АТОМНЫЙ ЖИДКОСОЛЕВОЙ РЕАКТОР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2018 года по МПК G21C5/00 

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано при создании энергоблока АЭС.

Известен жидкосолевой реактор на тепловых нейтронах MSBR-1000 с трехконтурной системой отвода тепла (Блинкин В.Л., Новиков В.М., «Жидкосолевые ядерные реакторы», М.: «Атомиздат», 1978). Жидкосолевая топливная композиция посредством принудительной конвекции выводит тепло из реактора и передает его соли-теплоносителю. Соль-теплоноситель расходует полученное тепло в парогенераторе на генерацию пара. Тепловая энергия перегретого пара преобразуется в паротурбогенераторе в электрическую энергию.

В состав реактора включено оборудование системы отвода газообразных продуктов деления и системы переработки топливной композиции.

К основным недостаткам MSBR относятся:

- сложность трехконтурной системы отвода тепла из реактора;

- над камерой активной зоны реактора нет камеры компенсации тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции;

- в составе реактора нет конденсатора паров жидкосолевой топливной композиции;

- большое количество жидкосолевой топливной композиции находится вне корпуса реактора, что приводит к увеличению его критической загрузки;

- при циркуляции топливной композиции через реактор часть запаздывающих нейтронов (с самыми большими временами запаздывания) покидает активную зону с потоком топливной композиции. По этой причине реактивность реактора с циркулирующей топливной композицией меньше реактивности реактора с топливной композицией, не выходящей из корпуса реактора.

Наиболее близким заявленному реактору является жидкосолевой реактор с использованием естественной конвекции в топливной композиции для его охлаждения, (Ермолов Н.А., Волошин С.В. Жидкосолевой ядерный реактор (варианты). Патент РФ №2424587, 2011 г.). Жидкосолевая топливная композиция посредством естественной конвекции передает тепло в реакторе соли-теплоносителю. Соль-теплоноситель расходует тепло в парогенераторе на генерацию пара. Тепловая энергия перегретого пара преобразуется в паротурбогенераторе в электрическую энергию.

В состав известного жидкосолевого реактора входят:

- снабженный, по меньшей мере, одним входным и одним выходным патрубками охлаждающего теплоносителя корпус реактора, в котором находится камера активной зоны;

- расположенные над камерой активной зоны нижняя и верхняя трубные решетки с приваренными к ним охлаждающими трубопроводами, погруженными в камеру активной зоны парами, внутренние трубопроводы установлены с просветом во внешних, заглушенных внизу трубопроводах;

- оборудование системы отвода газообразных продуктов деления, оборудование системы переработки жидкосолевой топливной композиции.

Недостатки известного жидкосолевого реактора:

- в систему переработки жидкосолевой топливной композиции не включено оборудование, обеспечивающее прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой топливной композиции v₁, одновременную отправку в работающий реактор объема v₁ переработанной жидкосолевой топливной композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой топливной композиции;

- в составе реактора нет насоса для откачки жидкосолевой топливной композиции из работающего реактора на переработку и насоса для закачки в работающий реактор переработанной жидкосолевой топливной композиции, оснащенных устройствами системы управления их работой, которые обеспечивают одновременный пуск, равенство объемных подач и одновременный останов насосов, и устройствами системы диагностики, которые обеспечивают диагностику насосов и устройств системы управления их работой.

С целью устранения указанных недостатков в первом варианте атомного жидкосолевого реактора, в состав которого входят:

- снабженный, по меньшей мере, одним входным и одним выходным патрубками охлаждающего теплоносителя корпус реактора, в котором находится камера активной зоны;

- расположенные над камерой активной зоны нижняя и верхняя трубные решетки с приваренными к ним охлаждающими трубопроводами, погруженными в камеру активной зоны парами, внутренние трубопроводы установлены с просветом во внешних, заглушенных внизу трубопроводах;

- оборудование системы отвода газообразных продуктов деления, оборудование системы переработки жидкосолевой топливной композиции, предлагается:

- в систему переработки жидкосолевой топливной композиции включить оборудование, обеспечивающее прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой топливной композиции v₁, одновременную отправку в работающий реактор объема v₁ переработанной жидкосолевой топливной композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой топливной композиции;

- в состав реактора включить насос для откачки жидкосолевой топливной композиции из работающего реактора на переработку и насос для закачки в работающий реактор переработанной жидкосолевой топливной композиции, оснащенные устройствами системы управления их работой, которые обеспечивают одновременный пуск, равенство объемных подач и одновременный останов насосов, и устройствами системы диагностики, которые обеспечивают диагностику насосов и устройств системы управления их работой.

В частных случаях исполнения первого варианта атомного жидкосолевого реактора предлагается:

- в систему переработки жидкосолевой топливной композиции включить оборудование, обеспечивающее ежедневный прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой топливной композиции V₂=V₁/n₂, где V₁ - объем всего количества жидкосолевой топливной композиции в реакторе, n₂ равно выбранному числу дней на переработку объема V₁ жидкосолевой топливной композиции, одновременную отправку в работающий реактор объема v₂ переработанной жидкосолевой топливной композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой топливной композиции;

- над камерой активной зоны расположить камеру компенсации тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции;

- в состав реактора включить конденсатор паров жидкосолевой топливной композиции;

- пары охлаждающих трубопроводов погрузить с просветом в сквозные отверстия стержней замедлителя, установленных в камере активной зоны;

- пары охлаждающих трубопроводов погрузить с просветом в сквозные отверстия труб естественной конвекции, установленных в камере активной зоны;

- в камере активной зоны установить стержни замедлителя и трубы естественной конвекции, пары части охлаждающих трубопроводов погрузить с просветом в сквозные отверстия стержней замедлителя, пары остальных охлаждающих трубопроводов погрузить с просветом в сквозные отверстия труб естественной конвекции;

- корпус реактора поместить в защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс и оснастить устройствами для зачалки;

- защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс изготовить в виде транспортного контейнера с устройствами для зачалки;

- защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс снабдить съемной защитной крышкой с устройствами для зачалки.

Сущность изобретения поясняется чертежом, фиг. 1, на котором представлена возможная конструкция первого варианта атомного жидкосолевого реактора.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:

1 - верхняя трубная решетка, 2 - внешний трубопровод охлаждающего теплоносителя, 3 - внутренний трубопровод охлаждающего теплоносителя, 4 - входная камера охлаждающего теплоносителя, 5 - входной патрубок охлаждающего теплоносителя, 6 - выходная камера охлаждающего теплоносителя, 7 - выходной патрубок охлаждающего теплоносителя, 9 -запорный вентиль трубопровода закачки жидкосолевой топливной композиции в реактор, 11 - запорный вентиль трубопровода откачки жидкосолевой топливной композиции из реактора, 12 - защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс, 13 - камера активной зоны, 16 - камера компенсации расширений жидкосолевой топливной композиции, 17 - компенсатор сейсмических колебаний, 19 - конденсатор паров жидкосолевой топливной композиции, 20 - корпус реактора, 21 - крышка защитного бокса, 23 - насос для закачки жидкосолевой топливной композиции в реактор, 25 - насос для откачки жидкосолевой топливной композиции из реактора, 26 - нижняя трубная решетка, 27 - основание, 28 - патрубок заполнения - опорожнения камеры активной зоны, 32 - система переработки жидкосолевой топливной композиции, 33 - система заполнения - опорожнения камеры активной зоны жидкосолевой топливной композицией, 35 - система отвода газообразных продуктов деления, 36 - система охлаждения реактора, 37 - система охлаждения и нагревания внутреннего пространства защитного бокса инертным газом, 38 - система производства электроэнергии, 39 - стержень замедлителя, 40 - труба естественной конвекции, 41 - устройство для зачалки.

