Исследовательский водо-водяной ядерный реактор,бассейнового типа Советский патент 1982 года по МПК C21C1/00 

Изобретение относится к исследовд .тельскйм ядерным реакторам бассейнового типа.

Известен исследовательский водоводяной реактор бассейнового типа с верхней плитой биологической защиты 1. В известном реакторе активная зона с отражателем располагается в нижней -части бассейна с дистиллированной водой. В активной зоне, кроме тепловыделяющих сборок, располагаются каналы для размещения регулирующих стержней системы управления и защиты и экспериментальные каналы, которые закрепляются на опорной площадке, расположенной выше уровня воды бассейна.

На этой же площадке крепятся отдельные узлы привода перемещения стержней защиты и управления.

Наибо.пее близким по технической сущности к Описываемому изобретению является исследовательский водо-водяной ядерный реактор бассейнового типа, содержащий бассейн вытянутой призматической формы, активную зону, расположенную в нижней части бассейна вблизи его короткой стороны, отражатель, окружающий, активную зону, экспериментальные кана- .

лы, систему теплоотвода от активнЬ зоны, верхнее защитное покрытие бассейна, средства для хранения тепловыделяющих сборок С 2 . .

Бассейн реактора окружен биологической защитой из бетона, через которую проходят горизонтальные экспериментальные каналы, перекрываемые, в случае необходимости, за10щитными шиберами. Вверху вся площадь бассейна закрыта плитой биологической защиты. Вертикальные экспериментальные каналы, а также каналы и кронштейны системы управле15ния и защиты на опорной площадке, расположенной между уровнем воды бассейна и плитой верхней биологической защиты. Защитная плита состоит из 3 секций. На секции/ расположенной над активной зоной, имеется поворотный круг и смотровое окно. В защитной плите имеются также отверстия со съемными пробками для обслуживания отдельных устройств, расположенных ниже защитной плиты.

Для организации теплосъема -и активной зоны, непосредственно в бассейне реактора, в противоположной от

30 активной зоны стороне бассейна, устанрвлен теплообменник с встроенным насосом. Недостатком известного реактора является затрудненность действия об служивагацего персонала при проведеНИИ различных работ в пределах бас сейна и под плитой верхней биологи|ческой защиты (несмотря на поворотный круг и на 1Ичие съёмных пробок в плите), а также значительные затраты времени в случае съема, а зате .установки на место отдельных секций плиты общим : для всего зала мостовым краномГ. Целью изобретения является расши |рение эксплуатационных возможностей и повышение безопасности эксплуатации реактора за счет сокрицения й рёмёнй при тгроведении различных 1работ, связанных перегрузкой тепловыделяющих Сборок, установкой и транспортировкой вертикальных экспериментальных каналов в пределах и за пределы бассейна, обслуживанием узлов механизмов перемещения регулирующих стержней Системы управ ления и защиты, расположенных под п той, на опорной площадке;,и снижения уровня активности воды бассейна в зоне обслуживания. Цель достигается за счет того, что в исследовательском водо-водяной ядерном реакторе бассейнового типа бассейн снабжен горизонтальной перегородкой, расположенной ниже ак тивной зоны,разделяющей бассейн на верхнюю и нижнюю полости, причем ниж няя полость гидравлически соединена с участком выхода теплоносителя из активной зоны и служит задерживающей емкостьн) для распада короткоживу цих изотопов в теплоносителе. Верхняя полость бассейна снабжена верти кальной перегородкой, расположенной Перпендикулярно большим сторонам бассейна в его средней части, выпол .някадей функции успокоительной решетки и разделякадей верхнюю часть бассейна на полость активной зоны и полость, в которой расположен стелла постоянного хранения использованных тепловьщеляющих элементов. Верхнее защитное покрытие бассейна выполнено из плит, имеющих возможность пере мещения в горизонтальной плоскости и снабженных индивидуал ньо ш приводами. Отражатель, окружакядий активную зону выполнен из двух частей: внешней - стационарной и внутренней со сменными блокаш. на фиг. 1 изображен предлагаемый реактор, вертикальное сечеКие вдоль бассейна , на фиг. 2 - то же, вид сверху.; нз фиг. 3 - горизонтальное сечение реактора на уровне расположения горизонтальных экспериментальных каналов; на фиг. 4 - реактор. .горизонтальное сечение/ на фиг.5 то же, сечение по линии А-А на фиг..у на фиг. б -. сечение по линии Б-Б на фиг. 3 на фиг. 7 сечение по линии В-В на фиг. 2. .в бассейне 1 с водой (см. фиг.1-4у располагается активная зона 2, окруженная стационарной 3 и сменной 4 частями отражателя. Бассейн располагается в металлическом баке 5, забетонированном в массиве бетонной биологической защиты б. Бак 5 имеет форму призмы. Один Торец 7, вблизи которого расположена активная,зона 2, имеет форму полуцилйндра, Возле противоположного торца к бассейну 1 примыкает перпендикуляр нр каньон 8, по которому транспортируются активные изделия в камеру для осмотра и разделки. В каньоне 8 имеется дверь 9 для пропуска активных изделий. Вблизи торца бака и у дна бассейна на опорной подставке 10 установлен стационарный бериллиевый отражатель 3,6 центре которого имеетсзя полость для расположения тепловыделяющих Сборок 11, образукадих активную зону 2, а также блоков сменного отражателя 4 ( см , фиг 4 . От активной зоны, через стационарный отражатель расходятся горизонтальные экспериментальные каналы 12 и 13, проходящие через бассейн 1, стенки бака 5 и биологическую защиту 6 в физический зал реактора (на чертеже не показан). Один из горизонтальных экспериментальных каналов 13 расположен по касательной к акт:ивной зоне и является Сквозным, а другие (12 выполнены под рйзличными углами к активной зоне , На .выхрде из горизонтальных экспериментальных Каналов 12 и 13- в физический зал в пределах бетонного массива биологической защиты расположены шибера 14, предназначенные для перекрытия отверстий горизонтальных каналов в биологическрй защите при помощи двух поворотных заслонок 15 и 16. . Сверху в бетоннбй защите б располо жены приводы 17 заслрнок 15 и 16 . шиберов 14 с площадкой 18 обслуживания. : Между стационарным отражателем 3 и полуцилиндрической стенкой бассейна 1 расположены защитные контейнеры 19, служащих для измерения мощности реактора ( на ч ертеже не показаны. Верхняя полость бассейна реактора разделена .вертикальной перегородкой 20 на две части 21 и 22. В части 21 расположёна активная зона 2/ в части 22 размещается стеллаж 23 (см. фиг. 1 и б для хра.нения отработанных тепловыделяющих сборок, блоков сменного iотражателя и других сменных деталей.

