2013178188A (en) Hydrogen treatment equipment of nuclear power plant
CN203711020U (en) Reactor
Shimada et al. Safer Plant Operation Support by reusing Process Design Rationale
DeGaspari Keeping the flow in nuclear plants
Suazlan et al. The effect of heater orientation on the critical heat flux in a saturated pool boiling with honeycomb porous plate on nanoparticle deposited surface
CN105201917A (en) Explosion-proof fan casing capable of rapidly cooling