Исследовательский ядерный реактор Советский патент 1982 года по МПК G21C1/14 

, . . Г ,. Изобретение относится к области ядерной те сники, в частности к установкам для исследовательских целей, но может быть применено и в установках энергетического типа или специального назначения.

Известно конструктивное выполнение ядерного реактора, включающего бассейн с водой,корпус, установленный в бассейнеj активную зону с тепловыделяющими сборками, систему управления и защиты, экспериментальные каналы и устройства 1 J.

Недостаток такой конструкции заключается в невозможности поднять давление воды в 5онтуре, охлаждения выше давления, определяемого высотой столба воды в бассейне над активь|ой зоной что ограничивает исследовател ьские возможности реактора.

Известна конструкция исследовательского ядерного реактора, содержащего бассейн с водой, корпус с опорной решеткой, расположенной в бассейне, активную зону с тепловыделяющими сборками, расположенную в корпусе, контур охлаждения активной зоны с водой под давлением, включающий теплообменник и насос за пределами бассейна реактора и трубопроводы, соединяющие теплообменник и насос с активной зоной, систему управления и защиты, экспериментальные каналы и устройства 22 Верхний торец корпуса реактора закрыт уплотняющей крышкой, которая при перегрузке или замене активной зоны снимается. Охлаждение активной зоны осуществляется циркуляцией воды грд давлением в 2,5 кгс/см.

Недостаток такой конструкции состоит в ограниченных эксплуатационных возможностях реактора вследствие сложных перегрузочных работ с активной зоной, так как конструкция реактора обеспечивает установку экспериментальных каналов только в отражатель, расположенный за корпусом реактора, и не обеспечивает установки экспериментальных каналов в активную зону.

Целью изобретения являетсярасширение эксплуатационных возможностей s реактора за счет упрощения перегрузочных работ с активной зоной.

Поставленная цель достигается тем,. Что в исследовательском ядерном реакторе, содержащем бассейн с водой, кор-Ю пус с опорной решеткой, расположенный 8 бассейне, активную зону с тепловыделяющими сборками, расположенную в корпусе с крышкой, контур охлаждения активной зоны с водой под давлением, 15 включающий теплообменник и насос за пределами бассейна реактора и трубопроводы, соединяющие теплообменник и насос с активной зоной, систему управления и защиты, экспериментальные 20 каналы и устройства, крышка корпуса реактора выполнена из отдельных элементов, повторяющих в поперечном сечении форму и размеры тепловыделяющих сборок активной зоны и съемных 25 блоков отражателя такой же формы и тех же габаритов, а в середине элементов крышки корпуса выполнены проточки, образующие распределительную полость, подключенную к контуру про- 30 тиводавления, причем отношение давления в контуре противодавления к давлению в контуре охлаждения над активной зоной равно 1,001-1,005 а крепление элементов (активной зоны) крыш- 35 ки корпуса выполнено в виде труб, проходящих через центральные полости тепловыделяющих сборок активной зоны и соединенных с опорной решеткой корпуса с помощью байонетных замков. до

Элементы крышки реактора имеют уплотнительные устройства, выполненные в видЬ металлических подп)эужиненных секторов, перекрывающих щелевые зазоры по каждой грани элемента крышки, 5 причем контур противодавления соединен непосредственно с бассейном реактора, а контур охлаждения активной зоны соединен с бассейном реактора через систему фильтров.50

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого реакторй; на фиг. 2 показана принципиальная схема реактора с контуром охлаждения и контуром противодавления; на фиг. 3 Показан -55 поперечный разрез уплотнительной пробки; на фиг. k показана конструкция уплотнительной пробки в продольном

разрезе с уплотнительными пружинными элементами, уменьшающими расход воды противодавления.

