Устройство для охлаждения ядерного реактора на быстрых нейтронах

Устройство для охлаждения ядерного реактора на быстрых нейтронах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

И ЗОБ РЕТ Е Н ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 15.10.74 (21) 2067555/25

2 (51) М. Кл.б 21 С 15/00 (23) Приоритет — (32) 18.10.73 (31) 7337232 (33) Франция (43) Опубликовано 30.09.77. Ьюллетень №36 (53) УКК 621 039 5(088 8) (45) Ката опубликования описания 06.09.77

Государстееииый комитет

Соаата Министров СССР по делам изооретений и открытий

Иностранцы

Жан Мишель Гама, Жан Лаллеман и Люсьен Пюнье (Франция) (?2) Авторы изобретения

/ с

Иностранная фирма

"Коммиссариат а л Энержи Атомик" (Франция) (?1) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ

Изобретение относится к области ядерной энергии и может быть использовано для усовершенствования конструкции устройства для охлаждения ядерного реактора на быстрых нейтронах с жидкометаллическим охлаждением.

Известна интегральная (баковая) конструкция ядерного реактора на быстрых нейтронах (быстрого реактора) с жидкометаллическим теплоносителем, например с жидким натрием, в котором первый контур системы охлаждения размещен целиком внутри основного, бака реактора, т.е. промежуточные теплообменники и насосы первого контура размещены внутри бака реактора (1), (2).

Известно устройство для охлаждения ядерного реактора на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем, например натрием, в котором теплоноситель проходит снизу вверх сквозь топливные пакеты активной зоны, размещенной в основном баке реактора вместе с промежуточными теллообменниками и насосами первого контура, причем теплоноситель из активной зоны поступает в теплообменники, а оттуда — в нижнюю часть основного бака, отделенную от верхней части бака перегородками с дросселями и сифонами, откуда указанный холодный теплоноситель поступает с помощью насосов на вход топливных пакетов названной активной эоны (3).

Однако в этом устройстве имеют место значительные термические напряжения в стенке основного бака быстрого реактора.

Цель изобретения — снижение термических напряжений в стенке основного бака быстрого реактора.

Это достигается тем, что устройство для охлаж1р дения ядерного реактора на быстрых нейтронах содержит дроссели, выполненные в виде системы цилиндрических перегородок, име ющих общую ось с баком реактора и образующих сифон из двух частей, расположенный между пространством с

15 горячим натрием и стенкой основного бака, по крайней мере в его верхней части, причем обе части

1 укаэанного сифона направлены вниз основного бака, а часть, самая близкая к стенке основного бака, выполнена с возможностью питания частью холодного теплоносителя, подводимого ко входу топливных пакетов активной зоны, вторая часть сифона выходит во внутрь бака.

Предпочтительно, чтобы указанный сифон был образован первым рядом цилиндрических перегородок, связанных своей верхней частью со стен575046 ками основного бака, а нижняя часть которых свободна и проникает в нижшою часть бака, и вторым рядом цилиндрических перегородок, расположенных между стенкаьы основного бака и первым рядом перегородок, причем верхняя часть второго ряда открыта, а нижняя часть связана с опорой активной эоны.

Целесообразно, если указанный сифон образован первым рядом цилиндрических перегородок, верхняя часть которых соединена с перекрытием основного бака, а иижняя часть открыта, вторым рядом цилиндрических перегородок, верхняя часть которых расширяется к первому ряду перегородок, а нижнял часть свободна и проникает во внутреннюю часть бака, и третьего ряда цилиндрических перегородок, расположенных между двумя указанными рядами, образуя с ними два кольцевых чространстна,причем верхняя часть третьего ряда перегородок соединена с опорой активной зоны.

Второй ряд перегородок может содержать в своей расширяющейся части каналы,соединенные с сосудом, содержащим газ под давлением, Целесообразно, если сифон образован первым рядом цилиндрических перегородок, ocr симметрии которых является осью симметрии основного бака, причем указанные перегородки имеют н сечении

U — образную форму, открытую к нижней части бака, и вторым рядом цилиндрических перегородок, расположенным между двумя частями пере. городок U — образной формы, образуя два кольцевых пространства внутри указанного первого ряда перегородок, верхняя часть которых открыта, а нижняя соединена с опорой активной зоны.

На фиг. 1 изображен быстрый реактор интегральной конструкции, общий вид; на фиг. 2— конструкция устройства н соответствии с данным изобретением; на фиг, 3 — вариант устройства, в котором сифон не имеет газовой камеры, на фиг,4. вариант устройства, в котором сифон непосредствеп к> при>1<ат к стенке ослонного бака.

Ядерный реактор на быстрых нейтронах содержит бетонированный кожух 1, закрытый верхней плитой 2, содер>кащей несколько вращающихся крышек 3,4. Внутри кожуха 1 размещен основной бак 5 ядерного реактора, внутри которого весь 45 теплоноситель (жидкий металл) первого контура.

