Устройство для охлаждения ядерного реактора на быстрых нейтронах Советский патент 1977 года по МПК G21C15/00 

ками основного бака, а нижняя часть которых свободна и проникает в гаокнюго часть бака, и вторым рядом щишядрических перегородок, расположенных между стенками основного бака и первым рядом пе} егородок, причем верхняя часть 5 второго ряда открыта, а 1дажняя часть связана с и10рой активной зоны.

Целесообразно, ес;ш указанный сифон образован первым рядом Щ1линдрических перегородок, верхняя часть соединена с перекрытием ,Q основного бака, а нижняя часть открыта, вторым рядом цилиндрических перегородок, верхняя часть которых расширяется к первому ряду перегородок, а нижняя часть свободна и гфоникает во внутреннюю часть бака, и третьего ряда цилиндрических 5 перегородок, расположенных между двумя указанными рядами, образуя с ними два кольцевых пространства, причем верхняя часть третьего ряда перегородок coeд iнeнa с опорой активной зошл;

Второй ряд перегородок может содержать в 29 своей расширяющейся части каналы, соединенные с сосудом, содержащим газ под давлеш1ем,

Целесообразно, если сифон образован первым рядом цилиндрических перегородок, ось симметрии которых является осью симметрии основного бака, 5 причем указанные перегородан имеют в сече1ши U-образную форму, открытую к Ю1жней части бака, и вторым рядом циливдрических перегородок, расположеьшым между двумя частями перегородок U-образной формы, образуя два коль- у) цевых пространства внутри указанного первого ряда перегородок, верхняя часть которых открыта, а нижняя соединена с опорой активной зоны.

На фиг. 1 изображен быстрый реактор интегральной ко ктрукции, обидай вид; на фиг. 2- 35 конструкщш устройства в соответствии с данным изобретением; па фиг. 3- вариант устройства, в котором сифон не имеет газовой камеры , на фиг. 4вариант устройсвза, в котором сифон непосредстБеи:со к стенке основного бака.до

Ядернь Й реактор на быстрых нейтронах содержит бетонированный кожух 1, зазсрытый верхней плитой 2, содержащей несколько вращаю1дихся крышек 3,4. Внутри кожуха 1 размещен основной бак 5 яде1)ного реактора, внутри которого весь теплоноситель (жидкий металл) первого контура. Основной бак 5 подвешен непосредственно к плите 2. Активная зона б COCTOIIT из тошшвных сборок, которые крепятся Ш1жнсй частью к опоре 7 активной зоны. Эта опора лежтгг на основаюш 8, которое опирается на основной бак 5. Внутри бака разме цены так же насосы 9 первого контура и промежуточные тсплообмещшки 10. Пространство 11, где находится горячий теплоноситель, и прострапств.о 12, где находится холодньп) теплоноситель, разделены 55 перегородкой 13 или дросселями и сильфоналш, образованными цилиндр1 чески№1 перегородками 14.

Внутри пространства 11 основного бака 5, paiui4euin()o iuiJiHib4,puuccKMMV иерегоро)1,ками И 60

