Ядерный реактор

Ядерный реактор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 1!!) 499845

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту !

1 (22) Заявлено 07.08,73 (21) 1952176/26-25 (23) Приоритет 08.08.72 (31) 7228573 (33) Франция

Опубликовано 15.01.76. Бюллетень ¹ 2 (51) М. Кл, - б 21С 1/00 росударствсииый комитет

Совета Министров СССР

Г." делов! изобретеиий и отирытиЙ (53) УДК 621.039.5 (088.8) Дата опубликования описаш:я 15.04.76 (72) Авторы изобрстсни я

Иност)) 31!цы

Мишель Обер, Анри-%3K 1оллион, Филипп Веррьер (Франция) Иностранная фирма

«Комиссариат а л Знержи Атомик» (Франция) (71) Заявитель (54) ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР

Изобретение относится к Области ядерной эн "pгпи.

Лзвсстен ядерный реактор на быстрых нсйТpÎIIBX, содержаlци!1 3KTHHH3 IO 30ff), ООр330ванную группэй топливных сбэрок и охлаждасмуlo циркулирующим жидким металлом, обычно натрием, заключенным, по крайней мере частично, внутри перво"0 бака, так называемого первичного бака, и содержащего также активную зону, этот первичный бак окружен вторыз! баком, так называемым главным баком, при этом блок этих баков помещен в конструкцию, cîñòàâëÿiOùóþ внешнюю биологи !ескую защиту, главный бак содержит теплообменник и насосы, позволяющие обеспечить отвод тепла от натрия после его прохождения через активную зону и обеспечить его непрерывную циркуляцию из одного бака в другой, причем каждый теплообменник имеет входные и выходные отверстия для натрия, выходящего из первичного бака, соответственно выполненные в его верхней и нижней частях, и окружен внешней обечайкой, расположенной вместе с теплообменником в зоне, заключенной между первичным баком и главным баком.

Цель изобретения — - упрощение конструкции реактора.

3 T) д ": т!; Г 2 е т с я T 0 3 т О и,) е д л а Г 2 ")! Hl! >) еЗктор содержит теплообменники, к3)Käûé из которых имеет входные и выходные отверст!!я

;i.!я нат!)!!я, Р> .лходящ .-э 13 пе )!3« и:)! 0 53K3„

5 vi f oi«i !ь!"., сэот13ет тв - нно, па е э в" )х)" .1 конц" Р! на >ГО HII)f(Hем KoHU,", и Окэуж н внешней обечайкой, проходящей вместе с теп,7ooá3lc«ifHK0:;; в зону, 33К.7)o:!3!Ощу)ося м )кду перви: ным баком и г7азным баком. Прп: м в

10 сс.)TI3"-тствт!н " дан)п!м нзэб;)етспп".,I эта Обс . а пка ОГра ни )НВ2ет BoKph Г т плоэбме>1;!Нка

KG,lЬЦЕВС Е -! РОСТ.) 3НС ГВО П ) liCОCГ ИПЕ) i) f ЭС Н3 уровне входных отверстии в теплообменникп на конц, HO крайней ме)е, одно;0 кэ I и.!ато15 гэ кан-!.73, погруженнсгэ другим кэнцсм в натрий, сэ:fcp)K3ùèécff в главном баке, прием этэ кольцевое пространство сосдш сно трубкой связи с исто )ннкэм п.рекачпвания, с" 3д iicщнм в этом кольцевом пространстве

20 кольц вой перепад давле«!!й> обесп "чпвающпй

BK;Iloчени" сифона, сэстояще: 0 из первичного бака, изогнутого канала и кольц Bofo прэстp3lfc fB3, Ка?кдый теплоооменнпк соде,)жит на свэей верхней поверхности между входны25 ми и выходными отверстиями для натрия выступа!)ощие фланцы, ограничивающие циркуляцию натрия в кольцевом пространстве внешняя обечайка, окружающая каждый теп499845 лообменник, продолжается в своей верхней части трубчатым элементом, проходящим через верхнюю защиту и образующим опорную и поддерживающую поверхность для теплообменника.

На чертеже показан вариант схемы предлагаемого реактора, частичный разрез.

