Ядерный реактор с жидким циркулирующим топливом

Ядерный реактор с жидким циркулирующим топливом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИгЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:г т547156

Сатоз Советских

Соцкалксткческкх

Реслублкк (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.04.75 (21) 2129870!26-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.01.78. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 06.03.78 (51) М.Кл.- G 21 С 1, 22

Гасударственный комнтет

Совета Миннстров СССР (53) УДК 621.039.5 (088.8) оо делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Г. М. Лямкин, В. И. Наумов и Н. И. Алексеев

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физический институт (71) Заявитель (54) ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР

С ЖИДКИМ ЦИРКУЛИРУЮЩИМ ТОПЛИВОМ

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к ядерно-энергетическим установкам с жидким ядерным топливом, например, в виде расплавленной соли, Реакторы на расплавленных солях представляют собой одно из перспективных направлений ядерной энергетики. Принципиальной проблемой конструирования таких реакторов является организация отвода тепла от ядерного топлива.

В известном реакторе на расплавленныx солях МОЛВЯ топливо циркулирует по контуру: активная зона — теплообменник (1).

В этой схеме сам солевой расплав является теплоносителем первого контура, что создает ряд технологических осложнений и приводит к увеличению загрузки реактора ядерным горючим. В качестве возможной схемы теплоотвода, исключающей выход высокоактивного жидкого ядерного топлива за пределы реактора, используют теплоотвод с помощью расплавленного свинца, находящегося в непосредственном контакте с расплавленным топливом.

На этой схеме основана конструкция реактора с жидким циркулирующим топливом, охлаждаемого теплоносителем с плотностью, превышающей плотность топлива, путем непосредственного контакта с топливом, содержащего каналы и по IocTH в верхней и нпжней частях активной зоны (2). Под реактором находится резервуар с встроенными парогенераторамп, заполненный жидким свшщом.

Вне активной зоны реактора размещены опускные трубы, предназначенные для теплоотвода от жидкого топлива. Солевое ядерное топливо, имеющее плотность меньше, чем у свинца, плавает на его поверхности, заполняя каналы активной зоны и опускные трубы таким ооразом, что о.ш сооб;ца|отся между собой над и пол, активной зоной и образуют замкнуть и контур циркуляции для топлива.

Теплоносптель — расплавленный свинец подается в опускные трубы, где отнимает тепло от топлива и заставляет его циркулировать по контуру. Пройдя через опускные трубы, свинец попадает в нижний резервуар, где отдает тепло через парогенераторы в энергосиловую установку.

Однако в конструкции такого реактора значительное количество ядерного топлива находится вне активной зоны (в опускных трубах, над и под активной зоной), что уве25 личпвает оощую загрузку реактора и снижает среднюю энергонапряженность топлива. Кроме того, возможно нарушение циркуляции топлива при изменении его уровня, что может привести к аварийной ситуации в связи с прекращением теплоотвода.

547156

Целью изобретения является повышение энергонапряженности и надежности установки.

Это достигается тем, что B предлагаемом реакторе полости, расположенные в верхней и нижней частях активной зоны, сообщены между собой посредством групп каналов, содержащих по меньшей мере один опускной и один подъемный каналы, причем нижняя QTметка нижней полости находится выше уровня теплоносителя под активной зоной, а верхняя отметка верхней полости находится Hèæe уровня топлива в опускном канале; опускной канал выполнен с переменным сечением, при.ем большим на торцовых участках.

На фиг. 1 показан реактор с автономными контурами циркуляции в активной зоне, образованными парой каналов; на фиг. 2 — - часть реактора, в котором контур циркуляции образован на одном из участков опускного канала, имеющего переменное сечение по высоте.

Реактор со.держит графитовую кладку 1, зертпкальпые каналы 2 и 8, замыкающиеся через верхнюю 4 и нижнюю 5 полости между опускным 2 и подъемным 3 каналами.

Под графптовой кладкой расположен резервуар б с парогенераторами 7. Резервуар заполнен кидким теплоносителем 8. жидкое топливо 9 плавает на поверхности теплоносителя, заполнив ка-,àëû в графитовой кладке.

Теплоноситель из нижнего резервуара перекачивается насосом 10 в коллектор 11 над реактором, откуда по системе разводных труб

12 поступает в опускные каналы активной зоны, отбирая тепло от топлива и заставляя его циркулировать по автономным контурам.

На схеме, приведенной на фиг. 2, контур циркуляции образован только на центральном участке опускного канала 2. В соответствии с этим подъемный канал 8 имеет высоту, равную высоте центрального участка опускного канала. Периферийные участки опускного канала, имеющие сечение, превышающее сечение центрального участка и образующие торцовые экраны реактора, охлаждаются теплоносителем за счет барботирования. При колебании уровня топлива в пределах высоты периферийных участков контур циркуляции на центральном участке не прерывается. Наличие торцовых экранов способ.ствует уменьшению утечки нейтронов и увеличению коэффициента воспроизводства.

Для предотвращения попадания теплоносителя в подъемный канал сверху и более эффективного его отделения от топлива в нижней части контура циркуляции могут быть применены известные устройства, защитные козырьки, сепараторы и т. п. Для увеличения скорости циркуляции топлива теплоноситель можно вводить в опускной канал через эжектор. Скорость циркуляции топлива и соответственно расход теплоносителя через активную зону зависят от соотношения проходных сечений опускного и подъемного каналов, высоты контура циркуляции, плотности топлива и объемной доли теплоносителя в опускном канале. Согласно проведенным расчетам, расход теплоносителя через реактор с контурами циркуляции в 2 — 5 раз больше, чем в случае простого барботирования. Средняя энергонапряженность топлива в реакторе предлагаемой конструкции в 1,5 — 2 раза выше, чем в прототипе.

Распределенный регулируемый расход теплоносителя по автономным контурам циркуляции, включающим небольшое число каналов, обеспечивает более высокую надежность работы реактора.

Поскольку изменение расхода теплоносителя приводит и изменению средней пло-,ности жидкого топлива в активной зоне, теплоноситель можно использовать для регулирова25 ния мощности и ее распределения по активной зоне.

Формула изобретения зо 1. Ядерный реактор с жидким циркулирующим топливом, охлаждаемый теплоносителем с плотностью, превышающей плотность топлива, путем непосредственного контакта с топливом, содержащий каналы и полости в верх35 ней и нижней частях активной зоны, о тл ич ающийся тем, что, с целью повышения энергонапряженности и надежности установки, полости, расположенные в верхней и нижней частях активной зоны, сооощены между

40 собой посредством групп каналов, содержащих по меньшей мере один опускной и один подъемный каналы, причем нижняя отметка нижней полости находится выше уровня теплоносителя под активной зоной, а верхняя

4 отметка верхней полости находится ниже уровня топлива в опускном канале.

2. Реактор по п. 1, отлич ающийся тем, что опускной канал выполнен с переменным сечением, причем большим на торцовых участках.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Крамеров А. Я., Вопросы конструирования ядерных реакторов, М., «Атомиздат», 1971, с. 1-".

2. Патент США № 3262856, кл. 176 — 18, опубл. 1966.

547156 я 12

11 12

Р "а 2

Корректор В. Гутман

Техред Л. Гладкова

Редактор И. Шубина

Подписнс е

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 974/30 Изд. № 196 Тираж 563

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5