и 13, содержится горячий теплоноситель. Внутри пространства 12 основного бака 5 содержится более холодный теплоноситель. Это пространство называется внутренней частью бака. Основной бак в целом имеет ось симметрии (на чертеже не показана). Активная зона 6 окружена стенкой 15 и имеет снизу ocHOBaiffle 8 активной зоны, которое соединено с основным баком перегородкой 16. Верхняя часть бака, образующая пространство 11 с горячим натрием, ограничена цилиндрической перегородкой 14 и перегородкой 13, имеющей форму усеченного конуса и соединенной со стенкой 15. Собственно охлаждающее устройство состоит из ряда цилиндрических перегородок с общей осью симметрии, являющейся осью основного бака. Первая цилиндрическая перегородка 17 соединена своей верхней частью с верхней плитой 2 реактора.Вторая перегородка 18, открьггая в своей верхней части 19, в 1шжней части связана с баком 5. Третья перегородка 20 связана своей верхней частью с перегородкой 17 таким образом, что перегородки 17, 18 и 20 образуют сифон с кольцевыми каналами 21 к 22, соединяющимися между собой в верхней части камерой 23. Канал 21 связан непосредственно с опорой 7 и основанием 8 активной зоны. Канал 22 .выходит в пространство. 12 бака. Наконец, перегородка 14, ограничивающая пространство с горячим теплоносителем, удлиняется перегородкой 24. Кольцевая камера 23 имеет несколько сквозных каналов 25, равномерно расположенных вдоль.йее. Эти каналы выходят в центральный сборник 26, снабженный каналом 27, проходяидам сквозь плиту 2 реактора. В системе каналов 25 и 27 и в сборнике 26 находится газ (аргон) под давлением. Устройство работает следующим образом. В момент пуска реактора в сборнике 26 и канале 27 собирается аргон под небольшим давлением. Таким образом создается некоторая депрессия в камере 23. Сифон, образованный каналами 21 и 22 и камерой 23, начинает действовать в результате этой депрессии. Сифон питается холодным натрием, поступающим из опоры активной зоны 6 реактора и находящимся под небольшим давлением. С началом действия сифона регулируется количество аргона в канале 27 и сборнике 26 для фиксирования уровня холодного натрия в камере 23 в номинальном режиме работь реактора. Установлено, что холодный натрий, который находится в кольцевом пространстве 28, огра1шченном основным баком 5 и перегородкой 17, отделен от горячего натрия, содержащегося в пространстве 11, в два рази большим по толщине слоем холодного натрия, циркулирующего в сифоне (каналы 21 и 22). Холодньш натрий, циркулируюидай постоянно в этом сифоне, не нагревается за счет теплового излучеш1я горячего натрия, содержащегося в пространстве. 11, то же самое происходит и с натрием, находяп1имся в кольцевом пространстве 28. которое находится в непосредственном контакте с основным баком реактора 5. Повышение

урсг. ;W ХОЛОДНОГО FJarpHH в камере 23 под действием лоныпюния у{ювня горячего в tipocrра::сгре 11 ограничено повышением давления аргона, содержащегося в камере 23, потому что повыiifei-ne уровня холодного натрия уменьшает незаHHibrii объем для постоянного количества аргона. Кроме того, понижение уровня горячего натрия в пространстве 11 приводит к снижению уровня хоЛ9ДНОГО натрия в камере 23. Это сниже1те уровня ограничено пониже шем давления аргона, содержащегося в камере 23.Таким образом, имеет место сел орсгулирование уровня натрия в этой камере.

Возможны различные варианты исполнения охлаждающего устройства основного бака. Перегг:о;1 ка 17 может не быть связанной непосредственно с плитой 2. Она связана с перегородкой 20 полукруглой частью 29 (см. фиг. 3). В. этом варианте перегородки 17 и 20 не соединяются с крышкой {кактора. Чтобь удержать их на месте можно, например, припаривать их к ращ1альным ребрам 30 и 31, которые в свою очередь привариваются к основному баку 5. На чертеже не показаны каналы. выходя1Ш1е в верхнюю часть сифона через полукруг.чую часть 29 и обеспечивающие парциальный иакуум при начале работы сифона.

Этот вариант предлагаемого устройства имеет тот же самый принцип действия, что и в описанном выше варианте. Он гораздо проще, но он не обеспечивает регулирования ко1шчества газа в верхней камере 23. Эти уровни поддерживаются строго пос тоянными за счет относительно небольшого сечения какала между верхней частью 19 перегородки

18и полукруглой частью 29. Таким образом устраняется необходимость образования неподвижнс о верхнего слоя.

В другом целесообразном варианте (см. фиг.4) устранена перегородка 17 и функцию этой перегородки вьшолняет сама стенка основного бака 5, т.е. кольцевое пространство 28. Перегородка 20 соединена верхней частью с основным баком 5. Таким образом, в верхней части сифона, состоящего из кольцевых каналов 21 и 22, ограниченных цилиндрическими стенками бака 5 и перегородками

19и 20, образуется камера 23. Холодный натрий под1шмается по кольцевому каналу 21 в камеру 23 к снова опускается по кольцевому каналу 22 в пространство 12. Вначале регулируют количество аргона, содержащегося в кольцевой камере 23. Как и в первом варианте исполнения уменьше1дае и увеличение количества аргона, содержащегося в камере 23, позволяет регулировать приблизительно уровень холодного натрия в камере 23 в завишмости от изменения мощности реактора, т.е. в зависимости от изменения уровня гортего натрия

в пространстве 11 реактора.

