SU499845A3 - Ядерный реактор - Google Patents

Description

(54) ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР

1

Изобретение относитс  к области  дерной энерГИИ.

Известен  дерный реактор на быстрых нейтронах , содержащий активную зону, образованную грунной топливных сборок и охлаждаемую циркулируюидим жидким металлом, обычно натрием, заключенным, по крайней мере частично, внутри лервого бака, так называемого первичного бака, и содержащего также активную зону, этот первичный бак окружен вторым баком, так называемым главным баком, нри этом блок этих баков помещен в коНСтрукциЕО, составл ющую внещнюю биологическую защиту, главный бак содержит теплообменник и насосы, позвол ющие обеспечить отвод тепла от натри  после его прохождени  через активную зону и обеспечить его непрерывную циркул цию из одного бака в другой, причем каждый теплообменник имеет входные и выходные отверсти  дл  натри , выход щего из первичного бака, соответственно выполненные в его верхней и нижней част х, и окружен внешней обечайкой, расположенной вместе с теплообменником в зоне, заключенной между первичным баком и главным баком.

Цель изобретени  - упрощение конструкции реактора.

Это дсстиггетс  тем, что предлагаемый реактор содержит теплообменники, каждый из которых имеет входные и выходные отверсти  ;1л  натри , выход щего из первичного бака,

устроенные, соответственно, на его верхнем конце и на его нижнем конце, и окружен внешней обечайкой, проход щей вместе с теплообме;1никэ:- .; в зону, заключак нуюс  между первичным баком и глаз)ым баком. Причем в

соответствии с данным изобретением эта сбекайка ограничивает вокруг теплообмешпп а кольцевое пространство, присоедщгеиное на уровне входных отверстий в теплообменники ка конце, по крайней мере, одного колеичатого канала, погруженио(го другим концом в натрий, содержаи ийс  в главном баке, причем это кольцевое пространство соеди)1ено трубкой св зи с источником перекачивани , создающим в этолт кольцевом пространстве

кольцевой перепад давлений, обеснечиваюп;ий включение сифоиа, состо щего из первичного бака, изогнутого канала и кольцевого пространства . Каждый теплообменник содержит на своей верхней поверхности между входными и выходными отверсти ми дл  натрн  выступающие фланцы, ограничивающие циркул цию натрн  в кольцевом пространстве внешн   обечайка, окружающа  каждый теплообменник , продолжаетс  в своей верхней части трубчатым элементом, проход щим через верхнюю защиту и образующим опорную и поддерживающую поверхность дл  теплообменника . На чертеже показан вариант схемы предлагаемого реактора, частичный разрез. Активна  зона 1 расположева внутри первого бака 2, так называемого первичного бака , который сам окружен вторым баком 3, так называемым главным баком, коаксиальным с первым, причем баки 2 и 3 открыты в своей верхней части. Бак 3 может быть подвешен средствами 4 к толстой плите 5, закрывающей сверху внещнюю защиту 6. Баки 2 и 3 наполнены соответствующим объемом жидкого металла (например, натри ) служащего дл  охлаждени  активной зоны 1 и дл  передачи телла, полученного при контакте с топливными сборками (на чертеже не показаны) вторичной жидкости, обеспечивающей вне реактора производство электрической энергии. Така  конструкци  позвол ет, в частности, изолировать гор чий натрий, выход щий из активной зоны 1 после .прохождени  через последнюю снизу вверх, внутри бака 2, причем остающийс  натрий, в частности тот, который содержитс  в баке 3, находитс  при менее высокой температуре, из-за охлаждени , осуществл ющегос  при прохождении через теплообменники . Эти теплоо бменники расположены в главном баке 3, снаружи первичного бака 2 и соединены с циркул ционными насосами (на чертеже не показаны), содержащимис  в баке 3 и позвол ющими снова забирать натрий 7 .при выходе из теплообменников и отправл ть его |под активную зону 1 дл  нового прохождени  через последнюю. Вследствие работы этих насосов и последующей затем потери напора уровепь 8 в баке 2 слегка новыщен по отнощению к уровню 9 в баке 3. Каждый теплообменник 10 представлен в виде блока общей цилиндрической формы с вертикальной осью, в который проход т через его верхнюю часть трубы 11 и 12, служащие дл  подачи и удалени  любой вторичной жидкости (натри  или воды), проход щей внутри теплообменника через р д циркул ционных труб (на чертеже не показаны), поддерживаемых параллельно оси блока трубными досками . Блок теплообменника 10 содержит на своем верхнем и нижнем концах входные 13 и выходные 14 отверсти  дл  натри , содержащегос  в баках 2 и 3 с тем, чтобы позволить ему войти в контакт с циркул ционными трубами вторичной жидкости. Натрий проходит через теплообменник сверху вниз, насосы снова забирают его у выхода и отсылают к активной зоне 1. На своем верху теплообменник 10 имеет по-перечный фланец 15, опирающийс  на выступ 16, принадлежащий элементу , образующему оболочку 17 прохождени  через плиту 5 защиты 6, и служащий дл  поддержани  теплообменника, который может таким образом напосредствеино погружатьс  в объем натри , содержащегос  Между баками 2 и 3. Оболочка 17 продолжаетс  внизу цилиндрической обечайкой 18, окружающей теплообменник и ограничивающей вокруг него кольцевое пространство 19, причем это пространство соединено патрубком 20, снабженным регулирующим вентилем 21, с источником нагнетани  (на чертеже не .показан), наход щимс  снаружи реактора и позвол ющим устанавливать в этом кольцевом пространстве перепад давлений по отнощению к давлению инертного защитного газа, который заполн ет пространство над натрием в баках 2 и 3. На внещней поверхности теплообменник 10 имеет серию фланцев 22, радиально выступающих к стенке напротив обечайки 18, причем эти фланцы образую с этой стенкой щлюз, ограничивающий по крайней мере, частично циркул цию через кольцевое пространство 19. В верхней части обечайки 18 на уровне входных отверстий 13 это пространство 19 соединено с коленчатым каналом 23, конец которого погружен под уровень 8 натри  в первич«ом баке 2. Канал 23 имеет горизонтальную часть 24 и вертикальную часть 25, котора  погружена в натрий до уровн , определенного услови ми действи  устройства и, в частности , скоростью циркул ции через теплообменник 10 и активную зону 1. Ядерный реактор работает следующим образом . Под воздействием циркул ционных насосов натрий, собранный в главном баке на выходе из теплообменников 10, нагнетаетс  через коллекторы (на чертеже не показаны) под активную зону 1 в бак 2, затем он проходит через активную зону снизу вверх, контактиру  с топливными сборками. Гор чий натрий, выход щий из активной зоны, находитс  в этих услови х замкнутым в первичном баке 2. Дл  обеспечени  его переноса к главному баку 3 в кольцевом пространстве понижают давление соответствующим образом посредством патрубка 20, причем это понижение, составл ющее по величине, например, 0,1 атмосферы, осуществл етс  постепенно. Уровень натри  поднимаетс  одновременно в канале 23 (нгправление стрелки С) и вокруг пучка циркул ционных труб вторичной жидкости внутри блока каждого теплообменника 10. Когда уровень достигает нижней образующей горизонтальной части 24 канала 23, вытекание начинаетс  из первичного бака 2 к главному баку 3, причем гор чий натрий проникает через входные отверсти  13. Если уровень натри  продолжает подниматьс  эти отверсти  полностью покрываютс . Теплообменник работает в таком режиме непрерывно, причем канал 23 играет роль классического сифона. Входные отверсти  13 расположены специально так, чтобы создавать при вытекании натри  легкую турбулентность, необходимую дл  устойчивости функцинировани . Действительно, если бы вытекание происходило без турбулентности , натрий, исход щий из первичного бака 2, увлек бы за собой небольшое количество инертного газа, наход щегос  под уровнем 8 в этом баке, это количество может при иостепенном накоплении в кольцевом пространстве 19 произвести повышение давлени  и соответственно -понижение уровн  натри  по отношению к отверсти м до включени  сифона . Наоборот, вследствие образовани  соответствующей турбулентности, этот газ увлекаетс  натрием, проход щим через теплообменники , и понижение давлени  в кольцевом пространстве 19 поддерживаетс , таким образом, на иосто ином значении.