Основной бак 5 подвешен непосредственно к плите 2. Активная зона 6 состоит из топгптвных сборок, которые крепятся нижней частью к опоре 7 активной зоны. Эта опора лежит на основании 8, которое опирается на оcrrîârroé бак 5. Внутри бака разме,щены так же насосы 9 первого контура и промежуточные тсплообмснпики 10. Пространство 11, где

1 находится горячий теплоноситель, и пространство 12, где находится холодный теплоноситель, разделены перегородкой 13 или дросселями и сильфонами, образованными цилиндрическими перегородками 14.

Внутри пространства 11 основного бака 5, .о раиичснилого цилишлричсскими перегородками 14 и 13, содержится горячий теллоноситель. Внутри пространства 12 основного бака 5 содержится более холодный теплоноситель. Это пространство называется внутренней частью бака. Основной бак н целом имеет ось симметрии («a чертеже не показана).

Активная зона 6 окружена стенкой 15 и имеет снизу основание 8 активной зоны, которое соединено с основным баком перегородкой 16. Верхняя часть бака, образующая пространство 11 с горячим натрием, ограничена цилиндрической перегородкой

14 и перегородкой 13, имеющей форму усеченного конуса и соединенной со стенкой 15. Собственно охлаждающее устройство состоит из ряда цилиндрических перегородок с общей осью симметрии, являющейся осью основного бака. Первая цилиндрическая перегородка 17 соединена сноей верхней частью с верхней плитой 2 реактора. Вторая перегородка 18, открытая в своей верхней части 19, в нижней части связана с баком 5. Третья перегородка 20 связана своей верхней частью с перегородкой 17 таким образом, что перегородки 17, 18 и

20 образуют сифон с кольцевыми каналами 21 и 22, соединяющимися между собой в верхней части камерой 23, Канал 21 связан непосредственно с опорой 7 и основанием 8 активной зоны. Канал 22 выходит в пространство 12 бака. Наконец, перегородка 14, ограничивающая пространство с горячим теплоносителем, удлиняется перегородкой 24.

Кольцевая камера 23 имеет несколько сквозных каналов 25, равномерно расположенных вдоль.йее.

Эти каналы выходят в центральный сборник 26, снабженный каналом 27, проходящим сквозь пли- ту 2 реактора. В системе каналов 25 и 27 и в сборнике 26 находится гаэ (аргон) под давлением.

Устройство работает следующим образом.

В момент пуска реактора в сборнике 26 и канале 27 собирается аргон под небольшим давлением. Таким образом создается некоторая депрессия н камере 23. Сифон, образованный каналами 21 и 22 и камерой 23, начинает действовать в результате этой депрессии. Сифон питается холодHbIM натрием, поступающим из опоры активной зоны 6 реактора и находящимся под небольшим давлением. С началом действия сифона регулируется количество аргона в канале 27 и сборнике 26 для фиксирования уровня холодного натрия в камере 23 в номинальном режиме работы реактора.

Установлено,что холодный натрий, который находится в кольцевом r:ространстве 28, «P»rrr reHHoM основным баком 5 и перегородкой 17, отделен от горячего натрия, содержащегося в пространстве 11, в два раза большим по толщине слоем холодного натрия, циркулирующего в сифоне (каналы 21 и

22). Холодньй натрий, циркулирующий постоянно в этом сифоне, не нагревается за счет теплового излучения горячего натрия, содержащегося в пространстве 11, то же самое происходит и с натрием, находящимся в кольцевом пространстве 28, которое находится в непосредственном контакте с основным баком реактора 5. Повышение урс:1я холодного натрия в камере 23 под действием Hoftf iitleffHsl уровня горячего натрия в простра:;ctfte 11 ограничено повьппением давления аргона, содержащегося в камере 23, потому что повы:ся .Не уровня холодного натрия уменьшает незаня ый ооьем для постоянного количества аргона, Кроме того, понижение уровня горячего натрия в пространстве 11 приводит к снижению уровня хол3 дггого натрия в камере 23. Это снижение уровня ограничено понижением давления аргона, содер- fo жащегося в камере 23.Таким образом, имеет место саморегулирование уровня натрия в этой камере, Возможны различные варианты исполнения охлаждающего устройства основного бака. Перег1 3одка 17 может не быть связанной непо- t 5 средственно с плитой 2. Она связана с перегородкой

20 полукруглой частью 29 (см. фиг. 3}. В. этом варианте перегородки 17 и 20 не соединяются с крышкой реактора. Чтобы удержать их на месте можно, например, приваривать их к радиальным 28 ребрам 30 и 31, которые в свою очередь привариваются к основному баку 5. На чертеже не показаны каналы. в11ходя1га1е в верхнюю часть сифона через полукруг 31ую часть 29 и обеспечивающие

; —.радиальный вакуум при начале работы сифона. 25

Этот вариант предлагаемого устройства имеет тот же самый принцип действия, что и в описанном выше варианте. Он гораздо проще, но он не обеспечивает регулирования количества газа в верхней ка1лере 23. Эти уровни поддерживаются строго ЗО постоянными за счет относительно небольшого сечения канала между верхней частью 19 перегородки