Корпус 20 предназначен для того, чтобы препятствовать распространению радиоактивных изотопов и топливных элементов в окружающую среду. По меньшей мере, один входной 5 и один выходной 7 патрубки охлаждающего теплоносителя предназначены для связи реактора с оборудованием системы 36 охлаждения реактора. Находящаяся в корпусе 20 реактора камера 13 активной зоны предназначена для преобразования энергии деления ядерного топлива в тепловую энергию жидкосолевой топливной композиции и передачи тепловой энергии охлаждающему теплоносителю. Расположенные над камерой 13 активной зоны нижняя 26 и верхняя 1 трубные решетки предназначены для крепления внешних 2 и внутренних 3 охлаждающих трубопроводов, погруженных в камеру 13 активной зоны парами, внутренние трубопроводы 3 установлены с просветом во внешних 2, заглушенных внизу трубопроводах. Оборудование системы 35 предназначено для отвода газообразных продуктов деления. Оборудование системы 32 переработки жидкосолевой топливной композиции, обеспечивающее прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой топливной композиции v₁, одновременную отправку в работающий реактор объема v₁ переработанной жидкосолевой топливной композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой топливной композиции, предназначено тем самым для обеспечения процесса обновления солевой топливной композиции посредством ее переработки. Переработка жидкосолевой топливной композиции может включать выделение из нее предшественника нарабатываемого делящегося изотопа, наработанного делящегося изотопа, редкоземельных элементов, шлаков и корректировку состава жидкосолевой топливной композиции. Включенные в состав реактора насосы 25 и 23, оснащенные устройствами системы управления их работой, которые обеспечивают одновременный пуск, равенство объемных подач и одновременный останов насосов, и устройствами системы диагностики, которые обеспечивают диагностику насосов и устройств системы управления их работой, предназначены для обеспечения ядерной безопасности при откачке топливной композиции из работающего реактора на переработку насосом 25 и одновременной закачке в работающий реактор переработанной жидкосолевой топливной композиции насосом 23.

Частные случаи исполнения первого варианта атомного жидкосолевого реактора

Во-первых, в систему 32 переработки жидкосолевой топливной композиции включено оборудование, обеспечивающее ежедневный прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой топливной композиции V₂=V₁/n₂, где V₁ - объем всего количества жидкосолевой топливной композиции в реакторе, n₂ равен выбранному числу дней на переработку объема V₁ жидкосолевой топливной композиции, одновременную отправку в работающий реактор объема v₂ переработанной жидкосолевой топливной композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой топливной композиции.

Во-вторых, над камерой 13 активной зоны расположена камера 16 компенсации расширений жидкосолевой топливной композиции.

В-третьих, в состав реактора включен конденсатор 19 паров жидкосолевой топливной композиции.

В-четвертых, пары охлаждающих трубопроводов 2 и 3 погружены с просветом в сквозные отверстия стержней 39 замедлителя, установленных в камере 13 активной зоны. В-пятых, пары охлаждающих трубопроводов 2 и 3 погружены с просветом в сквозные отверстия труб 40 естественной конвекции, установленных в камере активной зоны. В-шестых, в камере 13 активной зоны установлены стержни 39 замедлителя и трубы 40 естественной конвекции, пары части охлаждающих трубопроводов 2 и 3 погружены с просветом в сквозные отверстия стержней замедлителя, пары остальных охлаждающих трубопроводов погружены с просветом в сквозные отверстия труб естественной конвекции. В-седьмых, корпус 20 реактора помещен в защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс 12 и оснащен устройствами 41 для зачалки.

В-восьмых, защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс 12 изготовлен в виде транспортного контейнера с устройствами 41 для зачалки.

В-девятых, защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс 12 снабжен съемной защитной крышкой 21 с устройствами 41 для зачалки.

Кроме того в состав первого варианта атомного жидкосолевого реактора могут быть включены: входная камера 4 охлаждающего теплоносителя, выходная камера 6 охлаждающего теплоносителя, запорный вентиль 9 трубопровода закачки жидкосолевой топливной композиции в реактор, запорный вентиль 11 трубопровода откачки жидкосолевой топливной композиции из реактора, компенсаторы 17 сейсмических колебаний, основание 27, патрубок 28 заполнения - опорожнения камеры 13 активной зоны, оборудование системы 33 заполнения - опорожнения камеры 13 активной зоны жидкосолевой топливной композицией, оборудование системы 36 охлаждения реактора, оборудование системы 37 охлаждения и нагревания внутреннего пространства защитного электрообогреваемого бокса 12 инертным газом, оборудование системы 38 производства электроэнергии.

Включенное в систему 32 переработки жидкосолевой топливной композиции оборудование, обеспечивающее ежедневный прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой топливной композиции v₂=V₁/n₂, где V₁ - объем всего количества жидкосолевой топливной композиции в реакторе, n₂ равен выбранному числу дней на переработку объема V₁ жидкосолевой топливной композиции, одновременную отправку в работающий реактор объема v₂ переработанной жидкосолевой топливной композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой топливной композиции, предназначено тем самым для обеспечения непрерывного процесса обновления солевой топливной композиции посредством ее переработки и выделения наработанного вторичного топлива, урана-233 или плутония-239.

Расположенная над камерой 13 активной зоны камера 16 предназначена для компенсации расширений жидкосолевой топливной композиции и поступления в нее газообразных продуктов деления из жидкосолевой топливной композиции.

Включенный в состав реактора конденсатор 19 предназначен для конденсации паров жидкосолевой топливной композиции и возврата в нее конденсата. Работа конденсатора 19 способствует обеспечению тем самым постоянства химического состава жидкосолевой топливной композиции.

Установленные в камере 13 активной зоны стержни 39 замедлителя предназначены для получения в активной зоне теплового спектра нейтронов. Сквозные отверстия в стержнях 39 замедлителя, в которые погружены с просветом пары охлаждающих трубопроводов 2 и 3, предназначены для ускорения естественной конвекции в жидкосолевой топливной композиции. Поверхности стержней 39 замедлителя могут быть изготовлены с неровностями, увеличивающими турбулентность потоков топливной композиции.

Установленные в камере 13 активной зоны трубы 40 естественной конвекции предназначены для получения в камере 13 активной зоны быстрого спектра нейтронов. Сквозные отверстия в трубах 40, в которые погружены с просветом пары охлаждающих трубопроводов 2 и 3, предназначены для ускорения естественной конвекции в жидкосолевой топливной композиции. Поверхности труб 40 естественной конвекции могут быть изготовлены с неровностями, увеличивающими турбулентность потоков жидкосолевой топливной композиции.

Установленные в камере активной зоны стержни 39 замедлителя и трубы 40 естественной конвекции (пары части охлаждающих трубопроводов 2 и 3 погружены с просветом в сквозные отверстия стержней 39 замедлителя, пары остальных охлаждающих трубопроводов 2 и 3 погружены с просветом в сквозные отверстия труб 40 естественной конвекции) предназначены для получения в активной зоне промежуточного спектра нейтронов.

