ВОДО-ВОДЯНОЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР Российский патент 2015 года по МПК G21C15/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к водо-водяному ядерному реактору.

Уровень техники

В общеизвестном традиционном водо-водяном реакторе, описанном, например, в публикации выложенной заявки на патент Японии №08-62372 (документ D1), теплоноситель поступает в находящийся под высоким давлением корпус реактора через входные патрубки и проходит вниз в опускную камеру реактора, которая представляет собой кольцевой канал, образованный между внутренней поверхностью корпуса реактора высокого давления и внешней поверхностью корзины активной зоны реактора. Теплоноситель, который достиг нижнего конца опускной камеры, проходит через вход нижней камеры, затем изменяет направление движения в нижней камере на восходящее, проходит через большое количество отверстий, направляющих поток снизу вверх, и достигает активной зоны реактора, в которой установлены тепловыделяющие сборки. По мере прохождения теплоносителя вверх в активной зоне его температура повышается, далее теплоноситель проходит через верхнюю камеру и выходит из водо-водяного реактора через выпускные патрубки. Теплоноситель, отведенный из водо-водяного реактора через выпускные патрубки, направляется в парогенератор.

Путь движения потока от входного патрубка к активной зоне реактора спроектирован так, чтобы в максимальной степени исключить фактор, который вызывает возникновение вихря или столкновения потока, и тем самым сделать расход теплоносителя, поступающего в каждую тепловыделяющую сборку, устойчиво равномерно распределенным. По этой причине в нижней камере устанавливают, например, дискообразную плиту для подавления вихря.

Течение теплоносителя будет описано далее со ссылкой на фиг.11, которая иллюстрирует участок вокруг входа нижней камеры в известном традиционном водо-водяном реакторе. На указанной фиг.11 представлен частичный вид в вертикальном разрезе, показывающий только левую сторону вертикального разреза нижней части находящегося под высоким давлением корпуса обычного водо-водяного реактора.

Поток 21 теплоносителя, протекающий вниз в опускной камере 14 реактора, проходит через вход 15 нижней камеры и втекает в нижнюю камеру 16. Уменьшение ширины входа 15 в нижнюю камеру 16 приводит к повышению скорости теплоносителя, втекающего в нижнюю камеру 16, что приводит к увеличению инерционности потока. Обладая повышенной инерционностью, протекающий в нижней камере 16 в боковом направлении высокоскоростной поток 22 сначала опускается вниз вдоль внутренней поверхности стенки нижнего участка 81, образующего нижнюю камеру 16 корпуса реактора, находящегося под высоким давлением, а затем поток направляется к центру низа активной зоны, как это показано на фиг.11. Такой характер течения потока приводит к тому, что расход распределяемого теплоносителя, проходящего вверх через нижнюю опорную плиту 17 активной зоны, увеличивается в центральной части 23. То есть из всех тепловыделяющих сборок, размещенных выше нижней опорной плиты 17 активной зоны, тепловыделяющие сборки, расположенные вблизи центра, имеют тенденцию воспринимать больший расход теплоносителя по сравнению со сборками, расположенными на периферийном участке.

Для уменьшения неравномерности распределения расхода теплоносителя в активной зоне реактора может быть установлена цилиндрическая проницаемая перегородка 31, содержащая большое количество отверстий 83 для втекающего потока (радиально направленные сквозные отверстия), установленная на входе 15 в нижнюю камеру, как показано на фиг.12. Цилиндрическую проницаемую перегородку 31 обычно прикрепляют к нижнему участку 81 находящегося под давлением корпуса реактора с помощью опорного элемента 33. Хотя между нижней опорной плитой 17 активной зоны реактора и цилиндрической проницаемой перегородкой 31 существует небольшой зазор 32, верхний угловой участок 43 входа зазора 32 и нижний угловой участок 44 находятся на одном уровне в радиальном направлении относительно друг друга, так что ступенька между этими угловыми участками не образуется.

В том случае, если установлена указанная цилиндрическая проницаемая перегородка 31, поток 21, протекающий в опускной камере 14 вниз, на входе 15 в нижнюю камеру поворачивает внутрь в радиальном направлении, проходит через отверстия 83 для втекающего потока, выполненные в цилиндрической проницаемой перегородке 31, и поступает в нижнюю камеру 16 в виде протекающего в радиальном направлении потока 41. При прохождении сквозь отверстия 83 для втекания потока, имеющиеся в цилиндрической проницаемой перегородке 31, поток растекается и движется в горизонтальном направлении в непосредственной близости от нижней опорной плиты 17 активной зоны, так что устремление потока 22 в направлении центральной части 23, как показано на фиг.11, становится затруднительным, что препятствует увеличению расхода теплоносителя, подаваемого к тепловыделяющим сборкам, находящимся вблизи центрального участка.

Раскрытие изобретения

Задачи, решаемые настоящим изобретением

Как показано на фиг.12, поток 42, вытекающий из верхних отверстий 83 для втекающего потока в вышеупомянутой известной цилиндрической проницаемой перегородке 31, проходит в поперечном направлении в непосредственной близости от нижних концов отверстия 80 для восходящего потока, расположенных на периферийном участке 24 нижней опорной плиты 17 активной зоны реактора. В этом случае к нижним концам отверстий 80 для восходящего потока, расположенным на периферийном участке 24, за счет эффекта Вентури прикладывается всасывающее усилие. Более конкретно, создается усилие, которое приводит к перемещению вниз текучей среды в отверстиях 80 для восходящего течения. Как отмечено выше, недостаток известной цилиндрической проницаемой перегородки 31 заключается в том, что она снижает расход теплоносителя, подаваемого к тепловыделяющим сборкам, расположенным на периферийном участке.