В перегородке 20 размещен механизм 24 для передачи тепловьвделякадих сборок через перегородку 20 на стеллаж 23 фиг. 6.

Бассейн 1 реактора сверху перекры защитными плитами 25, разделенными на три секции с люками 26 {см. фиг.2 и установленными на опорных консолях 27. Защитные плиты верхнего перекрытин бассейна служат для защиты от излучения зеркала воды, обусловленного, в основном, натриевой активностью. Перекрытие выполнено, например, из стали. Плиты являются под вижными в горизонтальной плоскости 1кпя обеспечения доступа к активной зоне и в бассейн при обслуживании реактора. Каждая секция защитных плит 25 имеет индивидуальный механиз перемещения, бодержащий приводной электродвигатель 28 (см. фиг. 2 и i 7), редукторы 29, зубчатую передачу 30 и перемещающую рейку 31. Редукторы 29 и зубчатая передача 30 установ- лены на опорной раме 32. На валу электродвигателя 28 установлена рукоятка 33 ручного управления.

Под защитными плитами 25, но над уровнем воды расположена площадка 34 для размещения элементов системы управления и защиты. На этом же уровне в массиве биологической защиты б установлены исполнительные механизмы 35 регулирующих стержней.

Регулирующие стержни расположены в трубках 36, закрепленных на кронштейнах площадки 34 и проходящих в ячейки активной зоны 2 реактора.

На уровне защитных плит 25 расположены ограждения 37 и 38,к которым примыкают лестницы 39.

Через бассейн 1 в направлении активной зоны 2 проходит тракт 40 механизма 41 траспртировки изотопныь ампул, которые устанавливаются для облучения в вертикальные каналы

42активной зоны (см. фиг. 1, 4 н б) Тракт 40 соединен с приямком

43(см. фиг. 2), из которого изотопные ампулы сбрасываются по каналу 44 (см. фиг. 3) в камеру разделки (на чертеже не показано}.

Кроме того, часть изделий, подлежащих облучению, поступает в активную зону 2 по каналам пневмопочты 45 (см. фиг. 3).

В бассейне реактора установлены светильники 46. Для осмотра бассейна служит смотровое окно 47 в верхних защитных плитах 25.

Охлаждение активной зоны 2 реактора- осуществляется принудительной циркуляцией воды бассейна реактора, причем вода проходит через активную Зину 2 в направлении сверху вниз.

Циркуляционный контур, включающий циркуляционные насосы, теплообменник и арматуру, располржены в отдельном помещении, примыкающем к бетонному массиву 6 биологической защиты (элементы контура за границами защиты 6 не показаны на чертеже.