Защитный электрообогреваемый теплоизолированный бокс 12 предназначен для размещения корпуса 20 реактора, защиты реактора от внешних воздействий, защиты окружающей среды от продуктов аварии и нагревания реактора до температуры, превышающей температуру плавления солевой топливной композиции. Устройства 41 для зачалки, которыми оснащен корпус 20 реактора, предназначены для извлечения отработанного реактора из защитного бокса 12.

Защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс 12, изготовленный в виде транспортного контейнера с устройствами 41 для дистанционной зачалки, предназначен для транспортирования по воздуху реактора, из которого слита топливная композиция, на предприятие по переработке атомных реакторов.

Съемная защитная крышка 21 с устройствами 41 для зачалки предназначена для извлечения атомного реактора из защитного бокса 12.

Входная камера 4 предназначена для распределения охлаждающего теплоносителя по внутренним трубопроводам 3, выходная камера 6 предназначена для сбора охлаждающего теплоносителя, выходящего из внешних трубопроводов 2. Запорный вентиль 11 трубопровода откачки жидкосолевой топливной композиции из реактора и запорный вентиль 9 трубопровода закачки жидкосолевой топливной композиции в реактор предназначены для соединения с реактором оборудования системы 32 переработки жидкосолевой топливной композиции и отсоединения от реактора. Компенсаторы 17 предназначены для компенсации сейсмических колебаний. Основание 27 предназначено для размещения на нем защитного бокса 12. Патрубок 28 предназначен для соединения с реактором оборудования системы 33. Оборудование системы 33 предназначено для приготовления жидкосолевой топливной композиции, заполнения ей камеры 13 активной зоны или опорожнения камеры 13 активной зоны. Оборудование системы 36 предназначено для охлаждения реактора. Оборудование системы 37 предназначено для охлаждения и нагревания внутреннего пространства защитного бокса 12 инертным газом. Оборудование системы 38 предназначено для производства электроэнергии.

Первый вариант атомного жидкосолевого реактора работает следующим образом.

Включают в работу оборудование системы 37 и заполняют обогреваемый защитный бокс 12 инертным газом. Включают не показанные на фиг. 1 электронагреватели защитного бокса 12 и прогревают его внутреннее пространство до температуры, превышающей температуру плавления топливной солевой композиции. Заполняют камеру 13 активной зоны через патрубок 28 приготовленной жидкосолевой топливной композицией из оборудования системы 33.

Включают в работу оборудование системы 35 отвода газообразных продуктов деления, системы 36 охлаждения реактора, системы 38 производства электроэнергии. Выводят реактор на необходимый уровень мощности. Охлаждающий теплоноситель поступает во входную камеру 4. Далее он проходит через внутренние трубопроводы 3, уплотненные в верхней трубной решетке 1, затем внешние трубопроводы 2, принимает тепло через стенки внешних трубопроводов 2 от жидкосолевой топливной композиции и отводит его через выходную камеру 6 в оборудование системы 36. Трубная конструкция стержней 39 замедлителя и труб 40 обеспечивает передачу тепла от топливной композиции к охлаждающему теплоносителю не только теплопроводностью, но и естественной конвекцией в топливной композиции. Оборудование системы 36 преобразовывает полученную тепловую энергию и передает ее паротурбогенераторам или газотурбогенераторам системы 38 производства электроэнергии. Во время работы в режиме переменных нагрузок, при меняющейся мощности реактора, в камере 13 активной зоны будет меняться объем, занимаемый жидкосолевой топливной композицией. Благодаря наличию температурных развязок у охлаждающих трубопроводов 2 и 3, стержней 39 замедлителя и труб 40 естественной конвекции будут отсутствовать в них термоциклические напряжения. Газообразные продукты деления будут выходить в камеру 16 компенсации расширений топливной композиции и далее они будут откачиваться из нее оборудованием системы 35. Насыщенные пары жидкосолевой топливной композиции будут конденсироваться в конденсаторе 19, образующийся конденсат паров будет сливаться обратно в жидкосолевую топливную композицию. Для выведения из жидкосолевой топливной композиции промежуточных (протактиний-233 и нептуний-239) и конечных продуктов наработки вторичного топлива (уран-233 и плутоний-239), для выведения редкоземельных элементов, а также для очистки жидкосолевой топливной композиции от шлаков включают в работу оборудование системы 32 переработки жидкосолевой топливной композиции. Включают в работу насосы 25 и 23 и откачивают жидкосолевую топливную композицию из реактора в оборудование системы 32 на переработку, а переработанную жидкосолевую топливную композицию закачивают в реактор.

Конкретное исполнение атомного жидкосолевого реактора

В состав солевой топливной композиции входят фториды топливных элементов (урана и плутония) и фториды других металлов. В качестве теплоносителя, охлаждающего реактор, подобрана соль-теплоноситель, также состоящая из фторидов металлов, но не содержащая фториды топливных элементов. Температура плавления соли-теплоносителя должна быть ниже температуры плавления солевой топливной композиции. В качестве основного конструкционного материала может быть использован отечественный сплав, подобный сплаву хастеллой-Н (Блинкин В.Л., Новиков В.М., «Жидкосолевые ядерные реакторы», М: «Атомиздат», 1978). Состав солевой топливной композиции, состав соли-теплоносителя и совместимость солей с основным конструкционным материалом будут предметами специальных исследований. После получения результатов специальных исследований можно будет говорить о конкретном использовании заявляемого реактора.

Технический результат изобретения - разработан атомный жидкосолевой реактор, оборудование которого обеспечивает его безопасность при откачке топливной композиции из работающего реактора на переработку и одновременной закачке переработанной топливной композиции в работающий реактор. Тем самым достигается значительное увеличение назначенного срока службы реактора. Разработанный реактор не отравляется газообразными продуктами деления, так как они постоянно откачиваются из компенсационной камеры 16 топливной композиции. Реактор не отравляется и осколками деления, которые остаются в топливной композиции, так как они удаляются оборудованием системы 32 переработки топливной композиции. Заявляемый реактор не имеет отработанного ядерного топлива, так как топливо в нем постоянно обновляется и нарабатывается новое вторичное топливо. С пуском реактора в эксплуатацию потеряет смысл само понятие «отработанное ядерное топливо».

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано при создании энергоблока АЭС.

Известен жидкосолевой реактор на тепловых нейтронах MSBR-1000 с трехконтурной системой отвода тепла (Блинкин В.Л., Новиков В.М. «Жидкосолевые ядерные реакторы». М: «Атомиздат», 1978). Жидкосолевая топливная композиция посредством принудительной конвекции выводит тепло из реактора и передает его соли-теплоносителю. Соль-теплоноситель расходует полученное тепло в парогенераторе на генерацию пара. Тепловая энергия перегретого пара преобразуется в паротурбогенераторе в электрическую энергию.

В состав реактора включено оборудование системы отвода газообразных продуктов деления и системы переработки топливной композиции.

К основным недостаткам MSBR относятся:

- сложность трехконтурной системы отвода тепла из реактора;

- над камерой активной зоны реактора нет камеры компенсации тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции;

- в составе реактора нет конденсатора паров жидкосолевой топливной композиции;

- большое количество жидкосолевой топливной композиции находится вне корпуса реактора, что приводит к увеличению его критической загрузки;

- при циркуляции топливной композиции через реактор часть запаздывающих нейтронов (с самыми большими временами запаздывания) покидает активную зону с потоком топливной композиции. По этой причине реактивность реактора с циркулирующей топливной композицией меньше реактивности реактора с топливной композицией, не выходящей из корпуса реактора.

