ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА КОРПУСА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Российский патент 2006 года по МПК G21C11/08 

Область техники.

Изобретение относится к ядерным паропроизводящим установкам (ЯППУ) с преимущественным использованием в качестве теплоносителя первого контура жидкометаллического теплоносителя (ЖМТ).

Уровень техники.

Известна конструкция внутрикорпусной тепловой защиты, состоящая из цилиндрических стальных обечаек, расположенных вокруг активной зоны. A.M.Головизнин, В.А.Кузнецов и др. «Судовые ядерные энергетические установки», Москва: изд. «Атомиздат», 1976, стр.98, рис.3.6., где показана моноблочная ППУ типа BPWR, в которой между активной зоной и корпусом реактора расположена тепловая защита, состоящая также из цилиндрических обечаек, образующих тепловой экран. Назначение упомянутого экрана состоит в уменьшении γ-излучения и флюенса нейтронов на корпус реактора, уменьшении возможности нейтронного охрупчивания корпуса, так как при больших флюенсах 10²¹-10²² Н/см² материал становится хрупким, в значительной мере теряет пластические свойства и возможно хрупкое разрушение под действием силовых нагрузок.

Кроме того, назначение данного теплового экрана состоит в уменьшении радиационных тепловыделений в стенке корпуса, теплоперепада, а следовательно, и температурных напряжений. Это способствует повышению надежности работы корпуса реактора.

К недостаткам данной конструкции относится невозможность извлечения и замены экранов, так как они набирают большой флюенс нейтронов и при определенных условиях сами могут подвергаться хрупкому разрушению.

Предпочтительнее является тепловая защита корпуса в моноблочной ядерной паропроизводящей установке (журнал «Атомная энергия», 2001, том 91, выпуск 6, стр.415, рис.1), в которой кольцевой тепловой экран, окружающий активную зону, заключен в цилиндрическую обечайку, являющуюся корзиной активной зоны, которая, в свою очередь, закреплена на верхнем фланце корпуса реактора и при необходимости может быть извлечена вместе с вышеупомянутым экраном.

Недостатком этой конструкции являются возможное расклинивание тепловыделяющих сборок при их достаточно плотной упаковке в результате распухания твэлов и упоре последних в стальной тепловой экран, окружающий активную зону, а также трудности, связанные с извлечением тепловыделяющих сборок при перегрузке. Кроме того, недостатком этой конструкции является неразборность извлеченного радиоактивного экрана при утилизации отработавших реакторных конструкций, т.е. необходимость дистанционной разрезки экрана с помощью манипуляторов.

Данная конструкция тепловой защиты в моноблочной ЯППУ является наиболее близким техническим решением из известных и принята за прототип.

Раскрытие изобретения.

Задачей изобретения является создание разборной конструкции тепловой защиты.

Техническим результатом изобретения является предотвращение заклинивания тепловыделяющих сборок при перегрузке, а также повышение технологичности при разборке тепловой защиты во время утилизации.

Это достигается тем, что кольцевая конструкция теплового экрана состоит из блоков, каждый из которых набран из стальных листов, соединенных между собой. Форма и размеры блоков определяются очертанием шестигранных тепловыделяющих сборок активной зоны, к которым блок примыкает по внутренней стороне, а по наружной - определяются обечайкой корзины активной зоны. На боковых сторонах блока имеются прямоугольные канавки на всю высоту блока, а на боковой поверхности соседнего блока - соответствующие по форме выступы. В нижней части каждый блок имеет цанговый наконечник, входящий в соответствующее фасонное отверстие в опорной плите корзины и удерживающий блок от всплытия при работе. В верхней части каждый блок имеет по наружной стороне цилиндрическую проточку, в которую вставляется распорный элемент. Распорный элемент в верхней своей части имеет гибкую пластину, конец которой снабжен выступом. Установленная в реактор пробка прижимает все распорные элементы, переводя их в нижнее положение, благодаря чему блоки в кольцевой конструкции теплового экрана фиксируются от перемещений в радиальном направлении. Каждый блок в верхней своей части имеет отверстие под байонетный захват.

Краткое описание чертежей.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

Фиг.1 - продольный разрез тепловой защиты;

Фиг.2 - поперечный разрез тепловой защиты;

Фиг.3 - узел В фиг.1.

Тепловая защита корпуса реактора состоит из обечайки корзины активной зоны 1, опорной плиты корзины 2, блоков теплового экрана 3, снабженных цангами 4 и байонетными отверстиями 5, распорных элементов 6. Прижим распорных элементов осуществляется пробкой реактора 7.

Осуществление изобретения.

Предложенное устройство теплового экрана в собранном виде имеет кольцевую форму и разбито в плане на блоки, стыкующиеся между собой при помощи выступов и соответствующих впадин. Каждый блок набран из стальных пластин, скрепленных в нижней и верхней частях, и занимает пространство между тепловыделяющими сборками и обечайкой корзины активной зоны. В нижней части каждый блок крепится к опорной плите корзины с помощью цангового захвата. В верхней части каждый блок имеет цилиндрическую проточку, в которую вставлен распорный элемент. В рабочем положении каждый распорный элемент прижат и зафиксирован пробкой. При извлечении пробки (в случае перегрузки активной зоны) распорные элементы, цепляясь своим выступом за выступ в проточке пробки, выходят из контакта с блоками и создают возможность за счет образовавшегося зазора осуществить их радиальную подвижку до упора в обечайку корзины, тем самым обеспечивая извлечение каждой тепловыделяющей сборки.

Тепловая защита корпуса ядерного реактора предназначена для использования в ядерных паропроизводящих установках (ЯППУ). Тепловая защита содержит кольцевой экран. Последний состоит из отдельных блоков. Блоки состыкованы между собой при помощи выступов и впадин и снабжены в нижней части цанговым захватом. В верхней части блоки снабжены байонетными отверстиями и цилиндрическими проточками с размещенными в них распорными элементами. Распорные элементы обеспечивают возможность фиксации упомянутых блоков в кольцевой конструкции теплового экрана или радиальный зазор между блоками и тепловыделяющими сборками. Обеспечивается повышение технологичности при разборке тепловой защиты во время утилизации. 3 ил.

Тепловая защита корпуса реактора, содержащая обечайку корзины активной зоны, опорную плиту, кольцевой тепловой экран, отличающаяся тем, что кольцевой тепловой экран состоит из отдельных блоков, состыкованных между собой при помощи выступов и впадин и снабженных в нижней части цанговым захватом, а в верхней - байонетными отверстиями и цилиндрическими проточками с размещенными в них распорными элементами, обеспечивающими возможность фиксации упомянутых блоков в кольцевой конструкции теплового экрана или радиальный зазор между блоками и тепловыделяющими сборками.