Формула изобретения

1. Устройство для охлаждения ядерного реактора на быст1зых нейтронах с жидкометаллическим теплоноснтоам, напри%гср рпсилпПНнным нафием, в котором теплоноситель npo4(i;un спи: }вверх сквозь гоп/швимс паке1ьг активной зон(,1, размещенной на оноре в осповном баке реактора,

закрытом свер) перекрытием . вместе с промсжутотными тeплooбмeниикa л TI насосами первого контура, причем тенлоиоситсль из активной зоны поступает в тeплooб eнники, а оттуда, охлажденный, - в нижнюю часть основного бака, отделенную

от верхней части бака, образуютцей пространство с горячим теплоносителем, тюрегородками с дросселямзт и сифонами, откуда указанный холодный теплоноситель поступает с помощью насосов tsa вход топливных пакетов названной активной зоны,

о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения термических напряже}П1Й в стенках основного ака ядерного реакюря, указанное устройство со.чержиг названные дроссели, BI,I, чрнные в виде системы цилиштрических перегородок, . общую

вертикальную ось с баком реактора и ооразуюишх сифон из двух частей, расположенный между пространством с горячим натрием и стенкой основного бака по крайней мере в его верхней части, причем обе часта указшшого сифона направлены

вниз основного бака, а часть, самая близкая к стенке основного бака, выполнена с возможностью питания частью холодного теплоносителя, подводимого ко входу топливных пакетов.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что указанный сифон образован первым рядом цилиндрических перегородок, связанных своей верхней частью со стенкам} основного бака, а нижняя часть которых свободна и npojtHKaet в нижнюю исть бака, и вторым рядом цилиндрических перегородок, растюложеьшых между стенками основного бака и первым рядом перегородок, причем верхняя часть второго ряда открыта, а нижняя часть связана с опорой активной зога.

3. Устройство по п. 1,отличающееся тем,

что указанный сифон образован первым рядом цилиндрических перегородок, верхняя часть которых соединена с перекрьггисм основного бака, а нижняя часть открыта, вторым рядом цилиндрических перегородок, верхняя часть которых расширяется к первому ряду перегородок, а нижняя часть свободна н проникает во внутреннюю часть бака, и третьего ряда цилиндрических перегородок, расположенных между двумя указанными рядами, образуя с ними два кольцевых пространства, причем верхняя часть третьего ряда перегородок соединена с опорой активной зоны.

4.Устройство по т. 2 и 3, о т л и ч а ю щ-е е с я тем, что второй ряд перегородок содержит в своей

расширяющейся части каналы,соединеш ые с сосудом, содержаио1м газ под давлением.

5.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что сифон образован первым рядом HHjnnttipHческих перегородок, ось симметрии которых является осью симметрии оснонного бака, причем указаш{ые перегородки имеют в сечении U-образную форму, открытую к 1дажней части бака, и вторым рядом цилиндрических перегородок, расположенным между двумя щстями перегородок U-образной формы, образуя два кольцевых пространства внутри указанного первого ряда перегородок, верхняя часть которых открыта, а нижняя соединена с опорой активной зоны.

Источники информации, принятые во внима1ше при экспертизе:

1.Патент Франции N 2036738, кл. G 21 С 15/00, опублик. 1970.

2.Патент Франции № 2133530, кл. G 21 С 15/00, опублик. 1972.

3.Патент Франции № 2077444, кл. G 21 С 15/00, опублик.1971.

:v } -:;:cj Х f, fPae.f ти-. . . .t..-X-:. V I . .Г; ..j.; ..г I;

26 Л

™-Г|Т

lpijs.2

.-

//

20

}

1

/

28Л23

11

20

J

fPUB.

(pfje.