ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР КОРПУСНОГО ТИПА Советский патент 1995 года по МПК G21C15/24 B01F5/10 

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано в ядерных корпусных энергетических реакторах, типа ВВЭР химической промышленности и других областях техники.

Цель изобретения состоит в повышении надежности и безопасности реактора.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показано продольное осевое сечение устройства, а на фиг.2 вид на поворотную камеру со стороны днища корпуса.

Реактор содержит корпус 1, внутри которого с зазором установлена активная зона 2 и окружающая ее цилиндрическая обечайка 3, опускной канал теплоносителя 4, образованный корпусом 1 и цилиндрической обечайкой 3, поворотную камеру 5, расположенную под активной зоной 2 и, по крайней мере, одну разделительную вставку 6, размещенную в поворотной камере 5 и имеющую центральное отверстие 7. Кроме того, поворотная камера 5 снабжена направляющей вставкой 8, цилиндрическая часть которой примыкает верхним торцом к торцу обечайки 3 и ограничена снизу сопряженной плоской плитой 9 с центральным отверстием 10, и по, крайней мере, двумя горизонтальными рядами спиральных ребер 11, установленных в зазорах между днищем 12 корпуса 1 и плоской частью 13 разделительной вставки 6, а также между плоской частью 13 разделительной вставки 6 и плоской плитой 9 направляющей вставки 8. При этом спиральные ребра 11 имеют противоположное направление закрутки в смежных рядах, а разделительная вставка 6 дополнительно снабжена цилиндрической обечайкой 14, сопряженной с ее плоской частью 13 и расположенной в опускном канале 4 между корпусом 1 и обечайкой 3 активной зоны 2. Спиральные ребра 11 могут иметь как прямоугольное сечение 15, так и скос 16 с вогнутой стороны. Плоская часть 13 разделительной вставки 6 может быть выполнена в виде кольцевых фрагментов 17.

Ядерный реактор работает следующим образом. Теплоноситель поступает в отпускной канал 4 между корпусом 1 и цилиндрической обечайкой 3, попадает в изолированные друг от друга каналы 18, образованные стенками опускного канала 4 и цилиндрическими обечайками 14 разделительных вставок 6, попадает в изолированные каналы 19, образованные парами смежных спиральных ребер 11, установленных в зазорах между днищем 12 корпуса 1 и плоской частью 13 разделительной вставки 6, между плоскими частями 13 смежных разделительных вставок 6 и между плоской частью 13 разделительной вставки 6 и плоской плитой 9 направляющей вставки 8. В пределах каналов 18 осуществляется струйное течение теплоносителя со слабым поперечным перемешиванием, вызванным направленными от центра поворотной камеры 5 к ее периферии центробежными силами. При попадании теплоносителя на стыки 20 спиральных ребер 11, расположенных на входе в каналы 19, происходит деление потока на две части и растечка его в противоположных направлениях, соответствующих направлениям загрузки спиральных ребер 11. При этом большая интенсивность перемешивания потока достигается в том случае, если разделившиеся потоки выходят за пределы плоской части 13 разделительной вставки 6 не в одном месте, а в двух распределенных по периметру поворотной камеры 5 местах. После выхода потока за пределы плоской части 13 разделительной вставки 6 происходит их интенсивное перемешивание в основном за счет взаимодействия выходящих из каналов 19 встречных потоков. Далее общий поток последовательно проходит через центральное отверстие 7 вставки 6 и отверстие 10 плоской плиты 9, распределяется по каналам а.з. 2 и выводится из реактора.

При наличии в реакторе по меньшей мере трех рядов спиральных ребер 11 и двух распределенных по высоте поворотной камеры 5 разделительных вставок 6 схема течения теплоносителя принципиально не отличается от схемы, характерной для рассмотренного ранее реактора с двумя рядами спиральных ребер 11 и одной разделительной вставки 6.

Возможность осуществления изобретения была проверена экспериментально на аэродинамическом стенде с помощью цилиндрической модели поворотной камеры, в которой были установлены плоская плита, разделительная вставка с цилиндрической обечайкой, и два ряда спиральных ребер, имеющих скос с вогнутой стороны. В опытах на модели получены распределения относительной концентрации трассера, введенного локально в поток воздуха в опускной канал для имитации перегрева теплоносителя на входе в поворотную камеру. Установлено, что в исследованном устройстве площадь активной зоны, занятая трассером, была в 3-4 раза больше, чем в подобном устройстве без дополнительных конструктивных элементов в поворотной камере. Соответственно и перемешивание теплоносителя в предложенной конструкции было более интенсивным.

Использование: преимущественно в водо-водяных ядерных реакторах. Сущность: ядерный реактор содержит корпус, внутри которого с зазором установлены активная зона и окружающая ее цилиндрическая обечайка, образующая с корпусом опускной канал теплоносителя. Под активной зоной расположена поворотная камера теплоносителя с по крайней мере одной плоской горизонтальной разделительной вставкой, имеющей центральное отверстие. Поворотная камера снабжена направляющей вставкой, цилиндрическая часть которой примыкает верхним торцом к торцу обечайки и ограничена снизу сопряженной плоской плитой с центральным отверстием, и по крайней мере двумя горизонтальными рядами спиральных ребер, установленных по высоте камеры соответственно в зазорах между днищем корпуса и разделительной вставкой, между разделительными вставками, а также между разделительной вставкой и плоской плитой направляющей вставки. При этом спиральные ребра имеют противоположное направление закрутки в смежных рядах, а разделительная вставка дополнительно снабжена цилиндрической обечайкой, сопряженной с ее плоской частью и расположенной в опускном канале между корпусом и обечайкой активной зоны. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР КОРПУСНОГО ТИПА, содержащий корпус, внутри которого с зазором установлены активная зона и окружающая ее цилиндрическая обечайка, образующая с корпусом опускной канал теплоносителя, поворотную камеру под активной зоной и по крайней мере одну плоскую горизонтальную разделительную вставку, размещенную в поворотной камере и имеющую центральное отверстие, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и безопасности реактора, поворотная камера снабжена направляющей вставкой, цилиндрическая часть которой примыкает верхним торцом к торцу обечайки и ограничена снизу сопряженной плоской плитой с центральным отверстием, и по крайней мере двумя горизонтальными рядами спиральных ребер, имеющих прямоугольное сечение и установленных по высоте камеры соответственно в зазорах между днищем корпуса и разделительной вставкой между разделительными вставками, а также между разделительной вставкой и плоской плитой направляющей вставки, при этом спиральные ребра имеют противоположное направление закрутки в смежных рядах, а разделительная вставка дополнительно снабжена цилиндрической обечайкой, сопряженной с ее плоской частью и расположенной в опускном канале между корпусом и обечайкой активной зоны. 2. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что спиральные ребра имеют скос с вогнутой стороны. 3. Реактор по п.1, отличающийся тем, что плоская часть разделительной вставки выполнена в виде кольцевых фрагментов.