Наиболее близким заявленному реактору является жидкосолевой реактор с использованием естественной конвекции в топливной композиции для его охлаждении, (Ермолов Н.А., Волошин С.В. «Жидкосолевой ядерный реактор (варианты)». Патент РФ №2424587, 2011 г.). Жидкосолевая топливная композиция посредством естественной конвекции передает тепло в реакторе соли-теплоносителю. Соль-теплоноситель расходует тепло в парогенераторе на генерацию пара. Тепловая энергия перегретого пара преобразуется в паротурбогенераторе в электрическую энергию.

В состав известного жидкосолевого реактора входят:

- снабженный, по меньшей мере, одним входным и одним выходным патрубками охлаждающего теплоносителя корпус реактора, в котором находятся разделенные перегородкой камера активной зоны и камера зоны воспроизводства;

- расположенные над камерой активной зоны и камерой зоны воспроизводства нижняя и верхняя трубные решетки с приваренными к ним охлаждающими трубопроводами, погруженными в камеру активной зоны и камеру зоны воспроизводства парами, внутренние трубопроводы установлены с просветом во внешних, заглушенных внизу трубопроводах;

- оборудование системы отвода газообразных продуктов деления, оборудование системы переработки жидкосолевой топливной композиции, оборудование системы переработки жидкосолевой сырьевой композиции.

Недостатки известного жидкосолевого реактора:

- в систему переработки жидкосолевой топливной композиции не включено оборудование, обеспечивающее прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой топливной композиции v₃, одновременную отправку в работающий реактор объема v₃ переработанной жидкосолевой топливной композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой топливной композиции;

- в систему переработки жидкосолевой сырьевой композиции не включено оборудование, обеспечивающее прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой сырьевой композиции v₄, одновременную отправку в работающий реактор объема v₄ переработанной жидкосолевой сырьевой композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой сырьевой композиции;

- в состав реактора не включены насос для откачки жидкосолевой топливной композиции из работающего реактора на переработку и насос для закачки в работающий реактор переработанной жидкосолевой топливной композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, оснащенные устройствами системы управления их работой, которые обеспечивают одновременный пуск, равенство объемных подач и одновременный останов насосов, и устройствами системы диагностики, которые обеспечивают диагностику насосов и устройств системы управления их работой;

- в состав реактора не включены насос для откачки жидкосолевой сырьевой композиции из работающего реактора на переработку и насос для закачки в работающий реактор переработанной жидкосолевой сырьевой композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, оснащенные устройствами системы управления их работой, которые обеспечивают одновременный пуск, равенство объемных подач и одновременный останов насосов, и устройствами системы диагностики, которые обеспечивают диагностику насосов и устройств системы управления их работой;

С целью устранения указанных недостатков во втором варианте атомного жидкосолевого реактора, в состав которого входят:

- снабженный, по меньшей мере, одним входным и одним выходным патрубками охлаждающего теплоносителя корпус реактора, в котором находятся разделенные перегородкой камера активной зоны и камера зоны воспроизводства;

- расположенные над камерой активной зоны и камерой зоны воспроизводства нижняя и верхняя трубные решетки с приваренными к ним охлаждающими трубопроводами, погруженными в камеру активной зоны и камеру зоны воспроизводства парами, внутренние трубопроводы установлены с просветом во внешних, заглушенных внизу трубопроводах;

- оборудование системы отвода газообразных продуктов деления, оборудование системы переработки жидкосолевой топливной композиции, оборудование системы переработки жидкосолевой сырьевой композиции, предлагается:

- в систему переработки жидкосолевой топливной композиции включить оборудование, обеспечивающее прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой топливной композиции v₃, одновременную отправку в работающий реактор объема v₃ переработанной жидкосолевой топливной композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой топливной композиции;

- в систему переработки жидкосолевой сырьевой композиции включить оборудование, обеспечивающее прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой сырьевой композиции v₄, одновременную отправку в работающий реактор объема v₄ переработанной жидкосолевой сырьевой композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой сырьевой композиции;

- в состав реактора включить насос для откачки жидкосолевой топливной композиции из работающего реактора на переработку и насос для закачки в работающий реактор переработанной жидкосолевой топливной композиции, оснащенные устройствами системы управления их работой, которые обеспечивают одновременный пуск, равенство объемных подач и одновременный останов насосов, и устройствами системы диагностики, которые обеспечивают диагностику насосов и устройств системы управления их работой;

- в состав реактора включить насос для откачки жидкосолевой сырьевой композиции из работающего реактора на переработку и насос для закачки в работающий реактор переработанной жидкосолевой сырьевой композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, оснащенные устройствами системы управления их работой, которые обеспечивают одновременный пуск, равенство объемных подач и одновременный останов насосов, и устройствами системы диагностики, которые обеспечивают диагностику насосов и устройств системы управления их работой.

В частных случаях исполнения второго варианта атомного жидкосолевого реактора предлагается:

- в систему переработки жидкосолевой топливной композиции включить оборудование, обеспечивающее ежедневный прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой топливной композиции v₅=V₂/n₅, где V₂ - объем всего количества жидкосолевой топливной композиции в реакторе, n₅ равен выбранному числу дней на переработку объема V₂ жидкосолевой топливной композиции, одновременную отправку в работающий реактор объема v₅ переработанной жидкосолевой топливной композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой топливной композиции;

- в систему переработки жидкосолевой сырьевой композиции включить оборудование, обеспечивающее ежедневный прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой сырьевой композиции v₆=V₃/n₆, где V₃ - объем всего количества жидкосолевой сырьевой композиции в реакторе, n₆ равен выбранному числу дней на переработку объема V₃ жидкосолевой сырьевой композиции, одновременную отправку в работающий реактор объема v₆ переработанной жидкосолевой сырьевой композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой сырьевой композиции;

- над камерой активной зоны расположить камеру компенсации расширений жидкосолевой топливной композиции, над камерой зоны воспроизводства расположить камеру компенсации расширений жидкосолевой сырьевой композиции;

- в состав реактора включить конденсатор паров жидкосолевой топливной композиции и конденсатор паров жидкосолевой сырьевой композиции;

- пары охлаждающих трубопроводов погрузить с просветом в сквозные отверстия стержней замедлителя, установленных в камере активной зоны и камере зоны воспроизводства;

- пары охлаждающих трубопроводов погрузить с просветом в сквозные отверстия труб естественной конвекции, установленных в камере активной зоны и камере зоны воспроизводства;

- в камере активной зоны и камере зоны воспроизводства установить стержни замедлителя и трубы естественной конвекции, пары части охлаждающих трубопроводов погрузить с просветом в сквозные отверстия стержней замедлителя, пары остальных охлаждающих трубопроводов погрузить с просветом в сквозные отверстия труб естественной конвекции;

- корпус реактора поместить в защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс и оснастить устройствами для зачалки;

- защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс изготовить в виде транспортного контейнера с устройствами для зачалки;

- защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс снабдить съемной защитной крышкой с устройствами для зачалки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, фиг. 1, 2, на которых представлена возможная конструкция второго варианта атомного жидкосолевого реактора.