Настоящее изобретение создано для решения вышеуказанной проблемы, и задача изобретения заключается в уменьшении в водо-водяном реакторе неравномерности распределения расхода хладагента, подаваемого к тепловыделяющим сборкам, в радиальном направлении.

Для решения поставленной задачи в соответствии с воплощением одного аспекта настоящего изобретения предлагается водо-водяной реактор, содержащий: цилиндрический корпус реактора под давлением, ось которого проходит в вертикальном направлении, при этом корпус реактора под давлением содержит нижнюю часть, выступающую вниз, и входной патрубок, присоединенный к боковой поверхности корпуса; цилиндрическую корзину активной зоны реактора, установленную в корпусе реактора под давлением так, чтобы образовать кольцевую опускную камеру между указанной корзиной активной зоны и внутренней поверхностью корпуса реактора под давлением; активную зону, находящуюся в корзине активной зоны; нижнюю опорную плиту активной зоны реактора, установленную ниже активной зоны так, что она проходит в горизонтальном направлении поперек нижней части корзины активной зоны и имеет большое количество отверстий для восходящего потока; и цилиндрическую проницаемую перегородку, размещенную в качестве разделительной перегородки, контактирующей с нижним участком корпуса, между нижней камерой и нижним участком опускной камеры и имеющую большое количество отверстий для втекающего потока, каждое из которых служит каналом для перемещения потока из нижней части опускной камеры в нижнюю камеру, при этом, по меньшей мере, некоторые из отверстий для втекающего потока со стороны, на которой они выходят в нижнюю камеру, выполнены с наклоном, по меньшей мере, вверх в направлении нижней камеры.

В соответствии с воплощением другого аспекта настоящего изобретения предлагается водо-водяной реактор, содержащий: цилиндрический корпус реактора под давлением, ось которого проходит в вертикальном направлении, при этом корпус реактора под давлением содержит нижнюю часть, выступающую вниз, и входной патрубок, присоединенный к боковой поверхности корпуса; цилиндрическую корзину активной зоны реактора, установленную в корпусе реактора под давлением так, чтобы образовать кольцевую опускную камеру между указанной корзиной активной зоны и внутренней поверхностью корпуса реактора под давлением; активную зону, находящуюся в корзине активной зоны; нижнюю опорную плиту активной зоны реактора, установленную ниже активной зоны так, что она проходит в горизонтальном направлении поперек нижней части корзины активной зоны и имеет большое количество отверстий для восходящего потока; и цилиндрическую проницаемую перегородку, размещенную в качестве разделительной перегородки, контактирующей с нижним участком корпуса, между нижней камерой и нижним участком опускной камеры и имеющую большое количество отверстий для втекающего потока, каждое из которых служит каналом для перемещения потока из нижней части опускной камеры в нижнюю камеру, при этом цилиндрическая проницаемая перегородка выполнена со ступенькой, выступающей в направлении опускной камеры и проходящей в направлении периферии.

Согласно воплощению еще одного аспекта настоящего изобретения предлагается водо-водяной реактор, содержащий: цилиндрический корпус реактора под давлением, ось которого проходит в вертикальном направлении, при этом корпус реактора под давлением содержит нижнюю часть, выступающую вниз, и входной патрубок, присоединенный к боковой поверхности корпуса; цилиндрическую корзину активной зоны реактора, установленную в корпусе реактора под давлением так, чтобы образовать кольцевую опускную камеру между указанной корзиной активной зоны и внутренней поверхностью корпуса реактора под давлением; активную зону, находящуюся в корзине активной зоны; нижнюю опорную плиту активной зоны реактора, установленную ниже активной зоны так, что она проходит в горизонтальном направлении поперек нижней части корзины активной зоны и имеет большое количество отверстий для восходящего потока; и цилиндрическую проницаемую перегородку, размещенную в качестве разделительной перегородки, контактирующей с нижним участком корпуса, между нижней камерой и нижним участком опускной камеры и имеющую большое количество отверстий для втекающего потока, каждое из которых служит каналом для перемещения потока из нижней части опускной камеры в нижнюю камеру, при этом в горизонтальном направлении проходит кольцевой зазор так, что он служит каналом для прохождения потока из нижней части опускной камеры в нижнюю камеру, образованным между нижней опорной плитой активной зоны и верхним торцевым участком цилиндрической проницаемой перегородки, и, по меньшей мере, боковая поверхность зазора со стороны нижней камеры имеет наклон вверх в сторону нижней камеры.

Согласно воплощению другого аспекта настоящего изобретения предлагается водо-водяной реактор, содержащий: цилиндрический корпус реактора под давлением, ось которого проходит в вертикальном направлении, при этом корпус реактора под давлением содержит нижнюю часть, выступающую вниз, и входной патрубок, присоединенный к боковой поверхности корпуса; цилиндрическую корзину активной зоны реактора, установленную в корпусе реактора под давлением так, чтобы образовать кольцевую опускную камеру между указанной корзиной активной зоны и внутренней поверхностью корпуса реактора под давлением; активную зону, находящуюся в корзине активной зоны; нижнюю опорную плиту активной зоны реактора, установленную ниже активной зоны так, что она проходит в горизонтальном направлении поперек нижней части корзины активной зоны и имеет большое количество отверстий для восходящего потока; и цилиндрическую проницаемую перегородку, размещенную в качестве разделительной перегородки, контактирующей с нижним участком корпуса, между нижней камерой и нижним участком опускной камеры и имеющую большое количество отверстий для втекающего потока, каждое из которых служит каналом для перемещения потока из нижней части опускной камеры в нижнюю камеру, и при этом в горизонтальном направлении проходит кольцевой зазор так, что он служит каналом прохождения потока из нижней части опускной камеры в нижнюю камеру, и он образован между нижней опорной плитой активной зоны и верхним концевым участком цилиндрической проницаемой перегородки, и внешняя периферия верхнего концевого участка цилиндрической проницаемой перегородки выступает наружу относительно внешней периферии нижнего концевого участка нижней опорной плиты активной зоны.

