Ядерный реактор с естественной циркуляцией теплоносителя Советский патент 1993 года по МПК G21C15/00 

сг

О.Э

;о erg

х

уменьшения гидравлического сопрстив ления тракта теплоносителя и упрощение конструк1дии реактора. Ядерный реактор с естественной циркуляцией теп лоносителя содержит, корпус 1, центральный подъемный 2 и периферийный опускной 3 каналы, отделенные друг от друга paздeлитeJ:ьнoй обечайкой 4, активную зону 5, вертикальные трубчатые теплообменники 6, заключенные в периферийные кожухи 7 с 8 и нижними 9 окнами для теплоносителя, сообщенными с опускным каналом, На кожухе 7 установлен слой теплоизоляционного материала 10 Между кожухом 7 и разделительной обечайкой 4 расположен зазор 1, протечка через отсутствует. Выбор минимально необходимого значения толщины теплоизоляционного материала, при котором происходит гидродинамическое запирание теплоносителя в зазоре и прекращение его протечки помимо теплообменника, осуществляют по формуле S, ,1Fl/(-7x)/(tT -Г)((/А2 +c)A l -ВЛ1 ,

где д (м) и ()- и коэфй ициент теплопроводности тепло- нзоляциопного материала I F - площадь наружной поверхности кожухов

всех тeплooбмe fникoв, - площадь поверхности разделительной обечайки на уровне кожуха, ё (м) и () - толпиша и коэффициент теплопроводности материала разделительной обечайки; с 1/Л +1/ А ; л, и средние коэффициенты теплоотдачи от теплоносителя к разделительной обечайке с внутренней и наружной сторон, (Вт/м.-С); ,-H/, 7 и А - средние коэффициенты теплоотдачи от теплоносителя к кожуху теплообменника с внутренней и наружной сторон, Вт/м - С;0(м) н Tik ()- толщина и теплопроводность матери- ала кожуха; t, - средняя температура греющего теплоносителя по высоте теплообменника и полости под ним на уровне кожуха,С; t - температура теплоносителя на выходе из активной зоны,С; t - средняя температура теплоносителя в полости между кожухом и разделительной обечайкой, определяемая по его плотности |5 из соотношения р р -ЛР/9,8.Ь, где РХ средняя плотность теплоносителя, соответствующая t, кг/м ;/Р - гидравлическое сопротивление теплообменника, Па{ h - высота кожуха тегоюобменника,м,2 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в атомных -электро- и тепловых ст-ан циях с водо-водяными реакторами. Целью изобретения яв.пяется повьпсеиие энергонапряженности реактора за счет

1

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в атомных электро- и тепловых станциях с водо-водяными реакторами,

Целью (изобретения является повышение энергонапр.яженности реактора за счет уменьшения гидравлического со- протияленип тракта теплоносителя и упрощение конструкции реактора.

На фиг. I изобраукеи предлагаемый реактор, продольный разрез; на фиг,2- поперечное сечение реактора,

Ядерный реактор содержит корпус I, центральный подъемный 2 и периферий- Hbrii опускной 3 каналы, отделенные друг от друга разделительной обечайкой 4, активную зону .5, ряд вертикальных трубчатых теплообмвнншсов 6, эа- ключеиных в периферийные кожухи 7с верхними 8 и нижними (9 oKHat № для теплоносителя, сообщенными с опускным

каналом. На кожухе 7 установлен слой теплоизоляционного материала 10. Между кожухом 7 и разделительной обечайкой А расположен зазор 1I, протечка через который отсутствует.

Реактор работает следующим обрйзом Теплоноситель, нагреваясь в активной зоне 5, под действием разности плотности в подъемном 2 и опускном 3 каналах поступает через окна 8 к теплообменнику 6, где охлаждается и через окно 9 цо каналу 3 возвращается на вход в активную зону 5. Часть теплоносителя от канала 2 через разделительную обечайку 4, зазор II, кожух 7 с теплоизоляцией 10 передается теплообменнику б, В результате, того , что теплоизолирующего материала кожуха выбрана достаточной для достижения температуры теплоносителя в зазоре необходимой для гидродииами 13950

ческого уравновешивания столбов теплоносителя в зазоре н теплообменнике.; протечка в зазоре подъемного канала в опускной помимо теплообменников отсутствует.

Теплотехнический анализ процессов, происходящих в реакторе, показьгеает, . что наличие протечки через полость между разделительной обечайкой и ко- Q жухом теплообменника (именуем то в дальнейшем зазором) обусловлено отсутствием равновесия (неподвижности) столба теплоносителя в зазоре из-яа гидродинамического влияния теплоноси- 15 теля, протекающего через теплообменник.