На фиг. 1 и 2 приняты следующие обозначения:

1 - верхняя трубная решетка, 2 - внешний трубопровод охлаждающего теплоносителя, 3 - внутренний трубопровод охлаждающего теплоносителя, 4 - входная камера охлаждающего теплоносителя, 5 - входной патрубок охлаждающего теплоносителя, 6 - выходная камера охлаждающего теплоносителя, 7 - выходной патрубок охлаждающего теплоносителя, 8 -запорный вентиль трубопровода закачки жидкосолевой сырьевой композиции в реактор; 9 - запорный вентиль трубопровода закачки жидкосолевой топливной композиции в реактор, 10 - запорный вентиль трубопровода откачки жидкосолевой сырьевой композиции из реактора; 11 - запорный вентиль трубопровода откачки жидкосолевой топливной композиции из реактора, 12 - защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс, 13 - камера активной зоны, 14 - камера зоны воспроизводства; 15 - камера компенсации расширений жидкосолевой сырьевой композиции, 16 - камера компенсации расширений жидкосолевой топливной композиции, 17 - компенсатор сейсмических колебаний, 18 - конденсатор паров жидкосолевой сырьевой композиции; 19 - конденсатор паров жидкосолевой топливной композиции, 20 - корпус реактора, 21 - крышка защитного бокса, 22 - насос для закачки жидкосолевой сырьевой композиции в реактор; 23 - насос для закачки жидкосолевой топливной композиции в реактор, 24 - насос для откачки жидкосолевой сырьевой композиции из реактора; 25 - насос для откачки жидкосолевой топливной композиции из реактора, 26 - нижняя трубная решетка, 27 - основание, 28 - патрубок заполнения - опорожнения камеры активной зоны, 29 - патрубок заполнения - опорожнения камеры зоны воспроизводства; 30 - перегородка между камерой активной зоны и камерой зоны воспроизводства; 31 - система переработки жидкосолевой сырьевой композиции; 32 - система переработки жидкосолевой топливной композиции, 33 - система заполнения - опорожнения камеры активной зоны жидкосолевой топливной композицией, 34 - система заполнения - опорожнения камеры зоны воспроизводства жидкосолевой сырьевой композицией; 35 - система отвода газообразных продуктов деления, 36 - система охлаждения реактора, 37 - система охлаждения и нагревания внутреннего пространства защитного бокса инертным газом, 38 - система производства электроэнергии, 39 - стержень замедлителя, 40 - труба естественной конвекции, 41 - устройство для зачалки.

Корпус 20 предназначен для того, чтобы препятствовать распространению радиоактивных изотопов и топливных элементов в окружающую среду. По меньшей мере, один входной 5 и один выходной 7 патрубки охлаждающего теплоносителя предназначены для связи реактора с оборудованием системы 36 охлаждения реактора. Находящаяся в корпусе 20 реактора камера 13 активной зоны предназначена для преобразования энергии деления ядерного топлива в тепловую энергию жидкосолевой топливной композиции и передачи тепловой энергии охлаждающему теплоносителю. Находящаяся в корпусе 20 реактора камера 14 зоны воспроизводства, отделенная от камеры 13 активной зоны перегородкой 30, предназначена для наработки в жидкосолевой сырьевой композиции вторичного ядерного топлива. Расположенные над камерой 13 активной зоны и камерой 14 зоны воспроизводства нижняя 26 и верхняя 1 трубные решетки предназначены для крепления внешних 2 и внутренних 3 охлаждающих трубопроводов, погруженных в камеру 13 активной зоны и камеру 14 зоны воспроизводства парами, внутренние трубопроводы 3 установлены с просветом во внешних 2, заглушенных внизу трубопроводах. Оборудование системы 35 предназначено для отвода газообразных продуктов деления из камер 15 и 16 компенсации расширений сырьевой и топливной композиций. Оборудование системы 32 переработки жидкосолевой топливной композиции, обеспечивающее прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой топливной композиции v₃, одновременную отправку в работающий реактор объема v₃ переработанной жидкосолевой топливной композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой топливной композиции, предназначено тем самым для обеспечения процесса обновления солевой топливной композиции посредством ее переработки. Переработка жидкосолевой топливной композиции может включать выделение из нее предшественника нарабатываемого делящегося изотопа, наработанного делящегося изотопа, редкоземельных элементов, шлаков и корректировку состава жидкосолевой топливной композиции. Оборудование системы 31 переработки жидкосолевой сырьевой композиции, обеспечивающее прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой сырьевой композиции v₄, одновременную отправку в работающий реактор объема v₄ переработанной жидкосолевой сырьевой композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой сырьевой композиции, предназначено тем самым для обеспечения процесса обновления солевой сырьевой композиции посредством ее переработки. Переработка жидкосолевой сырьевой композиции может включать выделение из нее предшественника нарабатываемого делящегося изотопа, наработанного делящегося изотопа, редкоземельных элементов, шлаков и корректировку состава жидкосолевой сырьевой композиции. Включенные в состав реактора насосы 25 и 23, оснащенные устройствами системы управления их работой, которые обеспечивают одновременный пуск, равенство объемных подач и одновременный останов насосов, и устройствами системы диагностики, которые обеспечивают диагностику насосов и устройств системы управления их работой, предназначены для обеспечения ядерной безопасности при откачке топливной композиции из работающего реактора на переработку насосом 25 и одновременной закачке в работающий реактор переработанной жидкосолевой топливной композиции насосом 23. Включенные в состав реактора насосы 24 и 22, оснащенные устройствами системы управления их работой, которые обеспечивают одновременный пуск, равенство объемных подач и одновременный останов насосов, и устройствами системы диагностики, которые обеспечивают диагностику насосов и устройств системы управления их работой, предназначены для обеспечения ядерной безопасности при откачке сырьевой композиции из работающего реактора на переработку насосом 24 и одновременной закачке в работающий реактор переработанной жидкосолевой сырьевой композиции насосом 22.

Частные случаи исполнения второго варианта атомного жидкосолевого реактора

Во-первых,

- в систему 32 переработки жидкосолевой топливной композиции включено оборудование, обеспечивающее ежедневный прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой топливной композиции V₅=V₂/n₅, где V₂ - объем всего количества жидкосолевой топливной композиции в реакторе, n₅ равен выбранному числу дней на переработку объема V₂ жидкосолевой топливной композиции, одновременную отправку в работающий реактор объема v₅ переработанной жидкосолевой топливной композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой топливной композиции;

- в систему 31 переработки жидкосолевой сырьевой композиции включено оборудование, обеспечивающее ежедневный прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой сырьевой композиции V₆=V₃/n₆, где V₃ - объем всего количества жидкосолевой сырьевой композиции в реакторе, n₆ равен выбранному числу дней на переработку объема V₃ жидкосолевой сырьевой композиции, одновременную отправку в работающий реактор объема v₆ переработанной жидкосолевой сырьевой композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой сырьевой композиции.

Во-вторых, над камерой 13 активной зоны расположена камера 16 компенсации расширений жидкосолевой топливной композиции, над камерой 14 зоны воспроизводства расположена камера 15 компенсации расширений жидкосолевой сырьевой композиции.

В-третьих, в состав реактора включены конденсатор 19 паров жидкосолевой топливной композиции и конденсатор 18 паров жидкосолевой сырьевой композиции.

В-четвертых, пары охлаждающих трубопроводов 2 и 3 погружены с просветом в сквозные отверстия стержней 39 замедлителя, установленных в камере 13 активной зоны и камере 14 зоны воспроизводства.