Преимущества изобретения

В соответствии с настоящим изобретением в водо-водяном реакторе становится возможным уменьшить неравномерность распределения расхода хладагента, подаваемого к тепловыделяющим сборкам, в радиальном направлении.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - частичный вид в вертикальном разрезе, показывающий только левую сторону вертикального разреза нижней части находящегося под высоким давлением корпуса водо-водяного реактора, соответствующего первому воплощению.

Фиг.2 - вид в вертикальном разрезе, показывающий внутреннюю часть корпуса реактора под давлением первого воплощения водо-водяного реактора в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.3 - увеличенный вид в вертикальном разрезе, отображающий только левую сторону вертикального разреза цилиндрической проницаемой перегородки, показанной на фиг.1.

Фиг.4 - местный вид в вертикальном разрезе, отображающий только левую сторону вертикального разреза нижней части корпуса реактора под давлением для второго воплощения водо-водяного реактора в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.5 - увеличенный вид в вертикальном разрезе, отображающий только левую сторону вертикального разреза цилиндрической проницаемой перегородки, показанной на фиг.4.

Фиг.6 - увеличенный вид в вертикальном разрезе, отображающий только левую сторону вертикального разреза нижней части цилиндрической проницаемой перегородки для третьего воплощения водо-водяного реактора в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.7 - местный вид в вертикальном разрезе, отображающий только левую сторону вертикального разреза нижней части корпуса реактора под давлением для четвертого воплощения водо-водяного реактора в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.8 - увеличенный вид в вертикальном разрезе, отображающий только левую сторону вертикального разреза цилиндрической проницаемой перегородки, показанной на фиг.7.

Фиг.9 - местный вид в вертикальном разрезе, отображающий только левую сторону вертикального разреза нижней части корпуса реактора под давлением для пятого воплощения водо-водяного реактора в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.10 - местный вид в вертикальном разрезе, отображающий только левую сторону вертикального разреза вокруг цилиндрической проницаемой перегородки для шестого воплощения водо-водяного реактора в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.11 - местный вид в вертикальном разрезе, отображающий только левую сторону вертикального разреза нижней части корпуса реактора под давлением для известного водо-водяного реактора.

Фиг.12 - местный вид в вертикальном разрезе, отображающий только левую сторону вертикального разреза нижней части корпуса реактора под давлением для известного водо-водяного реактора и иллюстрирующий пример, отличающийся от фиг.11.

Воплощения для осуществления изобретения

Воплощения водо-водяного реактора в соответствии с настоящим изобретением будут описаны ниже со ссылками на сопровождающие чертежи.

Первое воплощение

На фиг.1 представлен частичный вид в вертикальном разрезе, показывающий только левую сторону вертикального разреза нижней части находящегося под высоким давлением корпуса реактора, соответствующего первому воплощению водо-водяного реактора в соответствии с настоящим изобретением. На фиг.2 представлен вид в вертикальном разрезе, показывающий внутреннюю часть корпуса реактора под давлением первого воплощения водо-водяного реактора в соответствии с настоящим изобретением. На фиг.3 представлен увеличенный вид в вертикальном разрезе, отображающий только левую сторону вертикального разреза цилиндрической проницаемой перегородки, показанной на фиг.1.

Водо-водяной реактор, соответствующий первому воплощению, содержит корпус 11 реактора под давлением, корзину 13 активной зоны реактора, размещенную внутри корпуса 11 реактора под давлением, и активную зону 18, находящуюся в корзине 13. В активной зоне 18 размещено большое количество топливных сборок.

Корпус 11 реактора под давлением имеет форму кругового цилиндра, ось которого проходит в вертикальном направлении. Нижняя часть 81 указанного корпуса 11 реактора под давлением выступает вниз и имеет полусферическую форму. В указанной нижней части корпуса образована нижняя камера 16. К верхней части корпуса 11 реактора под давлением прикреплена открываемая крышка 88.

Корзина 13 активной зоны имеет форму кругового цилиндра, ось которого проходит в вертикальном направлении. Между внешней стенкой корзины 13 активной зоны и внутренней стенкой корпуса 11 реактора под давлением образована кольцевая опускная камера 14.

К боковой поверхности корпуса 11 реактора под давлением присоединены впускные патрубки 12 и выпускные патрубки 50. Над корзиной 13 активной зоны образована верхняя камера 19. К нижнему концевому участку корзины 13 активной зоны присоединена горизонтально расположенная нижняя опорная плита 17 активной зоны, имеющая форму диска, так, что она закрывает снизу указанный нижний концевой участок корзины 13 активной зоны. При этом в нижней опорной плите 17 активной зоны выполнено большое количество отверстий 80 для восходящего потока теплоносителя.

В нижней камере 16 установлена дискообразная плита 51, подавляющая вихреобразование в потоке, предназначенная для обеспечения стабилизации и однородности потока теплоносителя, который проходит через отверстия 80 для восходящего потока в нижней опорной плите 17 активной зоны и поступает в тепловыделяющие сборки. На фиг.1 дискообразная плита 51, отображенная на фиг.2, не показана.

