Zasuwy stosowane w elektrowniach jądrowych

Zawór jądrowy odnosi się do zaworów stosowanych na wyspie jądrowej (NI), wyspie konwencjonalnej (CI) i obiektach pomocniczych, pozostałej części układu wyspy jądrowej (BOP) elektrowni. Zawory te można podzielić na klasy Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, niejądrowe, zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa w kolejności. Zawory są najczęściej używanym urządzeniem sterującym transportem mediów przepływowych i istotną częścią elektrowni jądrowej.

Wyspa Jądrowa to rdzeń elektrowni jądrowej, w której energia jądrowa jest przetwarzana na energię cieplną, obejmujący jądrowy system zasilania parą (NSSS) i obiekt pomocniczy na wyspie jądrowej (BNI). NCI to siły napędowe elektrowni jądrowych, w których ciepło przekształcane jest w energię elektryczną (w tym w turbinach parowych aż do uzyskania mocy wyjściowej). Zastosowanie zaworów w trzech systemach NI, CI i BOP wynosi odpowiednio 43,5%, 45% i 11,5%.

Elektrownia jądrowa z reaktorem ciśnieniowym będzie potrzebowała około 1,13 miliona zaworów NI, które można podzielić na zasuwy, zawory kulowe, zawory zwrotne, zawory kulowe, przepustnice, zawory membranowe, zawory nadmiarowe ciśnienia i zawory regulacyjne (kontrolne) zgodnie z typy zaworów. W tej sekcji przedstawiono głównie zasuwy w klasach bezpieczeństwa nuklearnego (specyfikacja) Ⅰ i Ⅱ.

Średnica zasuw dla Wyspy Jądrowej wynosi zazwyczaj DN 80 mm-350 mm. Sugeruje się odkuwki; można stosować do korpusów zasuw klasy Ⅰ, a odlewy są dozwolone w przypadku korpusów zasuw klasy Nuclear 2 i 3. Jednakże często stosuje się odkuwki, ponieważ jakość odlewu nie jest łatwa do kontrolowania i zagwarantowania. Korpus zaworu i pokrywa zaworu nuklearnego są zwykle połączone kołnierzowo, co dodaje proces zgrzewania wargowego i zwiększa niezawodność uszczelnienia. Aby zapobiec wyciekom medium, zwykle stosuje się dwuwarstwowy pas uszczelniający, a urządzenie napinające sprężynę talerzową zapobiega poluzowaniu się uszczelnienia. Te zasuwy mogą być napędzane ręcznie lub elektrycznie. Należy uwzględnić wpływ bezwładności obrotowej silnika na siłę zamykania dla elektrycznego urządzenia przekładniowego zasuwy elektrycznej. Aby zapobiec przeciążeniu, lepiej jest używać silnika z funkcją hamowania.

Zgodnie z konstrukcją korpusu zasuwa nuklearna może być podzielona na klinową elastyczną pojedynczą zasuwę, klinową podwójną zasuwę, równoległą podwójną zasuwę ze wstępnym naprężeniem sprężyny i równoległą podwójną zasuwę z górnym blokiem.

Elastyczny zawór pojedynczy typu klinowego charakteryzuje się niezawodnymi gniazdami uszczelniającymi i wymagane jest dopasowanie kąta pomiędzy powierzchnią uszczelniającą zasuwy a korpusem zaworu, co jest szeroko stosowane w układzie pętli głównej elektrowni jądrowych. Zasuwa dwupłytowa klinowa jest powszechnym zaworem w elektrowniach cieplnych, kąt jej klina dwupłytowego można regulować samodzielnie, co zapewnia bardziej niezawodne uszczelnienie i wygodną konserwację.

Obciążenie równoległej podwójnej zasuwy ze wstępnym napięciem sprężyny nie wzrośnie gwałtownie, gdy zasuwa jest zamknięta, ale zasuwa nigdy nie zwalnia gniazda zaworu utworzonego przez sprężynę, gdy jest otwierana i zamykana, co powoduje większe zużycie powierzchni uszczelniającej. Zasuwa podwójna z górnym blokiem typu równoległego zapewnia bardziej niezawodne uszczelnienie, które przy użyciu górnego bloku sprawia, że nachylona płaszczyzna dwóch bramek przesuwa się w celu zamknięcia zasuwy.

Zasuwa bez uszczelnienia jest również stosowana na wyspie nuklearnej. Hydraulicznie sterowany zasuwa, który wykorzystuje własną wodę pod ciśnieniem, aby popychać tłok w celu otwarcia lub zamknięcia zaworu. Całkowicie zamknięta elektryczna zasuwa wykorzystuje specjalny silnik do napędzania bramy za pomocą wewnętrznego mechanizmu zwalniającego planetę, który jest zanurzony w wodzie. Jednakże te dwie zasuwy mają wadę związaną ze złożoną konstrukcją i wysokimi kosztami.

Ogólnie rzecz biorąc, cechy zasuw dla wysp nuklearnych powinny być:

1) Spawana hydrauliczna zasuwa równoległa z podwójną zasuwą o ciśnieniu nominalnym PN17,5 Mpa, temperaturze roboczej do 315 ℃ i średnicy nominalnej DN350 ~ 400 mm.

2) Elektryczny zawór odcinający z podwójną zasuwą zastosowany w głównym obwodzie chłodziwa lekką wodą będzie miał ciśnienie nominalne PN45,0Mpa, temperaturę 500℃ i średnicę nominalną DN500mm.

3) Elektryczna zasuwa dwustronna klinowa stosowana na głównej drodze elektrowni jądrowej z reaktorem z moderatorem grafitowym powinna mieć ciśnienie nominalne PN10,0Mpa, średnicę nominalną DN800 mm i temperaturę roboczą do 290 ℃.

4) Spawana, podłączona elektryczna, elastyczna zasuwa płytowa jest stosowana na rurach pary i wody procesowej turbiny parowej o ciśnieniu nominalnym pn2,5mpa, temperaturze roboczej 200 ℃, średnicy nominalnej DN100 ~ 800 mm.

5) Podwójna zasuwa z otworem przekierowania jest stosowana w elektrowni jądrowej z reaktorem wrzącej wody o dużej mocy z moderatorem grafitowym. Jego ciśnienie nominalne wynosi PN8,0 MPa, a otwarcie lub zamknięcie zaworu następuje przy spadku ciśnienia ≤1,0 MPa.

6) Elastyczna zasuwa płytowa z zamrożonym uszczelnieniem jest idealna dla elektrowni jądrowej z szybkim reaktorem.

7) Ciśnieniowy, wewnętrzny, samouszczelniający, klinowy zasuwa pokrywowa do reaktora wodno-wodnego o ciśnieniu nominalnym pn16,0mpa i średnicy nominalnej DN500mm.

8) Podwójne zasuwy klinowe ze sprężynami motylkowymi na częściach jezdnych są zwykle skręcane z kołnierzami i uszczelnione spawane.