В-пятых, пары охлаждающих трубопроводов 2 и 3 погружены с просветом в сквозные отверстия труб 40 естественной конвекции, установленных в камере 13 активной зоны и камере 14 зоны воспроизводства.

В-шестых, в камере 13 активной зоны и камере 14 зоны воспроизводства установлены стержни 39 замедлителя и трубы 40 естественной конвекции, пары части охлаждающих трубопроводов 2 и 3 погружены с просветом в сквозные отверстия стержней 39 замедлителя, пары остальных охлаждающих трубопроводов 2 и 3 погружены с просветом в сквозные отверстия труб 40 естественной конвекции.

В-седьмых, корпус 20 реактора помещен в защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс 12 и оснащен устройствами 41 для зачалки.

В-восьмых, защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс 12 изготовлен в виде транспортного контейнера с устройствами 41 для зачалки.

В-девятых, защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс 12 снабжен съемной защитной крышкой 21 с устройствами 41 для зачалки.

Кроме того в состав второго варианта атомного жидкосолевого реактора могут быть включены: входная камера 4 охлаждающего теплоносителя, выходная камера 6 охлаждающего теплоносителя, запорный вентиль 8 трубопровода закачки жидкосолевой сырьевой композиции в реактор, запорный вентиль 9 трубопровода закачки жидкосолевой топливной композиции в реактор, запорный вентиль 10 трубопровода откачки жидкосолевой сырьевой композиции из реактора, запорный вентиль 11 трубопровода откачки жидкосолевой топливной композиции из реактора, компенсаторы 17 сейсмических колебаний, основание 27, патрубок 28 заполнения - опорожнения камеры активной зоны, патрубок 29 заполнения - опорожнения камеры зоны воспроизводства, оборудование системы 33 заполнения - опорожнения камеры 13 активной зоны жидкосолевой топливной композицией, оборудование система 34 заполнения - опорожнения камеры 14 зоны воспроизводства жидкосолевой сырьевой композицией, оборудование системы 36 охлаждения реактора, оборудование системы 37 охлаждения и нагревания защитного бокса 12 инертным газом, оборудование системы 38 производства электроэнергии.

Оборудование системы 32, обеспечивающее ежедневный прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой топливной композиции v₅=V₂/n₅, где V₂ - объем всего количества жидкосолевой топливной композиции в реакторе, n₅ равен выбранному числу дней на переработку объема V₂ жидкосолевой топливной композиции, одновременную отправку в работающий реактор объема v₅ переработанной жидкосолевой топливной композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой топливной композиции, предназначено для обеспечения непрерывного процесса обновления топливной композиции посредством ее переработки и выделения наработанного вторичного топлива, урана-233 или плутония-239.

Оборудование системы 31, обеспечивающее ежедневный прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой сырьевой композиции v₆=V₃/n₆, где V₃ - объем всего количества жидкосолевой сырьевой композиции в реакторе, n₆ равен выбранному числу дней на переработку объема V₃ жидкосолевой сырьевой композиции, одновременную отправку в работающий реактор объема v₆ переработанной жидкосолевой сырьевой композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой сырьевой композиции, предназначено для обеспечения непрерывного процесса обновления сырьевой композиции посредством ее переработки и выделения наработанного вторичного топлива, урана-233 или плутония-239.

Расположенная над камерой 13 активной зоны камера 16 предназначена для компенсации расширений жидкосолевой топливной композиции и поступления в нее газообразных продуктов деления из жидкосолевой топливной композиции. Расположенная над камерой 14 зоны воспроизводства камера 15 предназначена для компенсации расширений жидкосолевой сырьевой композиции и поступления в нее газообразных продуктов деления из жидкосолевой сырьевой композиции.

Конденсатор 19 предназначен для конденсации паров жидкосолевой топливной композиции и возврата конденсата в жидкосолевую топливную композицию. Работа конденсатора 19 способствует тем самым обеспечению постоянства химического состава жидкосолевой топливной композиции. Конденсатор 18 предназначен для конденсации паров жидкосолевой сырьевой композиции и возврата конденсата в жидкосолевую сырьевую композицию. Работа конденсатора 19 способствует тем самым обеспечению постоянства химического состава жидкосолевой сырьевой композиции.

Стержни 39 замедлителя, установленные в камере 13 активной зоны и камере 14 зоны воспроизводства, предназначены для получения в активной зоне и зоне воспроизводства теплового спектра нейтронов. Сквозные отверстия в стержнях 39 замедлителя, в которые погружены с просветом пары охлаждающих трубопроводов 2 и 3, предназначены для ускорения естественной конвекции в топливной и сырьевой композициях. Поверхности стержней 39 замедлителя могут быть изготовлены с неровностями, увеличивающими турбулентность потоков топливных композиций.

Трубы 40 естественной конвекции предназначены для получения в камере 13 активной зоны и камере 14 зоны воспроизводства быстрого спектра нейтронов. Сквозные отверстия в трубах 40, в которые погружены с просветом пары охлаждающих трубопроводов 2 и 3, предназначены для ускорения естественной конвекции в топливной и сырьевой композициях. Поверхности труб 40 естественной конвекции могут быть изготовлены с неровностями, увеличивающими турбулентность потоков топливных композиций.

Установленные в камере 13 активной зоны и камере 14 зоны воспроизводства стержни 39 замедлителя и трубы 40 естественной конвекции (пары части охлаждающих трубопроводов 2 и 3 погружены с просветом в сквозные отверстия стержней 39 замедлителя, пары остальных охлаждающих трубопроводов 2 и 3 погружены с просветом в сквозные отверстия труб 40 естественной конвекции) предназначены для получения в активной зоне и зоне воспроизводства промежуточного спектра нейтронов.

Защитный электрообогреваемый теплоизолированный бокс 12 предназначен для размещения корпуса 20 реактора, защиты реактора от внешних воздействий, защиты окружающей среды от продуктов аварии и нагревания реактора до температуры, превышающей температуру плавления солевой топливной композиции. Устройства 41 для зачалки, которыми оснащен корпус 20 реактора, предназначены для погружения корпуса 20 реактора в бокс 12 и его извлечения.

Защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс 12, изготовленный в виде транспортного контейнера с устройствами 41 для зачалки, предназначен для транспортирования по воздуху реактора, из которого слита топливная и сырьевая композиции, на предприятие по переработке атомных реакторов.

Съемная защитная крышка 21 с устройствами 41 для зачалки предназначена для извлечения атомного реактора из защитного бокса 12.

