Ядерный реактор на быстрых нейтронах

Ядерный реактор на быстрых нейтронах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (»l597351

ИЗОБРЕТЕН Ия

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 06.03.74 (21) 2007030/18-25 (51) М. Кл. (23) Приоритет - (32) 07.03.73 (31) 7308075 (33) Франция (43) Опубликовано05.03.78.Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 23 ol т8

621 С 1/02

Государственный камнтет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.039..5(088.8) Иностранцы

Жан-Мари Берниопь (Франция) и Сабино Галло (Италия) (72) Авторы изобретения

11ностранная фирма

Коммиссариат а л Энержи Атомик, (Франция) (71) Заявитель (54) ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР НА БЫСТРЫХ

НЕЙТРОНА Х

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано для усовершенствования конструкции ядерного реактора на быстрых нейтронах, охлаждаемого жидким металлом, например натрием, в так называемой баковой компоновке.

Известен ядерный реактор на быстрых нейтронах с баковой компоновкой оборудования первого контура (1), (2).

Известен также ядерный реактор на быстрых нейтронах (3) охлаждаемый жидким 10 металлом, например натрием, содержаший вертикально расположенный основной бак, в котором размешен внутренний бак, содержагций активную зону, расположечную на горизонтально; настиле, соединенном со стенкой основного бака коническим звеном, и обеспечиваюший разделение горячего жидкого металла, выходяшего из активной зоны, и холодного жидкого металла, выходящего из теплообменников, размешенных внутри основного бака вместе с насосами для прокачки жидкого металла.

Недостатком известной конструкции является неустойчивость термогидравлического режима течения натрия внутри основного бака для реакторов очень большой мощности (lOOO Мвт и выше), что приводит к нежелательным термически напряжениям в стенг ax бака, к снижению надежности установки.

Цель изобретения — повышение надежности установки путем снижения температуры стенок основного бака.

Указанная цель достигается тем, что верхняя часть боковой стенки внутреннего бака расположена ниже верхнего края активной зоны и выше уровня выхода из теплообменников, а наружный край боковой стенки отогнут книзу и соедиисll непосредственно с основным баком.

Кроме того, стенка основного бака содержит по меньшей мере одну перегородку, образующую между стенкой и персгородкой пространство для цирк ляции восходящего потока жидкого металла, выходяшсго из теплообменников, а также содсржит контр-перегородку, ol раничиваюшую с указа иной перегородкой кольцевое пространс -Bo для циркуляции нисходящего потока жидкого металла перед смешснием его с массой охлажденного жидкого металла.

Кроме того, наружный край боковой стенки внутреннего бака соединен с коническим звеном вблизи его соединения со стенкой основной камеры.

597351

55

Кроме того, наружный край ooKoI)QH стенки внутреннего бака соединен со стенкой контрперегородки.

На фиг. 1 схематически изображен ядерный реактор на быстрых нейтронах с внутренним баком, в продольном разрезе; на фиг. 2 — разрез Л вЂ” Л (риг, 1; на фиг. 3 >1зображен главный вид и частичный разрез одного варна>гга конструкции расс,>атриваемого внутреннего бака.

На фиг. 1 схематически представлен ядерный реактор на быстрых нейтронах компоновки, содержа щий I) IIOIIIIIIolo конструкцию 1 с толстыми бетонными стенками, ограничиваюп(ук> внугреIIIIK)!o полость болыпих размеров, н которой сх онтирован металлический бак из стали, названный основным баком и предll3зн31енный l,.1я раз;>ещения и поддержки акт:!иной 30! . i >(3K Oj)«, и T3K?Ke об bE .ëi 3 ?KH. IKOI натри>1,:>б)(сll чивающего охлаждение. Этот основной . с 13ружи окружеH вторым 113р3;1лельным 1. >аксиальным баком-кожухом 3, образующим защитную полость в случае разрыва или аварии основного бака, которые могут возникнуть в процессе работы. Баки 2 и 3 подвешены за Нх в pxHIolo часть к массивной плите 4. В этой плите 4 размещены пробки 5, 6 и 7, которые могут осуществлять относительное вращение по отношению друг к другу, что обеспечивает доступ через загрузочные устройства к активной зоне реактора. B плите 4 предусмотрены вертикальные проходы, как например 8 и 9, для монтажа в этой плите теплообменников 10 и насосов для циркуляци,.( (металла) 11; на фиг. 1 дается пример ра" мещения каждого из указанных устройст>з, рас1голожсн ных в диаметрально противополож и ых участках; число этих тсплообменников и насосов может быть какое угодно, оно устанавливается в зависимости от рабочих характеристик реактора.

