РЕАКТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ИЗОТОПНОЙ ПРОДУКЦИИ Российский патент 2018 года по МПК G21C1/24 

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано в реакторных установках для производства изотопной продукции.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявленному изобретению является реакторная установка для производства изотопной продукции, содержащая ядерный гомогенный реактор растворного типа, систему каталитической рекомбинации с конденсатосборником, вход которого соединен с холодильником, а выход по газу - с газовой полостью ядерного реактора, и технологическую петлю для выделения изотопов с сорбционной колонкой, вход которой посредством насоса соединен с топливным раствором ядерного реактора и с выходом по воде конденсатосборника (Вопросы атомной науки и техники. Сер. Обеспечение безопасности АЭС: науч.-тех. сб. /ОАО «НИКИЭТ», ОАО ОКБ «Гидропресс». - М.: ОАО «НИКИЭТ», 2013. - ISSN 2224-0853. Вып. 33: Исследовательские реакторы. -2013., с. 110-115, рис. 1, рис. 3).

В известной реакторной установке промывка технологической петли и сорбционной колонки осуществляется следующим образом.

При работе реактора рекомбинированная вода накапливается в конденсатосборнике. После остановки реактора и прокачки топливного раствора через сорбционную колонку открывается вентиль, и оборудование технологической петли промывается водой из конденсатосборника по тракту: конденсатосборник - насос - сорбционная колонка - растворный реактор. Таким образом, вода, накопленная в конденсатосборнике, оказывается в реакторе. При работе системы каталитической рекомбинации конденсат вновь накапливается в конденсатосборнике. Однако объем конденсатосборника при такой схеме работы должен быть ограничен по нейтронно-физическим характеристикам реактора, мощность которого составляет 75 кВт. Оценки показывают, что при недельном цикле работы реакторной установки для производства молибдена в системе каталитической рекомбинации образуется более чем двойной объем воды, допустимый для накопления в конденсатосборнике. Этот излишек возвращается в реактор через центральный канал в газовую полость реактора.

Недостатком известной реакторной установки является ухудшение радиационной безопасности для обслуживающего персонала из-за значительной остаточной загрязненности продуктами деления и топливом технологической петли и сорбционной колонки после промывки, что объясняется недостаточным объемом воды, накопленной в конденсатосборнике, который ограничивается нейтронно-физическими характеристиками реактора.

Задачей настоящего изобретения является создание реакторной установки для производства изотопной продукции, позволяющей обеспечить радиационную безопасность для обслуживающего персонала путем эффективной промывки технологической петли.

Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение объема промывочной воды при одновременном сокращении объема жидких радиоактивных отходов при производстве изотопной продукции.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной реакторной установке для производства изотопной продукции, содержащей ядерный гомогенный реактор растворного типа, систему каталитической рекомбинации с конденсатосборником, вход которого соединен с холодильником, а выход по газу с газовой полостью ядерного реактора, и технологическую петлю для выделения изотопов с сорбционной колонкой, вход которой посредством насоса соединен с топливным раствором ядерного реактора и с выходом по воде конденсатосборника, согласно изобретению конденсатосборник содержит центральный канал для газа, конусообразную перегородку, установленную над центральным каналом, и расположенные концентрично центральному каналу емкость и обечайку, при этом между стенкой конденсатосборника и емкостью образована кольцевая полость для перелива воды, между обечайкой и центральным каналом - кольцевая полость для нисходящего потока воды, между емкостью и обечайкой - кольцевая полость для восходящего потока воды, причем полости для нисходящего потока воды и восходящего потока воды соединены в нижней части емкости, а перегородка герметично отделяет полость центрального канала от полости для восходящего потока воды и полости для перелива воды, при этом выход из центрального канала является выходом по газу, а конденсатосборник снабжен дополнительным входом и двумя дополнительными выходами по воде, причем дополнительный вход конденсатосборника выполнен в верхней части полости для восходящего потока воды и соединен с выходом сорбционной колонки, первый дополнительный выход по воде конденсатосборника выполнен в нижней части полости для перелива воды из емкости и соединен с газовой полостью реактора, а второй дополнительный выход по воде выполнен в средней части полости для восходящего потока воды и соединен с входом насоса технологической петли.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена реакторная установка для производства изотопной продукции (общий вид), на фиг. 2 представлен конденсатосборник (общий вид).