Входная камера 4 предназначена для распределения охлаждающего теплоносителя по внутренним трубопроводам 3, выходная камера 6 предназначена для сбора охлаждающего теплоносителя, выходящего из внешних трубопроводов 2. Запорный вентиль 11 трубопровода откачки жидкосолевой топливной композиции из реактора и запорный вентиль 9 трубопровода закачки жидкосолевой топливной композиции в реактор предназначены для соединения оборудования системы 32 переработки жидкосолевой топливной композиции с реактором и его отсоединения от реактора. Запорный вентиль 10 трубопровода откачки жидкосолевой сырьевой композиции из реактора и запорный вентиль 8 трубопровода закачки жидкосолевой сырьевой композиции в реактор предназначены для соединения оборудования системы 31 переработки жидкосолевой сырьевой композиции с реактором и его отсоединения от реактора. Компенсаторы 17 предназначены для компенсации сейсмических колебаний. Основание 27 предназначено для размещения на нем бокса 12. Патрубок 28 предназначен для соединения с реактором оборудования системы 33. Оборудование системы 33 предназначено для приготовления жидкосолевой топливной композиции, заполнения ей камеры 13 активной зоны или опорожнения камеры 13 активной зоны. Патрубок 29 предназначен для соединения с реактором оборудования системы 34. Оборудование системы 34 предназначено для приготовления жидкосолевой сырьевой композиции, заполнения ей камеры 14 зоны воспроизводства или опорожнения камеры 14 зоны воспроизводства. Оборудование системы 36 предназначено для охлаждения реактора. Оборудование системы 37 предназначено для охлаждения и нагревания внутреннего пространства защитного бокса 12 инертным газом. Оборудование системы 38 предназначено для производства электроэнергии.

Второй вариант атомного жидкосолевого реактора работает следующим образом.

Включают в работу оборудование системы 37 и заполняют внутреннее пространство защитного бокса 12 инертным газом. Включают не показанные на фиг. 1 электронагреватели защитного бокса 12 и прогревают защитный бокс и его внутреннее пространство до температуры, превышающей температуру плавления топливной и сырьевой солевых композиций. Заполняют камеру 13 активной зоны через патрубок 28 приготовленной жидкосолевой топливной композицией из оборудования системы 33. Заполняют камеру 14 зоны воспроизводства через патрубок 29 приготовленной жидкосолевой сырьевой композиций из оборудования системы 34.

Включают в работу оборудование системы 35 отвода газообразных продуктов деления, системы 36 охлаждения реактора, системы 38 производства электроэнергии. Выводят реактор на необходимый уровень мощности. Охлаждающий теплоноситель поступает во входную камеру 4. Далее он проходит через внутренние трубопроводы 3, уплотненные в верхней трубной решетке 1, затем внешние трубопроводы 2, принимает тепло через стенки внешних трубопроводов 2 от жидкосолевых топливной и сырьевой композиций и отводит его через выходную камеру 6 в оборудование системы 36. Трубная конструкция стержней 39 замедлителя и труб 40 обеспечивает передачу тепла от топливной и сырьевой композиций к охлаждающему теплоносителю не только теплопроводностью, но и естественной конвекцией в топливной и сырьевой композициях. Оборудование системы 36 преобразовывает полученную тепловую энергию и передает ее паротурбогенераторам или газотурбогенераторам системы 38 производства электроэнергии. Во время работы в режиме переменных нагрузок, при меняющейся мощности реактора, в камере 13 активной зоны и камере 14 зоны воспроизводства будут меняться объемы, занимаемые жидкосолевыми топливной и сырьевой композициями. Благодаря наличию температурных развязок у охлаждающих трубопроводов 2 и 3, стержней 39 замедлителя и труб 40 естественной конвекции будут отсутствовать в них термоциклические напряжения. Газообразные продукты деления будут выходить в камеры 15 и 16, и далее они будут отводиться из них оборудованием системы 35. Насыщенные пары жидкосолевых топливной и сырьевой композиций будут конденсироваться в конденсаторах 19 и 18, образующийся конденсат паров будет сливаться обратно в топливную и сырьевую композиции. Для выведения из топливной и сырьевой композиций промежуточных (протактиний-233 и нептуний-239) и конечных продуктов наработки вторичного топлива (уран-233 и плутоний-239), для выведения редкоземельных элементов, которые нарабатываются в композициях и являются нейтронными ядами, а также для очистки композиций от шлаков и их кондиционирования включают в работу оборудование систем 32 и 31 переработки топливной и сырьевой композиций. Включают в работу насосы 25 и 23 и откачивают жидкосолевую топливную композицию из работающего реактора в оборудование системы 32 на переработку, а переработанную жидкосолевую топливную композицию закачивают в работающий реактор. Включают в работу насосы 24 и 22 и откачивают жидкосолевую сырьевую композицию из работающего реактора в оборудование системы 31 на переработку, а переработанную жидкосолевую сырьевую композицию закачивают в работающий реактор.

Конкретное исполнение второго варианта атомного жидкосолевого реактора

Топливная и сырьевая композиции, обладают необходимыми теплогидравлическими свойствами и состоят из фторидов топливных элементов и фторидов других металлов. В качестве теплоносителя, охлаждающего реактор, подобрана соль-теплоноситель, также состоящая из фторидов металлов с меньшей температурой плавления, не содержащий фториды топливных элементов. В качестве основного конструкционного материала может быть использован отечественный сплав, подобный сплаву хастеллой-Н (Блинкин В.Л., Новиков В.М. Жидкосолевые ядерные реакторы. М: «Атомиздат», 1978). Состав солевых топливной и сырьевой композиций, состав соли-теплоносителя и совместимость солей с конструкционными материалами будут предметами специальных исследований. После получения результатов специальных исследований можно будет говорить о конкретном использовании заявляемого реактора.

Технический результат изобретения - разработан атомный жидкосолевой реактор, оборудование которого обеспечивает его безопасность при откачке топливной и сырьевой композиций из работающего реактора на переработку и одновременной закачке переработанных топливной и сырьевой композиций в работающий реактор. Тем самым достигается значительное увеличение назначенного срока службы реактора. Разработанный реактор не отравляется газообразными продуктами деления, так как они постоянно откачиваются из компенсационных камер топливной и сырьевой композиций. Реактор не отравляется и осколками деления, которые остаются в топливной и сырьевой композициях, так как они удаляются оборудованием систем переработки солевых композиций. Заявляемый реактор не имеет отработанного ядерного топлива, так как топливо в нем постоянно обновляется и нарабатывается новое вторичное топливо. С пуском реактора в эксплуатацию потеряет смысл само понятие «отработанное ядерное топливо».

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в энергоблоке АЭС. Устройство представляет собой атомный жидкосолевой реактор, который отличается тем, что содержит оборудование системы переработки жидкосолевой топливной композиции, обеспечивающее прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой топливной композиции v₁, одновременную отправку в работающий реактор объема v₁ переработанной жидкосолевой топливной композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой топливной композиции; насос для откачки жидкосолевой топливной композиции из работающего реактора на переработку и насос для закачки в работающий реактор переработанной жидкосолевой топливной композиции, оснащенные устройствами системы управления их работой, которые обеспечивают одновременный пуск, равенство объемных подач и одновременный останов насосов, и устройствами системы диагностики, которые обеспечивают диагностику насосов и устройств системы управления их работой. Технический результат – обеспечение одновременного приёма на переработку и отправки в работающий реактор жидкосолевой топливной композиции ядерного реактора. 2 н. и 18 з.п ф-лы, 2 ил.

1. Атомный жидкосолевой реактор, в состав которого входят:

- снабженный по меньшей мере одним входным и одним выходным патрубками охлаждающего теплоносителя корпус реактора, в котором находится камера активной зоны;

- расположенные над камерой активной зоны нижняя и верхняя трубные решетки с приваренными к ним охлаждающими трубопроводами, погруженными в камеру активной зоны парами, внутренние трубопроводы установлены с просветом во внешних заглушенных внизу трубопроводах;

- оборудование системы отвода газообразных продуктов деления, оборудование системы переработки жидкосолевой топливной композиции, отличающийся тем, что:

- в систему переработки жидкосолевой топливной композиции включено оборудование, обеспечивающее прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой топливной композиции v₁, одновременную отправку в работающий реактор объема v₁ переработанной жидкосолевой топливной композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой топливной композиции;

- в состав реактора включены насос для откачки жидкосолевой топливной композиции из работающего реактора на переработку и насос для закачки в работающий реактор переработанной жидкосолевой топливной композиции, оснащенные устройствами системы управления их работой, которые обеспечивают одновременный пуск, равенство объемных подач и одновременный останов насосов, и устройствами системы диагностики, которые обеспечивают диагностику насосов и устройств системы управления их работой.