Бак 5 реактора изготовлен из двухслойной стали, причем слой из углеродистой стали контактирует с бетоном, а слой из коррозионностойкой стали обращен внутрь бассейна.

В пределах биологической защиты 6 выполнены отверстия (на чертеже не показаны для вывода в физически зал нейтронных пучков из горизонтальных экспериментальных каналов 12.

Горизонтальные экспериментальные .каналы 12 прикреплены к имеющимся в баке 5 фланцам на разъемных соедине:ниях с уплотнением рри помощи металлических прокладок С на чертеже не показаны).

В баке 5 на подставке 10 размеще стационарный отражатель 3, в центраной полости которого на опорной решетке (на чертеже не показана набирается активная зона 2 реактора. В перегородке 20 имеется дверь 48 (см. фиг. 1 и 3, позволяющая транс портировать от реактора в стеллаж хранения 23 под слоем- воды активные изделия - тепловыделяющие сборки, блоки бериллиевого замедлителя и т.п.

Бассейн 1 разделен горизонтально перегородкой 49 на верхнюю полость и на нижнюю полость или задерживающ емкость 50, позволяющую снизить активность воды по азоту - 16 перед выходом ее в циркуляционный контур.

Реакторная часть 21 в верхней полости бассейна 1 реакторасоединена с подводящим 51 и отводящим 52 коленами трубопроводов циркуляционного контура. За счет образующегося таким образом перепада давления межд верхней и нижней полостями бассейна 1 реактора создается циркуляция воды через активную зону 2.

Активная зона 2 набирается из тепловыделяющих сборок 11, которые устанавливаются внутри бериллиевого стационарного отражателя 3. Часть ячеек 5 полости стационарного отражтеля 3 может быть занята сменными блоками 4 из бериллия.

Стационарный бериллиевый отражатель 3 выполнен в виде системы из фигурных бериллиевых блоков, объединенных внутри алюминиевого корпуса 53 и установленных на опорной подставке 10.

Блоки отражателя 3 и 4 охлаждаются водой бассейна, которая проходит

по зазорам между блоками, сверху вниз за счет перепада давления между верхней .полостью бассейна и задеживающей емкостью 50 реактора.

Контур циркуляции теплоносителя в пределах бассейна 1 реактора вклю чает в себя Активную зону 2, отражатель 3 и 4, верхнюю и нижнюю полости в баке 3 реактора, которые разделены горизонтальной перегородкой 49, проложенной вдоль всего бака 5 реактора и опирающейся на стойки 54, а также подводящие 51 и отводящие 52 колена трубопровода.

Подводящее колено 51 имеет откры тый выход в верх;нюю полость бассейна реактора через распределительный коробу объединенный с вертикальной перегородкой 20 бассейна.

Система аварийного охлаждения реактора содержит бак 56 аварийного охлаждения (см. фиг. 5), имеющий в нижней части трубу 57, соединяющую бак 56 с задерживающей емкостью, а в верхней части - дыхательный патрубок 58, соединяющий баК 56 с пространством над уровнем воды бассейна 1.. Система аварийного охлаждения позволяет поддерживать интенсив, ное опускное, движение теплоносителя через активную зону 2, при прекра цении электропитания циркуляционных насосов первого контура в течени начального периода времени после сбр;са аварийных стержней , когда тепловыделение в активной зоне 2 еще достаточно велико.

При нормальной работе реактора Уровень воды в соединительной трубе 57 поддерживается на отметке 59.

Для повышения надежности охлаждения активной зоны предусмотрено два одинаковых аварийных клапана 60, обеспечивакицих соединение верхней и нижней полости бака реактора после того, как давление в этих полостя Ьравнядось. Пропускная способность даже одного клапана обеспечивает требуемые условия организации контура естественной циркуляции. Это позволяет продолжать охлаждение активной зоны за счет организации контура естественной циркуляции воды в пределах бака реактора с восходящим движ ёниём воды в активной зоне..

Горизонтальные экспериментальные каналы 12 и 13 выполнены в виде труб герметичных по воде бассейна, проходящих от прохрдки в баке 5 реактора до отражателя 3. Горизонтальные каналы 12 и 13 выполнены из коррозионнос.тойкой t стали и только участ.ки каналов вблизи активной зоны 2 реактора выполнены из .циркония. Дл соединения циркония,- со сталью в каналах имеются специальные переходники.