Активная зона 1 расположена внутри первого бака 2, так называемого первичного бака, который сам окружен вторым баком 3, так называемым главным баком, коаксиальным с первым, при.ем баки 2 и 3 открыты в своей верхней части. Бак 3 может быть подвешен средствами 4 к толстой плите 5, закрывающей сверху внешнюю защиту 6. Баки 2 и 3 наполнены соответствующим объемом жидкого металла (например, натрия) служащего для охлаждения активной зоны 1 и для передачи тепла, полученного при контакте с топливными сборками (на чертеже не показаны) вторичной жидкости, обеспечивающей вне реактора производстзо электрической энергии. Такая конструкция позволяет, в частности, изолировать горячий натрий, выходящий из активной зоны 1 после .прохождения через последнюю снизу вверх, внутри бака 2, причем остающийся натрий, в частности тот, который содержится в баке 3, находится при менее высокой температуре, из-за охлаждения, осуществляющегося при прохождении через теплообменники. Эти теплообменники расположены в главном баке 3, снаружи первичного бака 2 и соединены с циркуляционными насосами (на чертеже не показаны), содержащимися в баке 3 и позволяющими снова забирать натрий 7 при выходе из теплообменников и отправлять его под активную зону 1 для нового прохождения через последнюю. Вследствие работы этих насосов и последующей затем потери напора уровень 8 в баке 2 слегка повышен по отношению к уровню 9 в баке 3.

Каждый теплообменник 10 представлен в виде блока общей цилиндрической формы с вертикальной осью, в который проходят через его верхнюю часть трубы 11 и 12, служащие для подачи и удаления любой вторичной жидкости (натрия или воды), проходящей внутри теплосбменника через ряд циркуляционных труб (на чертеже не показаны), поддерживаемых параллельно оси блока трубными досками. Блок теплообменника 10 содержит на своем верхнем и нижнем концах входные 13 и выходные 14 отверстия для натрия, содержащегося в баках 2 и 3 с тем, чтобы позволить ему войти в контакт с циркуляционными трубами вторичной жидкости. Натрий проходит через твплообменник сверху вниз, насосы снова забирают его у выхода и отсылают к активной зоне 1. На câîåì верху теплообменник 10 имеет поперечный фланец 15, опирающийся на выступ 16, принадлежащий элементу, образующему оболочку 17 прохождения через плиту 5 защиты 6, и служащий для поддержания теплообменника, который может таким образом непосредственно погружаться в

1О

55 бО

65 объем натрия, содержащегося между бакамн

2и3.

Оболочка 17 продолжается внизу цилиндрической обечайкой 18, окружающей тсплообменник и ограничивающей вокруг него кольцевое пространство 19, причем это пространство соединено патрубком 20, снабженным ре гулирующим вентилем 21, с источником нагнетания (на чертеже не,показан), находящимся снаружи реактора и позволяющим устанавливать в этом кольцевом пространстве перепад давлений по отношению к давлению инертного защитного газа, который заполняет пространство над натрием в баках 2 и 3. На внешней поверхности теплообменник 10 имеет серию фланцев 22, радиально выступающих к стенке напротив обечайки 18, причем эти фланцы образую с этой стенкой шлюз, ограничивающий по крайней мере, частично циркуляцию через кольцевое пространство 19.

В верхней части обечайки IS на уровне входных отверстий 13 это пространство 19 соединено с коленчатым каналом 23, конец которого погружен под уровень 8 натрия в первичном баке 2. Канал 23 имеет горизонтальную часть 24 и вертикальную часть 25, которая погружена в натрий до уровня, определенного условиями действия устройства и, в частности, скоростью циркуляции через теплообменник 10 и активную зону 1.

Ядерный реактор работает следующим образом.

Под воздействием циркуляционных насосов натрий, собранный в главном баке на выходе из теплообменников 10, нагнетается через коллекторы (на чертеже не показаны) под активную зону 1 в бак 2, затем он проходит через активную зону снизу вверх, контактируя с топливными сборками. Горячий натрий, выходящий из активной зоны, находится в этих условиях замкнутым в первичном баке 2. Для обеспечения его переноса к главному баку 3 в кольцевом, пространстве понижают давление соответствующим образом посредством патрубка 20, причем это понижение, составляющее,по величине, например, 0,1 атмосферы, осуществляется постепенно. Уровень натрия поднимается одновременно в канале 23 (направление стрелки С) и вокруг пучка циркуляционных труб вторичной жидкости внутри блока каждого теплообменника 10. Когда уровень достигает нижней образующей горизонтальной части 24 канала 23, вытекание начинается из первичного бака 2 к главному баку

3, причем горячий натрий проникает через входные отверстия 13. Если уровень натрия продолжает подниматься эти отверстия полностью покрываются. Теплообменник работает в таком режиме непрерывно, причем канал

23 играет роль классического сифона. Входные отверстия 13 расположены специально так, чтобы создавать при вытекании натрия легкую турбулентность, необходимую для устойчивости функцинирования. Действительно, если бы вытекание происходило без турбу499845 лентности, натрий, исходящий из первичного бака 2, увлек бы за собой небольшое количество инертного газа, находящегося под уровнем 8 в этом баке, это количество может при постепенном накоплении в кольцевом пространстве 19 произвести повышение давления и соответственно понижение уровня натрия по отношгнию к отверстиям до включения сифона. Наоборот, вследствие образования соответствующей турбулентности, этот газ увлекается натрием, проходящим через теплообменники, и понижение давления в кольц"Bом пространстве 19 поддерживается, таким образом, на постоянном значении.