Нижняя часть опускной камеры 14 служит входом 15 в нижнюю камеру, через который теплоноситель, протекающий вниз в опускной камере 14, поступает в нижнюю камеру 16. На входе 15 в нижнюю камеру размещена проницаемая перегородка 31 в форме кругового цилиндра. Проницаемая цилиндрическая перегородка 31 снизу поддерживается нижним участком 81 корпуса 11 реактора под давлением с помощью кольцевого опорного элемента 33. Цилиндрическая проницаемая перегородка 31 размещена ниже нижней опорной плиты 17 активной зоны и вдоль ее внешней периферии. В цилиндрической проницаемой перегородке 31 выполнено большое количество отверстий 83 для втекающего потока.

Между нижней поверхностью нижней опорной плиты 17 активной зоны, в непосредственной близости от ее внешней периферии, и верхним торцом цилиндрической проницаемой перегородки 31 образован кольцевой зазор 32.

Каждое из отверстий 83 для втекающего потока в средней части имеет искривленный участок, и существует различие между наклонами боковой поверхности отверстий со стороны опускной камеры 14 (внешняя сторона, сторона входа потока) и боковой поверхности со стороны нижней камеры 16 (внутренняя сторона, сторона выхода потока). В примере, иллюстрируемом на фиг.3, каждое из отверстий 83 имеет конфигурацию, при которой боковая поверхность отверстий со стороны опускной камеры 14 проходит горизонтально, а со стороны нижней камеры 16 продолжается вверх под углом θ в направлении нижней камеры 16.

В первом воплощении, конфигурация которого описана выше, теплоноситель втекает в корпус 11 реактора под давлением через впускной патрубок 12 и протекает вниз в опускной камере 14. Теплоноситель, который достиг нижнего конца опускной камеры, поступает на вход 15 нижней камеры, то есть он проходит сквозь отверстия 83 для втекающего потока в цилиндрической проницаемой перегородке 31, через кольцевой зазор 32 и поступает в нижнюю камеру. После этого в нижней камере 16 теплоноситель изменяет направление движения на восходящее течение, проходит через отверстия 80 для восходящего потока в нижней опорной плите 17 активной зоны и достигает активной зоны 18 реактора. Температура теплоносителя увеличивается по мере его движения вверх в активной зоне 18, затем теплоноситель проходит через верхнюю камеру 19 и выходит из корпуса 11 реактора под высоким давлением через выпускные патрубки 50. Теплоноситель, который выходит за пределы корпуса 11 реактора под высоким давлением через выпускные патрубки 50, направляют в парогенератор, который на фигурах не показан.

В соответствии с настоящим изобретением в водо-водяном реакторе неравномерность распределения расхода теплоносителя, подаваемого к тепловыделяющим сборкам, в радиальном направлении может быть уменьшена.

В рассматриваемом воплощении каждое из отверстий 83 для втекающего потока в цилиндрической проницаемой перегородке 31 проходит вверх под углом 9 со стороны выхода потока, т.е. со стороны нижней камеры 16. Таким образом, в нижней камере 16 поток теплоносителя, прошедший через отверстия 83 для втекающего потока, направляется вверх к центру нижней камеры 16. Это позволяет теплоносителю легко проходить в отверстия 80 для восходящего потока, расположенные на периферийном участке 24, при этом вышеупомянутый эффект Вентури не проявляется, и в результате становится возможным уменьшить снижение расхода хладагента, поступающего к тепловыделяющим сборкам, находящимся на периферийном участке.

Кроме того, согласно настоящему изобретению каждое из отверстий 83 для втекающего потока в цилиндрической проницаемой перегородке 31 проходит в горизонтальном направлении со стороны входа потока, т.е. со стороны опускной камеры 14, и поэтому теплоноситель протекает более ровно, чем в случае, когда отверстия 83 для втекающего потока имеют наклон по всей длине отверстия в направлении нижней камеры 16, и при этом достигается снижение гидравлических потерь давления.

В процессе изготовления цилиндрической проницаемой перегородки 31, когда в цилиндрическом элементе конструкции сверлят отверстия, сверло вводят с внешней стороны (с левой стороны на фиг.3) горизонтально и высверливают половину толщины перегородки, а затем сверло вводят сверху с внутренней стороны (с правой стороны на фиг.3) наклонно и высверливают остальную половину толщины перегородки. Таким образом, цилиндрическая проницаемая перегородка 31 может быть изготовлена легко.

Второе воплощение

На фиг.4 представлен местный вид в вертикальном разрезе, отображающий только левую сторону вертикального разреза нижней части корпуса реактора под давлением для второго воплощения водо-водяного реактора в соответствии с настоящим изобретением. На фиг.5 показан увеличенный вид в вертикальном разрезе, отображающий только левую сторону вертикального разреза цилиндрической проницаемой перегородки, показанной на фиг.4. На этих фигурах элементы, одинаковые или подобные элементам рассмотренного первого воплощения, обозначены одинаковыми ссылочными номерами позиций, и их повторное описание здесь не приводится.

Согласно второму воплощению угол наклона каждого из отверстий 83 для втекающего потока в цилиндрической проницаемой перегородке 31 со стороны нижней камеры (внутренняя сторона) изменяется в соответствии с положением по высоте каждого из отверстий 83 для втекающего потока. А именно, угол наклона самого верхнего отверстия 83 для втекающего потока в цилиндрической проницаемой перегородке 31 с внутренней стороны равен θ1, и с уменьшением высоты расположения отверстия угол наклона становится все меньше (до θ2, θ3, …), и наконец, угол наклона самого нижнего из отверстий 83 для втекающего потока с внутренней стороны равен нулю. В остальном конструктивное выполнение реактора такое же, как и в первом воплощении.