Реакторная установка содержит ядерный гомогенный реактор 1 растворного типа, систему каталитической рекомбинации и технологическую петлю выделения изотопов, например молибдена, с сорбционной колонкой 2. Система каталитической рекомбинации содержит конденсатосборник 3, холодильник 4, рекомбинатор 5 и нагреватель 6. Вход сорбционной колонки 2 соединен посредством насоса 7 и трубопровода с вентилем 8 с топливным раствором ядерного реактора 1, а выход сорбционной колонки 2 соединен с помощью трубопровода с вентилем 9 с газовой полостью реактора 1. В полости конденсатосборника 3 установлены концентрично друг другу сквозной центральный канал 10 для прохода газа, обечайка 11 и емкость 12. Между стенкой емкости 12 и стенкой конденсатосборника 3 образована кольцевая полость для перелива воды из емкости 12, между обечайкой 11 и стенкой центрального канала 10 образована кольцевая полость для нисходящего потока воды, а между стенкой емкости 12 и обечайкой 11 образована полость для восходящего потока воды. В нижней части емкости 12 полость для нисходящего потока воды соединена с полостью для восходящего потока воды. В верхней части конденсатосборника 3 установлена перегородка 13, выполненная в виде усеченного конуса, который большим основанием соединен со стенкой конденсатосборника 3, а меньшим основанием - с верхним торцом обечайки 11, отделяя тем самым газовую полость центрального канала 10 от полости для восходящего потока воды и полости для перелива воды из емкости 12. Конденсатосборник 3 выполнен с двумя входами, выходом по газу и тремя выходами по воде. Выход по газу конденсатосборника 3 (выход из центрального канала 10) соединен трубопроводом с газовой полостью реактора 1. Первый выход по воде конденсатосборника 3 (из нижней части полости для перелива воды из емкости 12) соединен посредством трубопровода с вентилем 14 с газовой полостью реактора 1, второй выход по воде (из нижней части емкости 12) соединен посредством трубопровода с вентилем 15 с входом насоса 7 технологической петли, а третий выход по воде (из средней части полости для восходящего потока воды) соединен посредством трубопровода с вентилем 16 с входом насоса 7 технологической петли. Вход холодильника 4 соединен с выходом рекомбинатора 5, который через нагреватель 6 соединен с газовой полостью реактора 1. Первый вход конденсатосборника 3 (в верхнюю часть конденсатосборника 3) соединен с выходом холодильника 4, а второй вход конденсатосборника 3 (в верхнюю часть полости для восходящего потока воды) соединен посредством трубопровода с вентилем 17 с выходом сорбционной колонки 2.

Перед пуском ядерного реактора 1 в конденсатосборник 3 заливают определенный объем воды, который увеличивается при работе реактора 1 за счет накопления рекомбинированного конденсата. При работе реактора 1 вентиль 14 находится в открытом положении, и излишек накопленной воды из конденсатосборника сливается в газовую полость ядерного реактора 1. Для выделения молибдена из топливного раствора ядерного реактора 1 ядерный реактор 1 останавливают, открывают вентили 8, 9, и раствор прокачивают через сорбционную колонку 2 посредством насоса 7. После этого технологическую петлю и сорбционную колонку 2 промывают водой из конденсатосборника 3. Для этого открывают вентили 9, 16 и закрывают вентиль 8. При этом часть воды из конденсатосборника 3 пускают по схеме: конденсатосборник 3 - насос 7 - сорбционная колонка 2 - реактор 1. Далее, когда большая часть осевших солей уже будет смыта в реактор 1, через сорбционную колонку 2 прокачивают по замкнутому контуру оставшуюся воду из конденсатосборника 3 при открытых вентилях 15, 17, закрыв вентили 9, 16 по следующей схеме: конденсатосборник 3 насос 7 - сорбционная колонка 2 - конденсатосборник 3. В результате в конденсатосборнике 3 образуется вода, загрязненная ураном. Далее при работе ядерного реактора 1 вновь накопленная регенерированная вода в конденсатосборнике 3 вытесняет загрязненную воду через первый выход по воде конденсатосборника 3, соединенного посредством трубопровода с вентилем 14 с газовой полостью реактора 1.

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано в реакторных установках для производства изотопной продукции. Реакторная установка для производства изотопной продукции содержит ядерный гомогенный реактор растворного типа, систему каталитической рекомбинации с холодильником, соединенным с входом конденсатосборника, и технологическую петлю для выделения изотопов с сорбционной колонкой, вход которой посредством насоса соединен с топливным раствором ядерного реактора и с выходом по воде конденсатосборника. В конденсатосборнике установлен центральный канал, соединенный с газовой полостью ядерного реактора. Над центральным каналом установлена конусообразная перегородка. Концентрично центральному каналу расположены емкость и обечайка. Между стенкой конденсатосборника и емкостью образована кольцевая полость для перелива воды, между обечайкой и центральным каналом - кольцевая полость для нисходящего потока воды, между емкостью и обечайкой - кольцевая полость для восходящего потока воды. Технический результат – увеличение объема промывочной воды при одновременном сокращении объема жидких радиоактивных отходов при производстве изотопной продукции. 2 ил.

Реакторная установка для производства изотопной продукции, содержащая ядерный гомогенный реактор растворного типа, систему каталитической рекомбинации с конденсатосборником, вход которого соединен с холодильником, а выход по газу с газовой полостью ядерного реактора, и технологическую петлю для выделения изотопов с сорбционной колонкой, вход которой посредством насоса соединен с топливным раствором ядерного реактора и с выходом по воде конденсатосборника, отличающаяся тем, что конденсатосборник содержит центральный канал для газа, конусообразную перегородку, установленную над центральным каналом, и расположенные концентрично центральному каналу емкость и обечайку, при этом между стенкой конденсатосборника и емкостью образована кольцевая полость для перелива воды, между обечайкой и центральным каналом - кольцевая полость для нисходящего потока воды, между емкостью и обечайкой - кольцевая полость для восходящего потока воды, причем полости для нисходящего потока воды и восходящего потока воды соединены в нижней части емкости, а перегородка герметично отделяет полость центрального канала от полости для восходящего потока воды и полости для перелива воды, при этом выход из центрального канала является выходом по газу, а конденсатосборник снабжен дополнительным входом и двумя дополнительными выходами по воде, причем дополнительный вход конденсатосборника выполнен в верхней части полости для восходящего потока воды и соединен с выходом сорбционной колонки, первый дополнительный выход по воде конденсатосборника выполнен в нижней части полости для перелива воды из емкости и соединен с газовой полостью реактора, а второй дополнительный выход по воде выполнен в средней части полости для восходящего потока воды и соединен с входом насоса технологической петли.