Таким образом, в ядерном реакторе, при одновременном обеспечении зэляции горячего натрия внутри пгрвичного бака достигают понижения обьема горячего натрия, содержаще гося в реакторе, или еще прибавление высоты тгллообмгнников для данного объема.

Другое преимущество изобретения — это возможность по желанию изолировать один или неско IbKo теплообменников простой регулировкой давления в кольцевом пространстве — на"Hетанием подходящего количества соответствующего инертного газа, например аргона, под давлгнием. Это обеспечивает понижение уровня натрия в этом пространстве и немедленное выключение соответствующего сифона. Достаточно, чтобы нагнетаемый газ представлял объемный расход, равный расхо1$ натрня, проходII BI о lpppз TpII f006 I нннк, т. е. чтобы коли с:тво газа было равно объему, представляющему собой совокупность объемов теплообменника и его обечайки.

Кроме того, |преимущество ядерного реактора обеспечивается монтажом каждого теплообменника в цилиндрической обечайкг, проходящей через верхнюю плиту защиты, допускающим относительные сдвиги этого тгплообменника и обоих баков без взаимодействия этих различных элементов независимо от величины дифференциальных расширений. Наконец, применение канала связи между кольцевым пространством, предусмотренным вокруг каждого тгплообменника, и первичным баком избавляет от необходимости модификации формы этого бака и позволяет соблюдать целостность е"0, в частности, устраняя необходимость создания отверстий через стенку этого бака для прохода натрия.

В других вариантах шлюз, предназначенный для ограничения циркуляции в кольцевом пространстве 19, может быть выполнен други5

50 ми средствами при употреблении другого типа механического соединения (может быть скреплен с теплообменником 10 или с обечайкой 18) или гидравлического затвора.

Формула изобретения

1. Ядерный реактор, в особенности на быстрых нейтронах, содержащий активную зону, образованную группой топливных сборок и охлаждаемую циркулирующим жидким металлом, например натрием, заключенным по крайней мере частично внутри первичного бака, содержащего активную зону, причем первичный бак окружен главным баком, блок этик баков размещен во вн шнгlf 6 юлопгчской защите, главный бак содержит тгплообменники и насосы, позволяющие обеспечить отвод тепла от натрия после его прохожд ння через активную зону и обеспечить его непрерывную циркуляцию из одного бака в другой, причем каждый теплообменник имеет входные н выходные отверстия для натрия, выходящего из первичного бака, соответственно выполHPHHblP B P.I 0 BP.1IiYHBÉ Il HH f HPÉ f2CTIIX, H окружен внешней обечайкой, расположенной вместе с тгплообменником в зоне, заключенной между первичным баком и главным баком, отличающийся тем. что, с целью упрощ ния конструкции реактора, обгчайка ограни;нвагт вокруг теплообмгнника кольцевое пространство, присоединенног на уровне вхоzHых отверстий в теплообменнике к концу по крайней мере одного коленчатого канала, погружен 0;0 другим концом в натрий, содержащийся в главном баке, причем это кольцевое пространство соединено патрубком с источником давления, создающим в этом пространстве регулируемый перепад давлений, осуществляющий пуск в х0д сифона, состоящего нз пер впчного бака, коленчатого канала и кольцевого пространства.

2. Реактор по и. 1, 0Tлпчающийся тем, »fT0 I»2>Kgb|É теплообменник имгPT HB своей

Внешней IIQBppYHocTII межд» ВХОдными lf Выходными отверстиями для натрия выступающие фланцы, ограничивающие цпркуляцшо натрия в кольцевом пространстве.

3. Реактор по п. 1, отличающийся тгм, что внешняя обечайка, окружающая каждый теплосбмгнник, продолжена в своей верхней части трубчатым элементом, проходящим через верхнюю часть защиты и образующим опорную поверхность для теплообменника.

4998 45

Составитель А. Шмелев

Текред М. Семенов

Корректор E. Хмелева

Редактор И. Шубина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 562 10 Изд. ¹ !097 Тираж 576 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5