При описанном конструктивном выполнении второго воплощения, как видно из показанного на фиг.4 пути движения потока 41, теплоноситель, который прошел через отверстия 83 для втекающего потока, находящиеся в верхней части цилиндрической проницаемой перегородки 31, может легко втекать в нижние концы отверстий 80 для восходящего потока, находящихся на периферийном участке 24 нижней опорной плиты, а теплоноситель, который прошел через отверстия 83 для втекающего потока, расположенные в нижней части перегородки, может протекать далее в направлении отверстий 80 для восходящего потока, расположенных вблизи центральной части 23. За счет выбора указанным образом углов наклона соответствующих отверстий 83 для втекающего потока становится возможным уменьшить снижение расхода теплоносителя, поступающего к тепловыделяющим сборкам, находящимся на периферийном участке, и сделать однородным распределение расхода потока, поступающего в активную зону.

Третье воплощение

На фиг.6 представлен увеличенный вид в вертикальном разрезе, отображающий только левую сторону вертикального разреза нижней части цилиндрической проницаемой перегородки для третьего воплощения водо-водяного реактора в соответствии с настоящим изобретением. Третье воплощение является модификацией второго воплощения, и поэтому элементы, одинаковые или подобные элементам третьего воплощения, обозначены такими же ссылочными номерами позиций, как и для второго воплощения, и их повторное описание здесь не приводится.

Согласно третьему воплощению на поверхности проницаемой перегородки со стороны опускной камеры 14, т.е. с внешней стороны поверхности цилиндрической проницаемой перегородки 31, имеется ступенчатая поверхность 91 по существу постоянной высоты. В примере, иллюстрируемом на фиг.6, нижняя граница самого верхнего отверстия 83 для втекающего потока и ступенчатая поверхность 91 выполнены так, что они находятся по высоте на одном уровне друг с другом. В остальном конструктивное выполнение является таким же, как и во втором воплощении.

При такой конструкции рассматриваемого воплощения, если часть потока, протекающего вниз в опускной камере 14, сталкивается с выступающей ступенчатой поверхностью 91, как это показано на фиг.6 линией тока 92, эта часть потока направляется в самое верхнее отверстие 83 для втекающего потока. Как описано выше, за счет конструктивного выполнения с расположением нижней границы самого верхнего отверстия 83 для втекающего потока и ступенчатой поверхности 91 на одном уровне по высоте обеспечивается плавность направления потока к самому верхнему отверстию 83 для втекающего потока. Таким образом, за счет наличия ступенчатой поверхности 91 можно направить больший расход теплоносителя к самым верхним отверстиям 83 для втекающего потока по сравнению с конструктивным выполнением без образования ступенчатой поверхности 91.

Было установлено, что чем больше ширина ступенчатой поверхности 91, тем больше эффект увеличения количества теплоносителя, который может быть направлен в самые верхние отверстия 83 для втекающего потока, и что если ширина ступенчатой поверхности составляет менее 20% от диаметра каждого из отверстий 83 для втекающего потока, то этот эффект проявляется с ограничением. Таким образом, высота ступенчатой поверхности предпочтительно составляет величину, равную или более 20% от диаметра отверстия.

Помимо этого, согласно настоящему изобретению отверстия 83 для втекающего потока имеют одинаковую конфигурацию, с точки зрения формы отверстия, с отверстиями 83 для втекающего потока во втором воплощении, что позволяет не только увеличить объем теплоносителя, поступающего к тепловыделяющим сборкам, находящимся на периферийном участке, но также обеспечить гибкое увеличение/уменьшение расхода теплоносителя в заданных позициях в радиальном направлении.

Четвертое воплощение

На фиг.7 представлен местный вид в вертикальном разрезе, отображающий только левую сторону вертикального разреза нижней части корпуса реактора под давлением для четвертого воплощения водо-водяного реактора в соответствии с настоящим изобретением. На фиг.8 показан увеличенный вид в вертикальном разрезе, отображающий только левую сторону вертикального разреза цилиндрической проницаемой перегородки, показанной на фиг.7. При описании четвертого воплощения элементы, одинаковые или подобные элементам рассмотренных выше воплощений, с первого по третье, обозначены одинаковыми ссылочными номерами позиций, и их повторное описание здесь не приводится.

Согласно рассматриваемому воплощению в непосредственной близости от внешней периферии нижней опорной плиты 17 активной зоны выполнен кольцевой выступ 85, выступающий вниз. Верхняя торцевая поверхность 72 цилиндрической проницаемой перегородки 31 обращена к нижней торцевой поверхности кольцевого выступа 85, при этом между указанными поверхностями 72 и 85 образован кольцевой зазор 32. Часть верхней торцевой поверхности 72 цилиндрической проницаемой перегородки 31, расположенная ближе к нижней камере 16, выполнена с наклоном вверх в сторону нижней камеры 16. Соответственно, часть нижней торцевой поверхности кольцевого выступа 85, находящаяся вблизи нижней камеры 16, также выполнена с наклоном вверх в сторону нижней камеры 16. В результате зазор 32 имеет в вертикальном направлении по существу постоянную величину по всей его длине.

В соответствии с настоящим воплощением все отверстия 83 для втекающего потока в цилиндрической проницаемой перегородке 31 проходят в прямолинейно горизонтальном направлении, как и в известном устройстве, показанном на фиг.12.