Однозначно выбрать минимально необходимое значение толщины теплоизоляционного материала, при котором происходит гидродинамическое запирание теплоносителя в зазоре и прекращение его протечки помимо теплообменника, можно по формуле

20

25

S,i,, )(|a..),,.B,,,

где S, (и) и , () - толщина и коэфМ Lf

фициент теплопроводности теплоизоляционного материала; .F( - площадь наружной поверхности кожухов всех .теплообменников, м

Таким образом, размещение на пери- фер 1йном кожухе теплоизоляционного материала исключает полностью протечку помимо теплообменников и неоСхо-.. 25 димость в механическом уплотнении за зора, которое увеличивает гидравлическое сопротивление опускного канала реактора.

Формула изоб.ретения 30 Ядерный реактор с естественной

циркуляцией теплоносителя, содержащий корпус с центральным подъемным и периферийным опускным канала, отделенными друг от друга разделительной

лх/« га U 1.

F, - площадь поверхности раздел.- 35 «бечаикои, активную зону, ряд верти тельной обечайки на уровне ьнык трубчатьп теплообменников.

кожуха, м ;

(м) и Д(--5я) - толщина и коэффициент теплопроводности материала разделительной обечайт ки;

с з

4

J

eZ 1 средние коэффиВ п

I А,

заключенных в периферийные кожухи с верхними и шшними окнами для теплоносителя, сообщенными с опускным кана- Q лом, средство для исключения протечки теплоносителя помимо теплообменников, отличающийся тем, что, с целью повышения энергонапряженности за счет уменьшения гидравлициенты теплоотдачи от тепло- 45 сопротивления тракта теплоносителя к разделительной носителя и упрощения конструкции реактора, средство для исключения протечки, теплоносителя помимо теплообменников выполнено в ьиде. слоя теплоизоляционного материала, установленного на периферийных кожухах.теп лообмеиников, толщина которого выбрана из соотнощения

обечайке с внутренней и наружной стороны, Вт/м °С; I х

г средние коэффициенты теплоотдачи от теплоносителя к кожуху теплообменника с внут1 енней и наружной сторон, Вт/м С; гВт

50

(й) «(--Bg) - толщина и теплопро-

. водность материала кожуха; tx.- ср едняя температура греющего Теплоносителя по высоте

S, 1.-М jL(){|i -ю)л.-в9,,

frt tL.-ъ г

г Вт

где S, (м) н 7i, (-yg) - толщина и коэф фициент теплопроводности

теплообменника и полости под

и

ним на уровне кожуха, С;

- Tewieparypa теплоносителя на выходе из активной зонът,°С ,

- средняя температура теплоносителя в полости между кожухом и разделительной обечайкой, определяемая по его плотности п из соотношения

,,

/ ЛР

. Q где5

h

- средняя плотность теплоносителя, соответствующая t

f

0

кг/м ; /S Р - гидравлическое сопротивление

теплообменника. Па; h - высрта кожуха телпообменимка, м. .

Таким образом, размещение на пери- фер 1йном кожухе теплоизоляционного материала исключает полностью протечку помимо теплообменников и неоСхо-.. 5 димость в механическом уплотнении за зора, которое увеличивает гидравлическое сопротивление опускного канала реактора.

Формула изоб.ретения 0 Ядерный реактор с естественной

циркуляцией теплоносителя, содержащий корпус с центральным подъемным и периферийным опускным канала, отделенными друг от друга разделительной

U 1.

50

S, 1.-М jL(){|i -ю)л.-в9,,

frt tL.-ъ г

г Вт

где S, (м) н 7i, (-yg) - толщина и коэф фициент теплопроводности

тешюизоляикониого мате/шзла соответственно;

F площадь наружной поверхности кожухов всех теплообменников,

F - плогаадь поверхности разделительной обечайки на уровне кожуха, м ;

(м) и, () - толщина и коэффици М VJ .

ент теплопроводности материала разделительной обечайки;

I

-;- г.- Ы,,и Bi. - средние коэффи- « ooj. и ч15

циенты теплоотдачи от тепло- . носитепя к разделительной

обечайке с внут11еш1ей и на- :. ружной сторон, BT/M - C;

+ .-- 4- --J oi, и od, средние

№4 -t

эффициенты,те imoотдачи от теплоносителя к кожуху теплообменника с внутренней и наружной сторон,

.Вт

(м) ) - толп лна и теплопроt

подиость материала кожуха; средняя температура греющего теплоносителя по высоте теплообменника и полости под ним на уровне кожуха, Cj t - температура теттоносителя

на выходе из активной зоны,

г- -

t - средняя температура теплоносителя в полости между кожухом и разделительной обечайкой, определяемая по его плотности р из соотношения

. Р f 9,8-h

де Рх - средняя плотность теплоносителя, соответствующая Т, кг/м ; . д Р - гидравлическое сопротивление

теплообменника, Па; h - высота кожуха теплообмеинн- м.

11