18 и полукруглой частью 29. Таким образом, устраняется необходимость образования неподвижно-.о верхнего слоя. 35

В другом целесообразном варианте (см. фиг,4) устранена перегородка 17 и функцию этой перегородки выполняет сама стенка основного бака 5, т.е. кольцевое пространство 28. Перегородка 20 соединена верхней частью с основным баком 5. 4о

Таким образом, в верхней части сифона; состоящего из кольцевых каналов 21 и 22, ограниченных цилиндрическими стенками бака 5 и перегородками

19 и 20, образуется камера 23. Холодный натрий поднимается по кольцевому каналу 21 в камеру 23 45 и снова опускается по кольцевому каналу 22 в пространство 12. Вначале регулируют количество аргона, содержащегося в кольцевой камере 23. Как и в первом варианте исполнения уменьшение и увеличение количества аргона, содержащегося в 50 камере 23, позволяет регулировать приблизительно уровень холодного натрия в камере 23 в зависимости от изменения мощности реактора, т.е, в зависимости от изменения уровня горячего натрия в пространстве 11 реактора.: 55

Фор мула изобретения

1. Устройство для охлаждения ядерного реактора на быстрых нейтронах с жидкометаллически м теtl. 10(1ос111сп M, нап 011 ьгс p p 1cll 11113 ь fit tt IM нагриеM, н ко1ором тсп31г111ос111сль пр 1х1 ot T спи 3) вверх сквозь гочливные пакеlbl ак3ннной эоны, размещенной на опоре н основном баке реактора, закрытом сверху перекрытием . 13мес1с с г1ромсжуточными теплообменниками н насосами пер13ог1> контура, причем теппоноситспь нз активной эонл1 поступает в теплообменники, а о3тудд, охпаждснHbIA, — в нижню1о часть основного бака, отнепсннуtt3 от верхней части бака, образующей пространство с горячим теплоносителем, перегородками с дросселями и сифонами, откуда указанный холодный теплоноситепь поступает с помощьк> насосон на вход ioil,lftftHI>lx пакетов названной активной зоны, от ли ч а ю ще е с я тем, что, с целью снижения термических напряжеюгй в стенках octfoBfloto б1ака ядерного реак ырра, указанное устройство содержи г названные дроссе3п», в ь " енные в виде системь1 цилиндрических псрег0pofiof<, . 1 1пщих общую вертикаль31ую ось с баком реактора и о,1разуюпг31х сифон из двух частей, расположенный между пространством с горячим натрием и стенкой основного бака по крайней мере в его верхней части. причем обе часпг указанного сифона направлены вниз основного бака, а часть, самая близкая к стенке основного бака, вьшолнена с возможностью питания частью холодного теплоносителя, подводимого ко входу топливных пакетов.

2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я. тем, что указанный сифон образован первым рядом цилиндрических перегородок, связанных сво .й верхней частью со стенками основного бака, а нижняя часть которых свободна и проникает в нижнюю часть бака, и вторым рядом цилиндрических перегородок, расположенных между стенками основного бака и первым рядом перегородок, причем верхняя часть второго ряда открыта, а нижняя часть связана с опорой активной эоны.

3. Устройство по и. 1, от л ич а юще е ся тем, что указанный сифон образован первым рядом цилиндрических перегородок, верхняя часть которых соединена с перекрытием основного бака, а нижняя часть открыта, вторым рядом цилиндрических перегородок, верхняя часть которых расширяется к первому ряду перегородок, а нижняя часть свободна и проникает во внутреннюю часть бака, и третьего ряда 1гилиндрических перегородок, расположенных между двумя укаэанными рядами, образуя с ними два кольцевых пространства, причем верхняя часть третьего ряда перегородок соединена с опорой активной зоны.

4. Устройство по пп. 2 и 3, о т л и ч а ю пь е е с я тем, что вгорой ряд перегородок содержит в своей расгпиряю1дейся части каналы, соединенные с сосудом, содержа 1цпм газ под давлением.

5. Устройство пои. 1, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что сифон образован первым рядом ци3вгндрических церегopOTIoK, ocb симметрии которых является осью симметрии основного бака, причем ука575046 занные перегородки имеют в сечении Π— образную форму, открытую к нижней части бака, и вторым рядом цилиндрических перегородок, расположенным между двумя частями перегородок

U — образной формы, образуя два кольцевых пространства внутри указанного первого ряда перегородок, верхняя часть которых открыта, а нижняя соединена с опорой активной зоны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Франции N4 2036738, кл, G 21 С 15/00, опублик. 1970.

2. Патент Франции Р 2133530, кл. G 21 С! 5/00, опублик. 1972.

3. Патент Франции М 2077444, кл. G 21 С 15/00, опубли к. 1971.

575046

Составитель А. Шмелев

Техред О. Луговая

Редактор Е. Дайч

Корректор С. Шекмар

Заказ 2787/700

Тираж 558 Подпн сное

ЦНИИПИ Государственного комизега Совета Министров СССР по делам изобретениИ и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4