В рассматриваемом воплощении часть зазора 32, расположенная вблизи нижней камеры 16, имеет наклон в сторону нижней камеры 16, так что поток 71 теплоносителя, протекающий в направлении отверстий 82 для восходящего потока в нижней опорной плите 17 активной зоны, расположенных на периферийном участке 24, становится равномерным. Кроме того, наличие кольцевого выступа 85 в нижней опорной плите 17 активной зоны приводит к тому, что зазор 32 в вертикальном направлении смещен на некоторое расстояние вниз от входных участков, т.е. нижних концевых участков отверстий 80 для восходящего потока в нижней опорной плите 17 активной зоны. В результате ослабляется эффект Вентури, обусловленный поперечным движением потока теплоносителя, который прошел через зазор 32 и поступил в нижнюю камеру 16. Это приводит к ускорению потока теплоносителя, направленного к отверстиям 80 для восходящего потока в нижней опорной плите 17 активной зоны, находящимся на периферийном участке 24.

Пятое воплощение

На фиг.9 представлен местный вид в вертикальном разрезе, отображающий только левую сторону вертикального разреза нижней части корпуса реактора под давлением для пятого воплощения водо-водяного реактора в соответствии с настоящим изобретением.

Пятое воплощение представляет собой модификацию четвертого воплощения, и поэтому элементы, одинаковые или подобные элементам рассмотренного выше четвертого воплощения, обозначены ссылочными номерами позиций, одинаковыми с четвертым воплощением, и их повторное описание здесь не приводится.

В описанных выше воплощениях, с первого по четвертое, цилиндрическая проницаемая перегородка 31 поддерживается нижней частью 81 корпуса 11 реактора посредством промежуточного опорного элемента 33. В пятом воплощении верхняя поверхность цилиндрической проницаемой перегородки 31 прикреплена к нижней поверхности нижней опорной плиты 17 активной зоны и проходит от нее вниз. При фиксации перегородки 31 поверхность верхнего торца цилиндрической проницаемой перегородки 31 поднимают вверх в различных дискретных точках на высоту зазора 32 и приваривают с помощью стыкового сварного шва к контактным участкам нижней опорной плиты 17 активной зоны.

При описанном выше конструктивном выполнении настоящего воплощения неточность в отношении высоты зазора 32 уменьшается, что позволяет реализовать эффект, описанный для четвертого воплощения, который снижает уменьшение расхода теплоносителя, подводимого к тепловыделяющим сборкам, размещенным на периферийном участке.

Шестое воплощение

На фиг.10 представлен местный вид в вертикальном разрезе, отображающий только левую сторону вертикального разреза вокруг цилиндрической проницаемой перегородки для шестого воплощения водо-водяного реактора в соответствии с настоящим изобретением.

Шестое воплощение представляет собой модификацию четвертого воплощения, и поэтому элементы, одинаковые или подобные элементам рассмотренного выше четвертого воплощения, обозначены такими же ссылочными номерами позиций и их повторное описание здесь не приводится.

В рассматриваемом воплощении угловой участок 44 входа зазора на нижнем участке входа зазора выступает в направлении опускной камеры 14 (внешняя сторона в радиальном направлении) относительно углового участка 43, находящегося на верхнем участке входа зазора 32. Таким образом, на стороне входа потока в зазор 32 образована выступающая часть 74, имеющая верхнюю поверхность постоянной высоты. Другие элементы конструкции выполнены так же, как в четвертом воплощении.

При описанном конструктивном выполнении рассматриваемого воплощения часть потока 21, протекающего вниз в опускной камере 14, сталкивается с выступающим участком 74, и результирующий поток направляется в зазор 32. Таким образом, в зазор 32 можно направить больший расход теплоносителя по сравнению со случаем, в котором выступающий участок отсутствует.

Было установлено, что чем больше ширина выступа, тем больше указанный эффект увеличения количества теплоносителя. Кроме того, было установлено, что если ширина ступенчатой поверхности составляет менее 20% от высоты зазора, то этот эффект проявляется с ограничением. Таким образом, ширина выступа предпочтительно равна или составляет более 20% от высоты зазора. За счет соответствующего выбора ширины выступа при проектировании реактора можно надлежащим образом контролировать объем потока, направляемого к тепловыделяющим сборкам, находящимся на периферийном участке.

Другие воплощения

В первом воплощении (фиг.3) каждое из отверстий 83 для втекающего потока в цилиндрической проницаемой перегородке 31 со стороны опускной камеры 14 проходит в горизонтальном направлении. Однако в качестве альтернативы, каждое из отверстий 83 для втекающего потока в цилиндрической проницаемой перегородке 31 со стороны опускной камеры 14 может быть выполнено с наклоном вверх в направлении нижней камеры 16, при условии что угол наклона отверстия (оси отверстия) со стороны опускной камеры меньше, чем угол наклона отверстия со стороны нижней камеры 16. В качестве еще одной альтернативы, каждое из отверстий 83 для втекающего потока со стороны опускной камеры 14 может иметь наклон вниз в сторону нижней камеры 16.

Кроме того, в первом воплощении для каждого из отверстий 83 для втекающего потока отсутствует необходимость выполнения с изгибом в средней части, при условии что они наклонены вверх в направлении нижней камеры 16.

В третьем воплощении (фиг.6) ступенчатая поверхность имеется только в самом верхнем отверстии 83 для втекающего потока. Однако в качестве альтернативы ступенчатая поверхность может находиться в другом месте. Согласно еще одной альтернативе ступенчатая поверхность может быть обеспечена в ряде мест по высоте проницаемой перегородки.

Особенности рассмотренных выше воплощений могут быть скомбинированы.