Вертикальные экспериментальные каналы 41 могутбыть установлены как в ячейки активной зоны 2, вместо тепловыделякадих сборок 11, так и в отверстия, которые имеются в блоках сменного отражателя 4. Коли р Зтёо таких каналов, одновременно устанавливаемых в пределах активной зоны 2 и сменногЬ отражателя 4, определяется при каждой конкретной загрузке зоны 2, Кроме того, в стационарном отражателе 3 имеются ячейки 61 (см. фиг. 4, в которые также могут быть установлены экспериментальные каналы.

В районе расположения активной зоны 2 бетонный массив, прилегающий к баку 5 реактора, имеет слой тепловой защиты из тяжелого бетона, что обеспечивает снижение тепловьщеления и температуры в основной толще бетона до приемлемых значений. Охлаждение бетонной защиты производится при помощи заложенных в нее труб (на чертежах не показаны с циркулирующей водой. . . . . i

Длинномерные изделия, извлекаемые из реактора, обрабатываются в камере ;62 (см. фиг.5) разделки длинномерных изделий, которая соединена с бассейном реактора при помощи патрубка 63. Патрубок 63 закрывается крышкой 64, управляемой дистанционно через защит при помощи механизма 65. Перед откры ванием патрубка 3 дверь 9 закрывают Ъ из секции бассейна 1 над камерой разделки дренируют воду (дренаж показан стрелкой на фиг..5;.

Все основные узлы реактора, ремон которых может потребоваться в ходе эксплуатации, выполнены с учетом улучшения их ремонтоспособности: (.один из ни-х, например, сменный отражатель 4 и др.). обеспечивают проведение ремонта непосредственно в бассейне реактора, под защитой слоя воды, а другие (клапаны естественной циркуляции 60, горизонтальные каналы 12 и 13JI могут быть. извлечены из бассейна для проведения ремонта в специально приспособленных помещения

В результате использования описываемого изобретения расширяются возможности обслуживающего персонала реактора для проведения различных работ в пределах бассейна и под плиФой верхней защиты, сокращаются сроки проведения этих работ, связанных с перегрузкой тепловыделяющих сборок и испытуемых образцов, установкой и транспортировкой вертикальHbix экспериментальных каналов в преДелах бассейна, а также упрощается работа по обслуживанию узлов механиз.мов перемещения регулирующих стержней, расположенных под плитой, на опорной плбщадке, улучшается радиационная обстановка при работах над. бассейном реактора.

Формула изобретения

1.Исследовательский водо-водяной ядерный реактор бассейнового типа, содержащий бассейн вытянутой призматической , активную зону, расположенную в нижней части бассейна вблизи его короткой стороны, отражатель, окружающий активную зону, экспериментальные каналы, систему теплоотвода от активной зоны, верхнее защитное покрытие бассейна, средства для хранения тепловыделяющих сборок, о тли. чающийся тем, что, с целью повышения безопасности

и удобства эксплуатации, бассейн снабжен горизонтальной перегородкой, расположенной ниже активной зоны, разДелйкицей бассейн на верхнюю и нижнюю полости, причем нижняя полост гидравлически соединена с участком вьЬсбда теплоносителя из активной зоны и служит задерживающей емкостью для распада короткоживуцих изотопов в теплоносителе.

2.Реактор по п. 1, о т л и чающийся тем, что верхняя ,полость бассейна снабжена вертикальIf tf .

ной перегородкой, расположенной перпендикулярно большим сторонам бассейна в его средней части,-выполняющей функции успокоительной решетки и разделяющей верхнюю часть бассейна на полость активной зоны и полость, в которой расположен стеллаж постоянного хранения использованных тепловыделяющих элементов

3. Реактор по пп.1,2, отли0чающийся тем, что верхнее Зсццитное покрытие бассейна выполнено из плит, {блеющих возможность перемещения в .горизонтальной плоскойти и снабженных индивидуальными

5

приводами. .

4. Реактор по пп.1-3 отличающийся тем, что отражатель, окружающий активную зону, выполнен из двух частей: внешней стационарной и внутренней - со смен

0 ными блоками..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Журнал Атомная энергия, том 21, вып. 5, ноябрь, 1966,

5 с. 363. ,

2.Сборник докладов на симпозиуме. Опыт эксплуатации и использования исследовательских реакторов... г.Предеал, 30 сентября, 4 октября 1974,

0

ч. 1, с. 409 прототип..

12

f j-д9::б у .:О. . о . о О OiVO.-X -o o-;.v v,-: vO; .. pv-,.o:0;;o-;-;)4: ):;: P.;-.о.-, f) - - . Шо:. . /.-.о... ,:c..o::--|::..; VST . jь;;:;.ё:v:;б:c ШШШШШ

-« iV----;-bv-: j ло.;. , .:Q.V;-,:-C...-;O.. ШШ