РЕАКТОРНАЯ УСТАНОВКА Советский патент 1994 года по МПК G21C15/00 

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано в установках с ядерными реакторами на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем.

Известна ядерная установка, содержащая реактор и петлевую систему передачи тепла от реактора к парогенераторам посредством петель первого и второго контуров, которые включают в себя циркуляционные насосы, промежуточные теплообменники и вспомогательные системы обслуживания, соединенные между собой трубопроводами, арматурой и имеющие свои насосы.

Недостатком известной конструкции является то, что сложность трубопроводной системы и многообразие оборудования приводит к возможности образования протечек жидкометаллического теплоносителя, что снижает ее надежность и усложняет конструкцию установки.

Наиболее близким техническим решением к описываемому изобретению является реакторная установка, содержащая петлевой бак с патрубками входа и выхода жидкометаллического теплоносителя, закрытый крышкой с установленными на ней теплообменниками и циркуляционным насосом, защищенным тепловой защитой, и систему очистки теплоносителя.

Недостатком известной установки является низкая эксплуатационная надежность вследствие того, что циркуляционный насос в петлевом баке омывается горячим теплоносителем и не имеет системы охлаждения в зоне заливки теплоносителя. Кроме того, наличие автономной системы очистки и использование специального насоса для подачи теплоносителя в систему очистки снижает эксплуатационную надежность и повышает сложность и стоимость установки.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности при упрощении конструкции.

Указанная цель достигается тем, что тепловая защита циркуляционного насоса выполнена из двух коаксиально расположенных с зазором между собой обечаек, который заполнен тонкими, установленными с зазором, гофрированными листами, а на уровне заливки теплоносителя тепловая защита снабжена сифонной камерой, выполненной в виде кольцевого ]-образного короба, установленного с зазором по отношению к внутренней поверхности внутренней обечайки тепловой защиты, при этом короб нижней своей частью соединен жестко с внутренней поверхностью наружной обечайки, а верхней своей частью соединен жестко с втулкой, установленной с минимальным зазором по отношению к внутренней поверхности наружной обечайки, а верхний торец втулки закрыт кольцом в виде угольника, жестко соединенного с наружной обечайкой, причем полость сифонной камеры снабжена штуцерами, установленными в наружной обечайке тепловой защиты на разной высоте, нижний из которых соединен трубопроводом с выходным патрубком насоса, а верхний с входом системы очистки теплоносителя, выход из которой гидравлически связан с полостью верхней части тепловой защиты насоса.

На фиг.1 изображен общий вид реакторной установки с жидкометаллическим теплоносителем, продольный разрез; на фиг.2 - узел A на фиг.1.

Реакторная установка содержит реактор 1, петлевой бак 2 с патрубками входа 3 и выхода 4 теплоносителя 5. Реактор 1 и петлевой бак 2 соединены между собой трубопроводами 6 и 7. Петлевой бак 2 закрыт крышкой 8, на которой установлены теплообменники 9 и циркуляционный насос 10, который помещен в тепловую защиту 11, выполненную из наружной обечайки 12 и внутренней обечайки 13, установленных между собой с зазором 14. В зазоре 14 установлены тонкие гофрированные листы 15 с зазором 16, который выдерживается за счет выполнения в листах круглых гофр 17. Кроме того, в зазоре 14 установлена сифонная камера 18, выполненная в виде кольцевого ]-образного короба, соединенная нижней своей частью 19 сварным швом 20 к наружной обечайке 12 и установленная с зазором 21 по отношению к наружной поверхности внутренней обечайки 13, а верхней своей частью 22 сифонная камера 18 соединена жестко сварным швом 23 со втулкой 24 с минимальным зазором 25 по отношению к внутренней поверхности наружной обечайки 12. Дополнительно для увеличения гидравлического сопротивления зазора 25 верхний торец втулки 24 закрыт кольцом 26 в виде угольника, установленного с зазором 27. В наружной обечайке 12 установлены на разной высоте штуцера 28 и 29, соединяющие внутреннюю полость сифонной камеры 18 через штуцер 28 и трубопровод 30 с нагнетательным патрубком 31 циркуляционного насоса 10, а через штуцер 29, трубопровод 32, проходящий через входной газовый патрубок 33 и трубопровод 34, выводится в систему очистки 35 жидкометаллического теплоносителя 5, а обратным трубопроводом 36 из системы очистки 35 теплоноситель 5 возвращается и подводится к верхней части тепловой защиты 11 и через штуцер 37 поступает в коллектор 38 и через отверстия 39 выходит в зазор 14 тепловой защиты 11. В петлевом баке 2 установлена перегородка 40, отделяющая горячий теплоноситель 5 от холодного. Циркуляционный насос 10 имеет всасывающий патрубок 41.

Реакторная установка работает следующим образом.

Реакторная установка заливается "холодным" теплоносителем 5 с температурой ≈240^оС на установленный уровень в петлевом баке 2. На этом уровне заливки или ниже его в тепловой защите 11, в зазоре 4 устанавливается сифонная камера 18. Включается циркуляционный насос 10, который обеспечивает циркуляцию теплоносителя 5 по трубопроводу 6 к реактору 1, где нагревается и далее по трубопроводу 7, через входной патрубок 3 поступает в верхнюю часть межтрубного пространства теплообменников 9 и выходит из них охлажденный в нижнюю часть петлевого бака 2, а из него через всасывающий штуцер 41 поступает в циркуляционный насос 10.