Например, в третьем воплощении (фиг.6) угол наклона каждого из отверстий 83 для втекающего потока в цилиндрической проницаемой перегородке 81 со стороны нижней камеры 16 (с внутренней стороны) изменяется в зависимости от координаты по высоте каждого из отверстий 83 для втекающего потока, как это имеет место во втором воплощении (фиг.5). Однако в качестве альтернативы угол наклона каждого из отверстий 83 для втекающего потока в цилиндрической проницаемой перегородке 81 со стороны нижней камеры 16, как и в первом воплощении (фиг.3), может быть постоянным независимо от координаты по высоте перегородки. Согласно еще одной альтернативе каждое из отверстий 83 для втекающего потока в цилиндрической проницаемой перегородке 81 со стороны нижней камеры 16 может быть выполнено проходящим горизонтально.

В воплощениях с четвертого по шестое каждое из отверстий 83 для втекающего потока проходит горизонтально, как и в известном решении (фиг.12). Однако если в качестве альтернативы каждое из отверстий 83 для втекающего потока выполнено с наклоном, как и в любом из воплощений с первого по третье, может быть получен дополнительный эффект.

Хотя цилиндрическая проницаемая перегородка 31 и корпус 11 реактора под давлением в каждом из рассмотренных выше воплощений имеют форму кругового цилиндра, они могут быть выполнены не только в виде кругового цилиндра, а также в виде цилиндра, горизонтальное сечение которого имеет форму эллипсоида.

Описанные выше воплощения настоящего изобретения являются лишь иллюстративными и не ограничивают объем настоящего изобретения. В других различных формах могут быть осуществлены новые воплощения, и различные исключения (элементов), замены и изменения могут быть произведены без выхода за пределы объема настоящего изобретения. Рассмотренные воплощения и их модификации включены в объем и сущность настоящего изобретения и в приложенные пункты формулы изобретения и их эквиваленты.

Пояснения обозначений

11 - корпус реактора под давлением

12 - входной патрубок

13 - корзина активной зоны реактора

14 - опускная камера

15 - вход нижней камеры

16 - нижняя камера

17 - нижняя опорная плита активной зоны

18 - активная зона

19 - верхняя камера

23 - центральная часть

24 - периферийный участок

31 - цилиндрическая проницаемая перегородка

32 - зазор

33 - опорный элемент

43 - угловой участок

44 - угловой участок

50 - выходной патрубок

51 - дискообразная плита для подавления вихрей

72 - верхняя торцевая поверхность

74 - выступающий участок

80 - отверстие для восходящего потока

81 - нижняя часть

83 - отверстие для втекающего потока

85 - кольцевой выступ

88 - крышка

91 - ступенчатая поверхность

Изобретение относится к водо-водяным реакторам. Реактор содержит корпус (11) реактора под давлением, цилиндрическую корзину (13) активной зоны, нижнюю опорную плиту (17) активной зоны и цилиндрическую проницаемую перегородку (31). Между внутренней боковой поверхностью корпуса (11) и цилиндрической корзиной (13) активной зоны образована опускная камера (14). В нижней опорной плите (17) активной зоны выполнено большое количество отверстий (80) для восходящего потока. Цилиндрическая проницаемая перегородка (31) разделяет нижнюю камеру (16) и нижнюю часть опускной камеры (14), и в ней выполнено большое число отверстий (83) для втекающего потока, которые служат каналами для прохождения потока из нижней части опускной камеры (14) в нижнюю камеру (16). Отверстия (83) для втекающего потока со стороны, на которую указанные отверстия для входящего потока выходят в нижнюю камеру (16), выполнены с наклоном вверх в направлении нижней камеры (16). Технический результат - повышение равномерности расхода теплоносителя в активной зоне. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Водо-водяной реактор, содержащий:
цилиндрический корпус реактора под давлением, ось которого проходит в вертикальном направлении, при этом корпус реактора под давлением содержит нижнюю часть, выступающую вниз, и входной патрубок, присоединенный к боковой поверхности корпуса;
цилиндрическую корзину активной зоны реактора, установленную в корпусе реактора под давлением так, чтобы образовать кольцевую опускную камеру между указанной корзиной активной зоны и внутренней поверхностью корпуса реактора под давлением;
активную зону, расположенную в корзине активной зоны;
нижнюю опорную плиту активной зоны реактора, установленную ниже активной зоны так, что она проходит в горизонтальном направлении поперек нижней части корзины активной зоны и имеет большое количество отверстий для восходящего потока; и
цилиндрическую проницаемую перегородку, размещенную в качестве разделительной перегородки, контактирующей с нижним участком корпуса, между нижней камерой и нижним участком опускной камеры и имеющую большое количество отверстий для втекающего потока, каждое из которых служит каналом для перемещения потока из нижней части опускной камеры в нижнюю камеру,
при этом, по меньшей мере, некоторые из отверстий для втекающего потока со стороны, на которой они выходят в нижнюю камеру, выполнены с наклоном, по меньшей мере, вверх в направлении нижней камеры.

2. Водо-водяной реактор под давлением по п. 1, в котором наклон, по меньшей мере, некоторых из отверстий для восходящего потока изменяется в их средней части таким образом, что со стороны, на которой они выходят в нижнюю камеру, они наклонены вверх в направлении нижней камеры больше, чем со стороны, на которой они выходят в опускную камеру.

3. Водо-водяной реактор под давлением по п. 1 или 2, в котором чем выше положение отверстия для втекания потока в цилиндрической проницаемой перегородке, тем больше величина наклона отверстия для втекания потока со стороны, на которой эти отверстия выходят в нижнюю камеру.

4. Водо-водяной реактор под давлением по п. 1 или 2, в котором цилиндрическая проницаемая перегородка имеет ступеньку, выступающую в направлении опускной камеры и проходящую в направлении периферии.

