Ядерная энергетическая установка Советский патент 1980 года по МПК G21D3/06 

Изобретение относится к атомным электростанциям с быстрым реактором, охлаждаемым жидким натрием, а к Термоядерным электростанциям, имекзвдим бланкеты, охлаждаемые жидкими щелочными металлами. Иззестна ядерная энергетическая установка, состоящая из реактора, охлаждаемого натрием, теплообменника натрий натрий, парогенератора ндтрий - вода Llj Недостатком этой установки является ВОЗМОЖНОСТЬразвивающейся аварии в парогенераторе из-за химического взаимодействия натрия с водой. Другая известная установка содержит реактор, охлаждаемый жидким металлом, теплообменник,..заполненный промежуточным теплоносителем и снабженный cpefH ствами циркулящии с расположенным внутри него экраном - трубой, внутри которого размешен промежуточный теплообменник, а снаружи - парогенератор L2J, Вкачестве промежуточного теплоносителя в этой установке используется газ. Недостатком описанной установки является возможность взаимодействия натрия с водой при разгерметизации поверхностей. Кроме того, для теплосъема от газа создают повышенные давления (порядка 40-80 ата), поэтому при разгерметизации поверхности промежуточного теплообменника газ может попасть в активную зону, что связано с серьезной аварией из-за пережога активной зоны реактора. К недостаткам установки относятся также большие поверхности теплопередачи из-за плохих теплоперодающих свойств газа. Ц,ель изобретения - повышение надеж ности установки за счет исключения контакта теплоносителя роактора с водой при аварийной разгерметизации. Указания цель достигается тем, что установка снабжена аварийными систг мами эвакуации теплоносителя роактора и воды, а во внутреН11ей части корпус ) теплообменника, з-тцолмоиного ипортным газом и промежуточным жидко-м-т.члли71ческим теплоносителей (нйприйер, ртутью или сплавом солей), размешен уловитель, выполненный в виде воронки. Уло витель райдбляет верХЯюю вйугреннюю части кЪр- пуса теплообменника на два отсека, каждый из которых подключен соответственно к системе эвакуации теплоносителя реак WpSlmB ЁОды, нижний тбршвая nbB6j5xHdCTb уловителя размешена под уров HeW Промежуточного жидкометаллическогчэ теплоносителя над экраном-трубой, а эк- ран- груба в верхней части имеет сужение в на наружной торцовой поверхности - отбойник пара. .На чертеже показана предложенная ядерная установка. Реактор 1 соединен с насосом 2. В корпусе теплообменника 3 помешены экран-труба 4, средства циркул5здии 6, па- рогенерагор б, промежуточный теплооб- менйик 7, уловитель 8, выполненный в виде воронки. Верхняя часть корпуса теп лробмённйка, находяш:аяся над промежуточ нъш жидкомёталлнческим теплоносителем 1Г Ш1тШШйная инёртйым fasoivf, соединена с системами 9, 10 аварийной эвакуации теплоносителя реактора и воды. Жидкометаллический теплоноситель реактора 1, пройдя через промежуточный теплообменник 7, сжимается насосом 2 и возвращается в реактор. ПерёДЭТа ТёПла от теплообменника 7 к парогенератору 6 осуществляется тяжелым металлом (напри мер, ртутью или сплавом солей), который nepieMem;aeTcfl средствами циркуляции 5 {насосами или аэролифтом). Теплообменник 7 расположен внутри экрана - трубы 4. В верхней части корпу са теплообменника 3 расположен уловитель 8, который разделяет верхнюю полость корпуса теплообменника, заполненную WMWptHbtM газом, на два изолированных от сека. При аварийной разгерметизации (сЯШсй(ль реактора вспльгоает внутри экрана - трубы 4 в центральный отсек, а вода из парогенератора за экраном - тру бой - во внешний кольцевой отсек. В верх йей части корпуса теплообменника имеются два патрубка, через которые при раз -Терметизации эвакуируют раздельно тепло носитель реактора в систему 9, а воду в систему to. Промежуточный теплоноси геть в корпусе находится при давлении бШт&шёМ, чей в реакторе, что исключает ёгЬ ПЬпаТ:Гание в активную зону. Для нормапьной работы уловителя 8 нижняя торцовая поверхность его размеШШГПбй: уровнем промежуточного жидко 5 металлического теплоносителя над экраном-трубой 4. Верхняя часть экрана-трубы сужение, а с наружной торцовой поверхности она снабжена отбойником 11, При этом нижняя торцовая поверхность уловителя расположёна примерно посередине между торцовыми поверхностями экрана-трубы и отбойника пара. Сужение экрана-трубы в верхней части обеспечивает повьпиение скорости теплоносителя реактора, всплывающего в промежуточном теплоносителе. За экрайом-трубой скорость промежуточйого Теплоносителя резко падает, что обеспечивает всплывание теплоноситёля pejKTOpa в уловитель. Преимущества описываемой установки в сравйении с прототипом следующие: 1)большая надежность благодаря тому, что Жидкометаллический теплоноситель находится под низким давлением и отсут ствует контакт натрия с водой при вспль вании в разные полости уловителя даже в случае двойной аварийном разгерметизации; 2)более вьюокая экономичность за счет уменьшения поверхностей теплообменника и парогенератора, так как теплопе- редающие свойства жидкого металла выше, чем у газа; 3)отсутствие радиационной защиты теплообменника, так как жидкий металл, протекая за экраном-трубой, поглощает излучение; 4)высокая теплоемкость теплоносителя, что позволяет улучшить регулировочные характеристики станции в пиковом режиме, так как можно изменять температуру промежуточного теплоносителя в корпусе, сохраняя неизменной температуру активной зоньгй не допуская тепловой раскачки реактора. Следовательно, в предложенной ядерной энергетической установке натрий - тяжелый металл - вода отсутствует парогенератор натрий - вода, являющийся главным источником аварий в известной трехконтурной схеме натрий - натрий - вода. По сравнению с прототипом, выполненным по схеме натрий - газ - вода, предложенная установка надежнее. Формула изобретения Ядерная энергетическая установка, содержащая реактор, охлаждаемый жид кометаллическим т.еплоносителем, теплообменник, заполненный промежуточным iтеплоносителем и снабженный средствами

циркуляции с расположенным внутри него экраном-трубой, внутри которого размешен промежуточный теплообменник, а снаружи - парогенератор, отличаюШ а я с я тем, что, с целью повьпцения надежности за счет исключения контакта теплоносителя реакторас водой при аварийнбИ разгерметизации, установка снабжена аварийными системами эвакуации тешговюсителя рейктора ийоды, а во бнугренней части корпуса тешюобменника, запо тненного инертным газом и промежуточным жидкометаллическиМ теплоносителем (например, ртутью или сплавом со лей), раз1« ещен уловитель, выполненный в виде воронки, разделяющей верхнюю внутреннюю часть корпуса теплообменника на

6

два отсека, каждый из которых подключен соответственно ftсистеме эвакуации теплоносителя реактора или воды, при этом нижняя торцовая поверхность уловителя размещена под уровнем промежуточного жидкометаллического теплоноситля над экраном-трубой, а экран-труба в верхней части имеет сужение и снабжен с наружной торцовой поверхности отбойником пара,

Источники Информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лейпунский А. И. и др. Быстрые реакторы БН-350 и БОР-60. Атомная анергия., 1966, декабрь.

2.ПатентВел0кобритании№ 11О9395, л. F 4А, опублик. 1965(прототип)