2. Атомный реактор по п. 1, отличающийся тем, что в систему переработки жидкосолевой топливной композиции включено оборудование, обеспечивающее ежедневный прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой топливной композиции v₂=V₁/n₂, где V₁ - объем всего количества жидкосолевой топливной композиции в реакторе, n₂ равен выбранному числу дней на переработку объема V₁ жидкосолевой топливной композиции, одновременную отправку в работающий реактор объема v₂ переработанной жидкосолевой топливной композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой топливной композиции.

3. Атомный реактор по п. 1, отличающийся тем, что над камерой активной зоны расположена камера компенсации расширений жидкосолевой топливной композиции.

4. Атомный реактор по п. 1, отличающийся тем, что в состав реактора включен конденсатор паров жидкосолевой топливной композиции.

5. Атомный реактор по п. 1, отличающийся тем, что пары охлаждающих трубопроводов погружены с просветом в сквозные отверстия стержней замедлителя, установленных в камере активной зоны.

6. Атомный реактор по п. 1, отличающийся тем, что пары охлаждающих трубопроводов погружены с просветом в сквозные отверстия труб естественной конвекции, установленных в камере активной зоны.

7. Атомный реактор по п. 1, отличающийся тем, что в камере активной зоны установлены стержни замедлителя и трубы естественной конвекции, пары части охлаждающих трубопроводов погружены с просветом в сквозные отверстия стержней замедлителя, пары остальных охлаждающих трубопроводов погружены с просветом в сквозные отверстия труб естественной конвекции.

8. Атомный реактор по п. 1, отличающийся тем, что корпус реактора помещен в защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс и оснащен устройствами для зачалки.

9. Атомный реактор по п. 8, отличающийся тем, что защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс изготовлен в виде транспортного контейнера с устройствами для зачалки.

10. Атомный реактор по п. 8, отличающийся тем, что защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс снабжен съемной защитной крышкой с устройствами для зачалки.

11. Атомный жидкосолевой реактор, в состав которого входят:

- снабженный по меньшей мере одним входным и одним выходным патрубками охлаждающего теплоносителя корпус реактора, в котором находятся разделенные перегородкой камера активной зоны и камера зоны воспроизводства;

- расположенные над камерой активной зоны и камерой зоны воспроизводства нижняя и верхняя трубные решетки с приваренными к ним охлаждающими трубопроводами, погруженными в камеру активной зоны и камеру зоны воспроизводства парами, внутренние трубопроводы установлены с просветом во внешних заглушенных внизу трубопроводах;

- оборудование системы отвода газообразных продуктов деления, оборудование системы переработки жидкосолевой топливной композиции, оборудование системы переработки жидкосолевой сырьевой композиции, отличающийся тем, что:

- в систему переработки жидкосолевой топливной композиции включено оборудование, обеспечивающее прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой топливной композиции v₃, одновременную отправку в работающий реактор объема v₃ переработанной жидкосолевой топливной композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой топливной композиции;

- в систему переработки жидкосолевой сырьевой композиции включено оборудование, обеспечивающее прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой сырьевой композиции v₄, одновременную отправку в работающий реактор объема v₄ переработанной жидкосолевой сырьевой композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой сырьевой композиции;

- в состав реактора включены насос для откачки жидкосолевой топливной композиции из работающего реактора на переработку и насос для закачки в работающий реактор переработанной жидкосолевой топливной композиции, оснащенные устройствами системы управления их работой, которые обеспечивают одновременный пуск, равенство объемных подач и одновременный останов насосов, и устройствами системы диагностики, которые обеспечивают диагностику насосов и устройств системы управления их работой;

- в состав реактора включены насос для откачки жидкосолевой сырьевой композиции из работающего реактора на переработку и насос для закачки в работающий реактор переработанной жидкосолевой сырьевой композиции, оснащенные устройствами системы управления их работой, которые обеспечивают одновременный пуск, равенство объемных подач и одновременный останов насосов, и устройствами системы диагностики, которые обеспечивают диагностику насосов и устройств системы управления их работой.

12. Атомный реактор по п. 11, отличающийся тем, что:

- в систему переработки жидкосолевой топливной композиции включено оборудование, обеспечивающее ежедневный прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой топливной композиции v₅=V₂/n₅, где V₂ - объем всего количества жидкосолевой топливной композиции в реакторе, n₅ равен выбранному числу дней на переработку объема V₂ жидкосолевой топливной композиции, одновременную отправку в работающий реактор объема v₅ переработанной жидкосолевой топливной композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой топливной композиции;

- в систему переработки жидкосолевой сырьевой композиции включено оборудование, обеспечивающее ежедневный прием на переработку из работающего реактора объема жидкосолевой сырьевой композиции v₆=V₃/n₆, где V₃ - объем всего количества жидкосолевой сырьевой композиции в реакторе, n₆ равен выбранному числу дней на переработку объема V₃ жидкосолевой сырьевой композиции, одновременную отправку в работающий реактор объема v₆ переработанной жидкосолевой сырьевой композиции, нагретой до рабочей температуры в реакторе, и переработку принятой жидкосолевой сырьевой композиции.

13. Атомный реактор по п. 11, отличающийся тем, что над камерой активной зоны расположена камера компенсации расширений жидкосолевой топливной композиции, над камерой зоны воспроизводства расположена камера компенсации расширений жидкосолевой сырьевой композиции.

14. Атомный реактор по п. 11, отличающийся тем, что в состав реактора включены конденсатор паров жидкосолевой топливной композиции и конденсатор паров жидкосолевой сырьевой композиции.

15. Атомный реактор по п. 11, отличающийся тем, что пары охлаждающих трубопроводов погружены с просветом в сквозные отверстия стержней замедлителя, установленных в камере активной зоны и камере зоны воспроизводства.

16. Атомный реактор по п. 11, отличающийся тем, что пары охлаждающих трубопроводов погружены с просветом в сквозные отверстия труб естественной конвекции, установленных в камере активной зоны и камере зоны воспроизводства.

17. Атомный реактор по п. 11, отличающийся тем, что в камере активной зоны и камере зоны воспроизводства установлены стержни замедлителя и трубы естественной конвекции, пары части охлаждающих трубопроводов погружены с просветом в сквозные отверстия стержней замедлителя, пары остальных охлаждающих трубопроводов погружены с просветом в сквозные отверстия труб естественной конвекции.

18. Атомный реактор по п. 11, отличающийся тем, что корпус реактора помещен в защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс и оснащен устройствами для зачалки.

19. Атомный реактор по п. 18, отличающийся тем, что защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс изготовлен в виде транспортного контейнера с устройствами для зачалки.

20. Атомный реактор по п. 18, отличающийся тем, что защитный электрообогреваемый сейсмически изолированный бокс снабжен съемной защитной крышкой с устройствами для зачалки.