5. Водо-водяной реактор, содержащий:
цилиндрический корпус реактора под давлением, ось которого проходит в вертикальном направлении, при этом корпус реактора под давлением содержит нижнюю часть, выступающую вниз, и входной патрубок, присоединенный к боковой поверхности корпуса;
цилиндрическую корзину активной зоны реактора, установленную в корпусе реактора под давлением так, чтобы образовать кольцевую опускную камеру между указанной корзиной активной зоны и внутренней поверхностью корпуса реактора под давлением;
активную зону, находящуюся в корзине активной зоны;
нижнюю опорную плиту активной зоны реактора, установленную ниже активной зоны так, что она проходит в горизонтальном направлении поперек нижней части корзины активной зоны, и которая имеет большое количество отверстий для восходящего потока;
цилиндрическую проницаемую перегородку, размещенную в качестве разделительной перегородки, контактирующей с нижним участком корпуса, между нижней камерой и нижним участком опускной камеры и имеющую большое количество отверстий для втекающего потока, каждое из которых служит каналом для прохождения потока из нижней части опускной камеры в нижнюю камеру;
при этом цилиндрическая проницаемая перегородка выполнена со ступенькой, выступающей в направлении опускной камеры и проходящей в направлении периферии, причем указанная ступенька и нижняя граница самого верхнего отверстия для втекающего потока выполнены так, что они находятся по высоте на одном уровне друг с другом.

6. Водо-водяной реактор под давлением по п. 5, в котором со сторон выше и ниже указанной ступеньки выполнено большое количество отверстий для втекающего потока.

7. Водо-водяной реактор под давлением по п. 5, в котором, по меньшей мере, некоторые из отверстий для втекающего потока находятся на одной высоте со ступенькой.

8. Водо-водяной реактор под давлением по п. 1 или 2, в котором между нижней опорной плитой активной зоны и верхним торцевым участком цилиндрической проницаемой перегородки образован кольцевой зазор, проходящий горизонтально так, что он служит каналом для прохождения потока из нижней части опускной камеры в нижнюю камеру, и, по меньшей мере, со стороны нижней камеры указанный кольцевой зазор имеет наклон вверх в направлении нижней камеры.

9. Водо-водяной реактор, содержащий:
цилиндрический корпус реактора под давлением, ось которого проходит в вертикальном направлении, при этом корпус реактора под давлением содержит нижнюю часть, выступающую вниз, и входной патрубок, присоединенный к боковой поверхности корпуса;
цилиндрическую корзину активной зоны реактора, установленную в корпусе реактора под давлением так, чтобы образовать кольцевую опускную камеру между указанной корзиной активной зоны и внутренней поверхностью корпуса реактора под давлением;
активную зону, находящуюся в корзине активной зоны;
нижнюю опорную плиту активной зоны реактора, установленную ниже активной зоны так, что она проходит в горизонтальном направлении поперек нижней части корзины активной зоны и имеет большое количество отверстий для восходящего потока;
цилиндрическую проницаемую перегородку, размещенную в качестве разделительной перегородки, контактирующей с нижним участком корпуса, между нижней камерой и нижним участком опускной камеры и имеющую большое количество отверстий для втекающего потока, каждое из которых служит каналом для прохождения потока из нижней части опускной камеры в нижнюю камеру;
при этом между нижней опорной плитой активной зоны и верхним торцевым участком цилиндрической проницаемой перегородки образован кольцевой зазор, который проходит в горизонтальном направлении и служит каналом для прохождения потока из нижней части опускной камеры в нижнюю камеру,
и, по меньшей мере, со стороны нижней камеры указанный кольцевой зазор имеет наклон вверх в сторону нижней камеры.

10. Водо-водяной реактор под давлением по п. 9, в котором нижняя опорная плита активной зоны выполнена с кольцеобразным выступом, выступающим вниз в направлении верхнего торцевого участка цилиндрической проницаемой перегородки.

11. Водо-водяной реактор под давлением по п. 9, в котором цилиндрическая проницаемая перегородка поддерживается нижней опорной плитой активной зоны.

12. Водо-водяной реактор под давлением по п. 9, в котором внешняя периферия верхнего торцевого участка цилиндрической проницаемой перегородки выступает наружу относительно внешней периферии нижнего торцевого участка нижней опорной плиты активной зоны.

13. Водо-водяной реактор, содержащий:
цилиндрический корпус реактора под давлением, ось которого проходит в вертикальном направлении, при этом корпус реактора под давлением содержит нижнюю часть, выступающую вниз, и входной патрубок, присоединенный к боковой поверхности корпуса;
цилиндрическую корзину активной зоны реактора, установленную в корпусе реактора под давлением так, чтобы образовать кольцевую опускную камеру между указанной корзиной активной зоны и внутренней поверхностью корпуса реактора под давлением;
активную зону, находящуюся в корзине активной зоны;
нижнюю опорную плиту активной зоны реактора, установленную ниже активной зоны так, что она проходит в горизонтальном направлении поперек нижней части корзины активной зоны и имеет большое количество отверстий для восходящего потока;
цилиндрическую проницаемую перегородку, размещенную в качестве разделительной перегородки, контактирующей с нижним участком корпуса, между нижней камерой и нижним участком опускной камеры и имеющую большое количество отверстий для втекающего потока, каждое из которых служит каналом для прохождения потока из нижней части опускной камеры в нижнюю камеру;
при этом между нижней опорной плитой активной зоны и верхним торцевым участком цилиндрической проницаемой перегородки образован кольцевой зазор, который проходит в горизонтальном направлении и служит каналом для прохождения потока из нижней части опускной камеры в нижнюю камеру, и
внешняя периферия верхнего торцевого участка цилиндрической проницаемой перегородки выступает наружу относительно внешней границы нижнего торцевого участка нижней опорной плиты активной зоны.