В предпочтительном варианте насосы и обменники распределяются через равные промежутки вокруг вертикальной оси основного бака 2, каждый насос может, например, соответствовать одному или двум соседним тсплообменникам.

Внутри бака 2 располагается активная зона 12 реактора, содержа(цая центральную часть 13 с ядерным топливом, окруженнук) экраном 14 из воспроизводящего материала, например природного урана.

Нейтронная защита 15 располагается по стенкам активного участка вокруг активной зоны.

Активная зона 12 находится внутри емкости 16, называемой внутренним баком. Коллектор 17 размещен на основании 18. Са>1» основание соединено на конце с коническим звеном 19, внешний край которого сопряжен с точкой соединения 20 на боковой стенке основного бака 2, которая поддерживает таким образом посредством этого звена и основания активную зону 12 и внутренний бак 16.

Внутренний бак 16 представляет собой тело вращения вокруг вертикальной оси, общей для основного бака 2 и активной зоны 12, и имеет горизонтальное дн» 21, образующее верхнюю часть коллектора 17 и боковую стсн10

30 з5

-:у 22, lip(>,ц>лжаю>цуюся наклонным высту,1ом 23. Э1»т высгуп боковой стенки оканчин«>ется повернуты vl концом 24, параллельным оок»вой стснкс 22, и подсоединяется к точке сосдинения 20 конического звена 19 и основного бака 2.

Наклонный выступ 23 боковой стенки внутреннего бака 16 содержит, кроме всего прочего, справа от теплообменников 10 и насосов 1, отверстия для прохода этих компонентов, часть которых находится во внутреннем баке, а верхняя часть находится на ней.

В связи с этим, выступ 23 имеет для каждого теплообменника 10 отверстие, отграничиваемое вертикальным воротником 25, способным взаимодействовать с патрубком 26, сопряженным с корпусом соответствующего теплообменника; эти элементы 25 и 26 составляют вместс герметичное покрытие, в котором может поддерживаться давление соответствующего нейтрального газа. Наклонный выступ 23 соединен с вертикальными цилиндрическими(трубчатыми) кожухами 27 справа от расположения корпусов насосов для циркуляции (металла) 11.

Внутренний бак 16 отграгп>чивает внутри основного бака два независимых пространства, одно из которых 28 заключает активную зону, собирающую горячий натрий на выходе из него; второе 29 находится под внутренним баком 16, между этой камерой и дном основноIo бака 2, образуя сборник для холодного натрия. >сля того, чтобы попасть из одного пространства в другое, горячий натрий из пространства 28 проходит через теплообменники 10, затем на выходе из них отводится в пространство 29,где он свободно распространяется перед тем как быть откаченным насосами 11 и затем отсылается в трубопроводы циркуляции 30, далее собирается в подушке 7 для нового прохождения через активную зону.

Боковая стенка основного бака 2 постоянно охлаждается частью холодного натрия, взятого из пространства 29 и циркулирующего за перегородкой, ограниченной первым покрытиеxi

31, располагающимся параллельно этой стенке. Эта перегородка (покрытие) 31 отделена контр-перегородкой 32, что позволяет холодному натрию, предназначенному для охлаждеIIHR, совершать двойной путь вблизи от стенки: перегородки 31 и 32 отграничивают между собой и баком узкое кольцевое пространство 33.

