Ядерный реактор Советский патент 1993 года по МПК G21C1/06 

форму треугольной призмы с вогнутыми гранями (фиг.7).

Стержни 5 закреплены в трубных досках 2 и 3 таким образом, что образуют каналы 8, в поперечном сечении каждого из которых может разместиться лишь один твэл, кроме того, твэл не может перейти в соседний канал, т.е. протиснуться между двумя рядом стоящими стержнями. Узел крепления стержня 5 в трубной доске 2 показан на фиг.2. С трубными досками 2 иЗ соединены трубопроводы 9, 10, D которых размещены твэлы 6, Трубопроводы расходятся в радиальном направлении от центра реактора:трубопроводы 9 вверх и в стороны от трубной доски 2, трубопроводы 10 вниз и в стороны от трубной доски 3. При этом наклон трубопроводов тем больше, чем дальше удалены они от центра активной зоны. Центральные трубопроводы 9 и 10 не имеют наклона и установлены перпендикулярно трубной доске, Между трубопроводами 9 и 10 над трубной доской 2 и под трубной доской 3 размещен материал биологической защиты 11, например, бетон. Биологическая защита 12 размещена также снаружи бокового отражателя.

. В первом варианте выполнения трубопроводы 9 и 10 имеются выступы 13, размещенные в пазах 7 твэлов 6.

В стержнях выполнены каналы 14, в которых размещены поглощающие стержни 15.

В твзлах могут быть выполнены каналы 16 для прохода теплоносителя (см.фиг.б).

Реактор, включая отражатель 1 и трубные доски 2 и 3, окружен герметичным кожухом 17, снабженным патрубками 18 и 19 подвода и отвода теплоносителя (например, гелия - Не, см. фиг.8). Направление движения гелия и твэлов показано стрелками 20 и 21 на фиг.8.

Твэлы состоят из сердечника 22, состоящего из топливных частиц в графитовой матрице, и оболочки 23. Стержни 5 выполнены из графита.

Может быть предложен и такой вариант ядерного реактора, когда топливные частицы размещены в стержнях 5, т.е. стержни являются твэлами, а сферические или призматические тела перемещаются в каналах 8, образованных стержнями. При этом можно отказаться от прокачки через зону газообразного теплоносителя и отводить тепло путем циркуляции в графитовых тел.. Возможен также вариант выполнения тел из материала, содержащего вещества, в которых под воздействием нейтронного поля реактора возникает интенсивное у-излучение. Такие у-реактивные вещества можно затем использовать в технологических целях. Возможно выделение отдельных каналов 8 под тела с у-активными веществами.

При работе реактора твэлы 6 по трубопроводам 9 поступают в активную зону 4. При этом при размещении твэлов в трубопроводах ядерная реакция деления не идет из-за наличия промежутков между трубопроводами (увеличивающимся по мере удаления от активной зоны) и наличия между трубопроводами вещества 11 эффективно замедляющего и поглощающего нейтроны. Следовательно, вне активной зоны 4 не достигается критическая масса.

Из трубопровода 9 твэл 6 через соответствующее по форме твэлу, проходному сечению трубопровода и канала 8 реактора отверстие в трубной доске 2 попадает в канал 8 активной зоны 4.

В активной зоне 4, ограниченной с торцов трубными, досками 2 и 3, возникают условия для самоподдерживающейся цепной реакции деления. При этом каждый твэл перемещается по своему каналу активной зоны, образованной смежными стержнями 5. По центру активной зоны перемещаются твэлы с меньшим обогащением топлива, по периферии - с большим. По отдельным каналам перемещаются сферические или призматические элементы с у-активными веществами. Различное обогащение твэлов в различных каналах выравнивает нейтронное поле по радиусу ядерного реактора.

Регулирование мощности реактора и компенсация реактивности осуществляется поглощающими стержнями 15, перемещаемыми в каналах 14 стержней 5.

Возможна компенсация реактивности

посредством перемещающихся между твэлами шаровых или призматических элементов из материала поглотителя, при этом в отличие от реакторов со свободной засыпкой зоны можно достаточно точно судить о

положении его в активной зоне по высоте (положение его по радиусу абсолютно точно определено размещением его в определенном канале).

Твэлы перемещаются через активную

зону и по трубопроводам под действием собственного веса в направлении, показанном стрелками 21.

Каждый твэл активной зоны циркулирует также в отдельном канале. После прохождения активной зоны твэлы могут поступать в технологический аппарат, например, для облучения полиэтилена.

В случае реакции цикла многократного прохождения активной зоны твэлы после

технологического аппарата шнековым. поршневым или пневматическим подъемником поднимаются вверх и затем опять по каналам опускаются через активную зону. При этом возможна реализация такого принци- па, когда твэлы, прошедшие при первом прохождении через периферию зоны, затем перемещаются по центральным каналам. Для этого необходимо соединить выходы периферийных каналов с входами централь- ных каналов через каналы, в которых размещены подъемные механизмы.

Охлаждается активная зона потоком гелия, поступающего в ее полость через патрубки 18 и опускающегося вниз и поки- дающего зону через патрубки 19.

В случае варианта, когда топливо размещено 8 стержнях 5, сферические и призматические элементы мотуг и не содержать топлива. Проходя зону, элементы путем теп-

лопроводности и лучистого теплоо мриэ пч греваются от стержней 5. далее поступит) i в теплообменник, где отдают тепло теплоно сителю второго контура.

Использование предложенного ядерно го реактора позволит эффективно регулиро вать поле энерговыведений по радиусу зоиь« за счет размещения твэлов в различных к налах с различным обогащением, использовать твэлы или твердые элементы различного состава для разных технологических или энергетических целей после прохождения зоны за счет деления их на различные потоки, улучшить баланс нейтро нов по сравнению с прототипом, так как з случае конструкции каналов, образованной стержнями, уменьшается объемная доля замедлителя в активной зоне по сравнению с топливом.

Я

Фие.

I}

fl

// /J

2

сриг.2

фиг.З

ue. М

. 6,В повернуто

фиг,$

15

1B

(pus.S

(Раг.7

0ut.8