ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР Российский патент 1994 года по МПК G21C15/02 

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в ядерных корпусных реакторах специального назначения, а именно в реакторах, в которых максимум энерговыделения наблюдается в периферийной части активной зоны (а.з.).

Кроме того, изобретение может быть использовано в кожухотрубных теплообменниках, а также в химической промышленности.

Известен ядерный реактор [1], содержащий корпус, в котором с зазором установлены обечайка с активной зоной, коаксиальный боковой спускной и центральный отводящий каналы, сообщенные между собой в нижней части поворотной камерой, которая снабжена конической обечайкой.

Недостатками известного решения являются относительно низкие безопасность и мощность реактора из-за ограниченной возможности управления потоком теплоносителя на входе в активную зону.

Указанный недостаток обусловлен тем, что в рассмотренной конструкции поворотной камеры обеспечивается только некоторое фиксированное распределение расхода теплоносителя по сечению а.з., которое характеризуется относительно низкими значениями расхода теплоносителя в периферийной части активной зоны, что в ряде случаев не компенсирует фактическую тепловую неравномерность, присущую энерговыделению в активной зоне. Эти завалы расхода связаны с наличием интенсивных вихревых зон на входе в камеру.

Наиболее близким по технической сути к заявленному решению является ядерный реактор [2], содержащий корпус, внутри которого с зазором установлены активная зона и окружающая ее обечайка, кольцевую вставку, верхний конец которой примыкает к нижнему торцу обечайки, а нижний торец установлен с зазором по отношению к днищу, коаксиальный боковой опускной и центральный отводящий каналы, сообщенные между собой поворотной камерой, на днище которой внутри кольцевой вставки с зазором по отношению к ней без касания входной части активной зоны установлен вытеснитель.

Недостатком известного решения является выполнение кольцевой вставки в виде усеченного конуса, что приводит к образованию вихревых зон на внутренней поверхности вставки. Кроме того, форма выполнения вытеснителя в известном решении не позволяет повысить массовый расход теплоносителя именно в периферийной части активной зоны, а также способствует образованию вихревых зон на входе в поворотную камеру и повышению гидравлического сопротивления поворотной камеры.

Целью изобретения является повышение безопасности и мощности реактора путем обеспечения необходимого закона распределения расхода теплоносителя по сечению активной зоны реактора.

Для достижения цели предложено вытеснитель выполнить в виде цилиндра с крышкой, а кольцевую вставку выполнить цилиндрической.

На чертеже изображен ядерный реактор корпусного типа, продольное осевое сечение.

Ядерный реактор содержит цилиндрический корпус 1, кольцевой опускной канал 2, поворотную камеру 3, активную зону 4, окруженную обечайкой 5, и отводящий канал 6. Поворотная камера 3 снабжена цилиндрической вставкой 7, верхний торец которой примыкает к нижнему торцу обечайки 5, а нижний торец установлен с зазором по отношению к днищу 8 и имеет расположенный на днище 8 цилиндрический вытеснитель 9, верхняя часть которого ограничена крышкой 10 и установлена с зазором 11 внутри цилиндрической вставки 7 и не касается входной части активной зоны 4.

Ядерный реактор работает следующим образом.

Теплоноситель поступает в опускной канал 2 между корпусом и обечайкой 5, попадает в поворотную камеру 3, устремляется к вытеснителю 9, изменяет направление движения, проходит через кольцевой зазор 11 между вставкой 7 и цилиндрической частью вытеснителя 9. Такая схема подачи теплоносителя не создает условий для возникновения вихревых зон на входе в активную зону. Далее поток по нормали падает на периферийную часть активной зоны 4. Одна часть его проходит в каналы активной зоны 4, а другая после поворота движется к центру поворотной камеры 3 в зазоре 12 между активной зоной 4 и крышкой 10 вытеснителя 9, распределяясь по системе каналов, образованных тепловыделяющими элементами активной зоны 4. Из активной зоны 4 поток попадает в отводящий канал 6 и выходит из реактора.

Положительный эффект при использовании данного устройства достигается за счет того, что ликвидируются вихревые зоны на входе в камеру и обеспечивается при этом заданное распределение расхода теплоносителя по сечению активной зоны, позволяющее компенсировать тепловую неравномерность в последней.

Использование: в ядерных реакторах специального назначения, а именно в реакторах, в которых максимум энерговыделения наблюдается в периферийной части активной зоны, а также в кожухотрубных теплообменниках. Сущность: ядерный реактор корпусного типа состоит из корпуса, внутри которого с зазором установлена активная зона и окружающая ее обечайка, и коаксиальных бокового опускного и центрального отводящего каналов, сообщенных между собой в нижней части поворотной камерой. На днище поворотной камеры расположен вытеснитель. Поворотная камера снабжена цилиндрической направляющей вставкой, верхний торец которой примыкает к нижнему торцу обечайки, а нижний торец установлен с зазором по отношению к днищу. Вытеснитель выполнен в виде цилиндра, верхняя часть которого ограничена крышкой, и установлен с зазором внутри цилиндрической вставки без касания входной части активной зоны. 1 ил.

ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР, содержащий корпус, внутри которого с зазором установлены активная зона и окружающая ее обечайка, кольцевую вставку, верхний торец которой примыкает к нижнему торцу обечайки, а нижний торец установлен с зазором по отношению к днищу, коаксиальные боковой опускной и центральный отводящий каналы, сообщенные между собой поворотной камерой, на днище которой внутри кольцевой вставки с зазором по отношению к ней и без касания входной части активной зоны установлен вытеснитель, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности и мощности реактора путем обеспечения необходимого закона распределения теплоносителя по сечению активной зоны, вытеснитель выполнен в виде цилиндра с крышкой, а кольцевая вставка выполнена цилиндрической.