От температурного влияния теплоносителя 5 циркуляционный насос 10 защищен тепловой защитой 11, выполненной из обечаек 12 и 13, установленных с зазором 14 между собой, заполненным гофрированными листами 15. Кроме того, охлаждение насоса 10 ведется теплоносителем 5, который поступает от нагнетательного патрубка 32 через трубопровод 30, штуцер 28 в сифонную камеру 18, а из нее через штуцер 29, трубопровод 32, через газовый патрубок 33 и трубопровод 34 выводится в систему очистки 35 теплоносителя 5. В системе очистки 35 теплоноситель 5 очищается от окислов и других возможных примесей, при этом охлаждается. Далее теплоноситель 5 возвращается обратно трубопроводом 36 через патрубок 33, штуцер 37 в верхнюю часть тепловой защиты 11, где в зазоре 14 размещен коллектор 38 и через его отверстия 39 теплоноситель 5 равномерно распределяется по всему сечению зазора 14. Далее холодный теплоноситель 5 по зазорам 16 между листами 15 и по зазору 21 опускается вниз, при этом охлаждает более горячую часть насоса 10.

Для того, чтобы ограничить поступление теплоносителя 5 из внутренней полости сифонной камеры 18 зазор 25 выполняется как можно минимальными по отношению к внутренней поверхности обечайки 12, а установленное кольцо 26 повышает гидравлическое сопротивление прохода теплоносителя 5 и препятствует его сквозному проходу в тепловую защиту 11.

Установка сифонной камеры 18 предохраняет петлевой бак 2 от возможности "сифонного эффекта", т.е. вытекания теплоносителя из него при разрыве трубопроводов 32 и 36 очистки жидкометаллического теплоносителя за пределами трубопровода 34 за счет установки штуцеров 28 и 29 на разной высоте и за счет зазора 25.

Изобретение повышает эксплуатационную надежность реакторной установки за счет более эффективного охлаждения циркуляционного насоса 10, а предлагаемый вывод трубопроводов 32 и 36 через газовый патрубок 33 предохраняет корпус петлевого бака от дополнительной установки штуцеров, уменьшая возможность образования течей сварных швов, что повышает надежность установки.

Кроме того, использование циркуляционного насоса для подачи теплоносителя в систему очистки, примерно 2-3% от расхода, упрощает и снижает себестоимость установки.

Использование: в ядерных энергетических установках с реакторами на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем. Сущность изобретения: тепловая защита циркуляционного насоса реакторной установки выполнена из двух коаксиально расположенных обечаек: наружной 12 и внутренней 13. Зазор между обечайками заполнен тонкими, установленными с зазором гофрированными листами 15. Тепловая защита снабжена сифонной камерой 18, выполненной в виде кольцевого ]-образного короба, установленного с зазором по отношению к внутренней поверхности внутренней обечайки 13. Нижняя часть камеры 18 жестко соединена с внутренней поверхностью наружной обечайки 12. Верхняя часть камеры 18 жестко соединена с втулкой 24, установленной с минимальным зазором по отношению к внутренней поверхности наружной обечайки 12. Верхний торец втулки 24 закрыт кольцом 26 в виде угольника, жестко соединенным с наружной обечайкой 12. Полость сифонной камеры 18 снабжена штуцерами 28 и 29. Нижний штуцер 28 соединен трубопроводом с выходным патрубком насоса. Верхний штуцер 29 соединен с входом системы очистки теплоносителя, выход из которой гидравлически связан с полостью верхней части тепловой защиты насоса. 2 ил.

РЕАКТОРНАЯ УСТАНОВКА, содержащая петлевой бак с патрубками входа и выхода жидкометаллического теплоносителя, закрытый крышкой с установленными на ней теплообменниками и циркуляционным насосом, защищенным тепловой защитой, и систему очистки теплоносителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности при упрощении конструкции, тепловая защита циркуляционного насоса выполнена из двух коаксиально расположенных обечаек, зазор между которыми заполнен тонкими, установленными с зазором, гофрированными листами, а на уровне заливки теплоносителя тепловая защита снабжена сифонной камерой, выполненной в виде кольцевого ] -образного короба, установленного с зазором по отношению к внутренней поверхности внутренней обечайки тепловой защиты, при этом короб нижней своей частью соединен жестко с внутренней поверхностью наружной обечайки, а верхней своей частью соединен жестко с втулкой, установленной с минимальным зазором по отношению к внутренней поверхности наружной обечайки, а верхний торец втулки закрыт кольцом в виде угольника, жестко соединенного с наружной обечайкой, причем полость сифонной камеры снабжена штуцерами, установленными в наружной обечайке тепловой защиты на разной высоте, нижний из которых соединен трубопроводом с выходным патрубком насоса, а верхний - с входом системы очистки теплоносителя, выход из которой гидравлически связан с полостью верхней части тепловой защиты насоса.