В предпочтительном варианте это пространство наполняется xo(iîlíl.!xl натрием через входные отверстия 34. 35, предусмотренные в нижней конечности края 24 выступа 23 под коническим звеном 19; натрий выходит, после прохождения между перегородками, через отверстие 36, так?ке предусмотренное в крае 24, но находя(несся на конечной части перегородки 32. На фиг. 2 представлены некоторые

;Ið> ãHå основныс элементы реактора, в частiIncili топливные пакеты 37, составляющие активную зону 12 с активной частью 13 11 экраHoxi 14. Эти пакеты 37 могут перегружаться посредством псрегрузо«!ного устройства 38, смонтированного сквозь вращающиеся llpo(>r ки ), 6 и 7; Hx»тносительныс вращения позволяют приводить нижнюю часть перегрузочного

597351 устройства, имеющего захватные устройства 39 над любым пакетом в активной зоне и экране. Оно захватывает нужный пакет и затем кладет в приемный ковш 40.

Последний может перемещаться посредством соответствующей системы тяг вдоль отгрузочной рампы 41, которая выходит к машине 42 для перегрузки, покрытой защитным кожухом; машина 42 располагается вне полости 1, на верху закрывающей плиты 4; машина 42 осуществляет перемещение топливных iQ пакетов из активной зоны к зоне складирования 43.

В другом варианте конструирования выступа стенки внутреннего бака на фиг. 3 показано основание 18, несущее активную зону посредством коллектора 17; однако в этом случае связующее звено основания со стенками основного бака 2 не соединяется с повернутым концом 24 выступа 23, а через звено 44 опирается на дно бака 2 справа от накладки 45 для усиления.

В этом варианте повернутый конец 24 выступа соединен прямо с нижней конечностью контр-перегородки 32; выход холодного натрия, циркулируюгцего между перегородкой 31 и боковой стенкой основного бака 2, осуществляется на уровне конца звена 44, через проходные отверстия 46; выход этого натрия за пределы контр-перегородки 32 осуществляется через отверстия 47, устроенные под отдельным соединением, находящимся между повернутым краем 24 выступа и внешней поверхностью контр-перегородки 32. зю

Формула изобретения

1. Ядерный реактор на быстрых нейтронах, охлаждаемый жидким металлом, например натрием, содержащий вертикально расположенный основной бак, в котором размещен внутренний бак, включаюгций активную зону, р«сположенную на горизонтальном настиле, соединенном со стенкой основного бака коническим звеном, обеспечивающие разделение горячего жидкого металла, выходящего из активной зоны, и холодного жидкого металла, выходящего из теплообменников, размещенных внутри основного бака вместе с насосами для прокачки жидкого металла, orëè÷àþè èéñÿ тем, что, с целью повышения надежности установки путем снижения температуры стенок основного бака, верхняя часть боковой стенки внутреннего бака расположена ниже верхнего края активной зоны и выше уровня выхода из теплообменников, а наружный край боковой стенки отогнут книзу и соединен непосредственно с основным баком.

2. Реактор по и. 1, от.гичающийся тем, что стенка Основного бака содержит по меньшей мере. Одну перегородку. Ойр«зующ ю со степкой пространство лля циркуляции восходящего потока жидкого металла, выходящего из теплообмепников, а также содержит контр-перегородку. ограничивающую с указанной перегородкой кольцевое пространство для циркуляции HHcxo1ÿùåãо потока жидкого металла перед смешением его с массой охлажденного жидкого мет«лла.

3. Реактор iio il. 1, огличающиися тем, что наружный край боковой стенки внутреннего бака соединен с коническим звеном вблизи его соединения со стенкой основной камеры.

4. Реактор по п 2. or.ø (àþùийся тем. что наружный край боковой стенки внутреннего бака соединен со стенкой кОнтр-перегОрОдки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Багдасаров IO. E. и др. Технические проблемы реакторов на быстрых нейтрон«х. М., Лтомиздат, 19б9, с. 27.

2. Кр«меров А. Я. Вопросы конструирования ядерных реакторов. М., Лтомиздат, 1971, с. 33.

3. 3«явка Франции ¹ 2077444, G 21 С 1, 00, 1971, по которой принято положительное решение о выдаче «вторского свидетельства.

59735!

ЦНИИПИ Государс-венного комитета Совета Мннистров СССР п«делам из«бретении и открыний

1 !3035, Москва, )К-35, Ратшскан наб., л. 4/5

Филиал Illll! «Нагснт», г. Ужгор«д, ул Проектная, 4

Редактор О. Иванова

Заказ 749/2

Составитель А. Шмелев

Техред О. Луговая Корректор Н. Яцемирская

Тираж 564 Подписное