Реактор содержит бассейн 1 с водой, корпус 2, расположенный в бассейне 1, активную зону 3 с тепловыделяющими сборками 4, установленную в корпусе 2, отражатель 5 и вертикальные экспериментальные каналы 6, размещенные в корпусе 2, систему управления и защиты, каналы 7 которой с регулирующими стержнями установлены в корпусе 2 и могут иметь как верхнее, так и нижнее расположение исполнительных механизмов, уплотнительные пробки 8, установленные в верхней части корпуса 2. В реакторе предусмотрена установка гори-зонтальных каналов 9 и вертикальных каналов 10 с ионизационными камерами. Бассейн реактора окружен биологической защитой 11.

Активная зона реактора состоит из тепловыделяющих сборок k, имеющих в поперечном сечении шестигранную, квадратную или прямоугольную форму и установленных с необходимыми зазорами относительно друг друга. Активная зона окружена блоками отражателя 5. Тепловыделяющие сборки и блоки отражателя устанавливаются в корпус реактора через его верхний торец и закрепляются в нижней опорной решетке 12.

К каждой сборке и блоку отражателя сверху присоединяется уплотнительная пробка 8,.в центральное отверстие которой устанавливается труба 13, соединяющая пробку В с тепловыделяющей сборкой Ц или с блоком отражателя 5. Труба 13 в нижней масти имеет байонетные выступы, с помощью которых осуществляется закрепление трубы, пробки со сборкой или с блоком отражателя к нижней опорной решетке 12, имеющей байонетный замок.

Установленные таким образом в корпус реактора тепловыделяющие сборки f образуют активную зону, окруженную отражателем 5, составленным из блоков. а установленные в корпус с минимальным зазором относительно друг к другу уплотнительные пробки 8 образуют разорную крышку корпуса 2.

Во внутренние полости труб 13 могут быть установлены регулирующие элеенты системы управления и защиты или бразцы для облучения,. В любую ячейку активной зоны и отражателя или в гнездо, образованное из нескольких ячеек, может быть .установлен вертикальный экспериментальный канал, габаритные размеры которого в поперечном сечений соответствуют размерам и конфигурации ячейки активной зоны. В связи с тем, что уплотнительные . пробки 8, тепловыделяющие сборки и блоки отражателя 5 взаимозаменяемы и могут быть установлены в любую ячейку, aкtивнaя зона может быть изменена по составу, размерам и конфигурации- в широком диапазоне в зависимости от задач и объема экспериментальных работ нареакторе. , Для надежного отделения первого контура реактора от воды бассейна в уплотнительных пробках 8 предусмотрены специальные проточки, образующие .распределительную полость, к которой по трубопроводу 1Д подается вода из контура прбтиврдавления 15 насос которого BOfly из бассейна реактора в.трубопровод 14, контур водяного охлаждения активной зоны и отражателя, включающий теплообменник 16-и насос 17 за пределами бассейна реактора и трубопроводы 18, соединяющие теплообменник и насос с активной зоной реактора. Давление воды в контуре противодав-п ления 15 превышает на 200 мм в. ст. давление воды в первом контуре ак тивной зоной и поддерживается автоматически. Вода из контура противодавления, попав в распределительную по лость уплотнительных пробок 8, а из. ,нее в щели между уплотнительными проб ками и трубами 13, разделяется на два потока: один поток поступает в первый контур, а другой - в бассейн реактора Часть воды первого контура, объемом равным расходу воды контура противодавления, поступившего в первый контур, пройдя очистку в фильтре 19, возвращается в бассейн реактора. . Для уменьшения расхода воды в контуре противодавления в уплотнительной пробке 8 N31 каждой ее грани преду,сматривается установка металлических пружинных уплотнений 2.0. Расход воды в контуре противодавления составит не более 5% расхода воды в первом контуре, причем расходводы из контура противодавления в первый .контур не бу дет превышать 1 от расхода первого. контура. Устройство работает следующим образом. Охлаждение активной зоны и блоков отражателя осуществляется водой первого контура, циркулирующей через зону. Причем конструкция зоны позволяет осуществлять циркуляцию воды в любом направлении: как сверху вниз, так и снизу вверх. Крышка корпуса реактора, выполненная в виде отдельных уплотнительных пробок, устанавливаемых в корпус вместе с .тепловыделяющими сборками лщ блоками отражателя, обеспечивает установку экспериментальных каналов в любую ячейку зоны или отражателя, а также оперативное и удобное проведение перегрузочных работ с активной зоной и экспериментальными каналами, что является преимуществом реакторов бассейнового типа. Кроме того, размещение отражателя, выполненного в виде съемных блоков, повторяющих форму и размеры тепловыделяющих сборок, в корпусе реактора позволяет повысить мобильность конструкции с учетом изменения диапазона экспериментальных задач. Конструкция реактора создает следующий основной положительный эффект: реактор с высоконапряженной активной зоной, охлаждаемой контуром с водой под давлением, выполненный аналогично реактору корпусного типа, обладает большими экспериментальными возможностями, обеспечивает установку экспериментальных устройств как в активную зону, так и в отражатель при оперативном и удобном проведении перегрузочных работ с.активной зоной и экспериментальными каналами, свойственными реакторам бассейнового типа, т. е. конструкция предлагаемого реактора совмещает положительные свойства реакторов корпусного и бассейнового типов. Охлаждение активной зоны контуром с водой под давлением, по типу корпусного реактора, обеспечивает, по сравнению с реактором бассейнового типа, повышение удельной энергонапряженности активной зоны, т. е. увеличение плотности потока нейтронов, отнесенных к единице мощности реактора. Активная зона реактора обладает большой мобильностью, т. е. ее размерь}, состав и конфигурация могут оперативно в соответствии с решаемыми исследовательскими задачами.и объемом экспериментальных работ изменяться в широком диапазоне.

Корпус .реактора, несущий рабочее давление первого контура, вынесен за отражатель, т. е. работает в умеренных плотностях нейтронных потоков, что увеличивает срок службы корпуса и не влияет на потоки нейтронов в экс периментальных устройствах.

Такая конструкция реактора Обеспечивает установку регулирующих стержней системы управления и защиты как с верхним, так и с нижним расположением исполнительных механизмов и приводов. Все это позволяет значительно расширить экспериментальные возможности ycTpot cTBa.

. Формула изобретения

1t Исследовательский ядерный реак-20 тор, содержащий бассейн с водой, корпус с опорной решеткой, расположенный в бассейне, актиную зону с тепловыделяющими сборками, расположенную в корпусе с крышкой, контур охлаждения тивной зоны с водой под давлением, включающий теплообменник и насос за пределами бассейна реактора и трубопроводы, соединяющие теплообменник и насос с активной зоной, систему уп- эо равления и защиты, экспериментальные каналы и устройства, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей реактора за счет упрощения перегрузоч- 35 ных работ с активно зоной, крышка I. корпуса реактора выполнена и§ отдельных элементов, повторяющих в поперечном сечении форму и размеры тепловыделяющих сборок активной зоны и съемных блоков отражателя такой же формы .и тех же габаритов, а в середине элементов крышки корпуса выполнены проточки образующие распределительную полость, подключенную к контуру противодавления, причем отношение давления в контуре противодавления к давлению в контуре охлаждения над активной зоной равно 1,00-1,005,а крепление элементов крышки корпуса выполнено в виде труб, проходящих через центральные полости.тепловыделяющих сборок активной зоны и соединенных с опорной решеткой корпуса с помощью байонетных замков.

2. Реактор по п.. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что элементы крышки реактора имеют уплотнительные устройства, выполненные в виде металличесг ких подпружиненных секторов, перекрывающих щелевые зазоры по каждой грани элемента крышки.

3.. Реактор по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что контур противодавления соединен непосредственно с бассейном реактора, а контур охлаждения активной зоны соединен с бассейном реактора через систему фильтров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Energle Nucleare vol. 7, № 1, 1965, с. 3-16.

2. Directory of Nuclear Reactors vol. V, Vienna, 196, c. 81-86 (прототип) . . fe ;

/J 8

8

ffojSij Bodti протаёоЗаВления