Таким образом, в  дерном реакторе, при одновременном обеспечении изол ции гор чего натри  внутри первичного бака достигают понижени  объема гэр :его иатри , содержащегос  в реакторе, или еще прибавление высоты теплообменников дл  данного объема.

Другое преимущество изобретени  - это возможность по желанию изолировать один или несколько теплообменников простой регулировкой давлени  в кольцевом пространстве- нагнетанием подход щего количества соответствующего инертного газа, например аргона , под давлением. Это обеспечивает понижение уровн  натри  в этом пространстве и немедленное выключение соответствующего сифона. Достаточно, чтобы нагнетаемый газ представл л объемный расход, равный расходу натри , нроход щего через теплообменник, т. е. чтобы коли1-с;тво газа было равно объему , представл ющему собой совокупность объемов теплообменника и его обечайки.

Кроме того, (преимущество  дерного реактора обеспечиваетс  монтажом каждого теплообменника в цилиндрической обечайке, проход щей через верхнюю плиту защиты, допускающим относительные сдвиги этого теплообменника и обоих баков без взаимодействи  этих различных элементов независимо от величины дифференциальных расширений. Наконец , пр-именение канала св зи между кольцевым пространством, предусмотренным вокруг каждого теплообменника, и первичным баком избавл ет от необходимости модификации формы этого бака и позвол ет соблюдать целостность его, в частности, устран   необходимость создани  отверстий через стенку чтого бака дл  прохода натри .

В других вариантах шлюз, предназначенный дл  ограничени  циркул ции в кольцевом пространстве 19, может быть выполнен другими средствами при употреблении другого типа механического соединени  (может быть скреплен с теплообменником 10 или с обечайкой 18) или гидравлического затвора.

Claims (3)

1.Ядерный реактор, в особенности на быстрых нейтронах, содержащий активную зону,

образованную группой топливных сборок и охлаждаемую циркулирующим жидким металлом , например натрием, заключенным по крайней мере частично внутри первичного бака , содержащего активную зону, причем первичный бак окружен главным баком, блок этих баков размещен во внешней биологической защите, главный бак содержит теплообмениики и насосы, позвол ющие обеспечить отвод тепла от натри  после его прохождени 

через активную зону и обеспечить его непрерывную циркул цию из одного бака в другой, причем каждый теплообменник имеет входные и выходные отверсти  дл  натри , выход щего из первичного бака, соответственно выиолненные в его верхней и нижией част х, и окружен внешней обечайкой, расположенной вместе с теплообменником в зоне, заключенной между первичным баком и главным баком, отличающийс  тем. что, с целью упроЩ2НИЯ конструкции реактора, обечайка ограничивает вокруг теплообменника кольцевое пространство, присоединенное на уровне входных отверстий в теплообменнике к концу по крайней мере одного коленчатого канала, погруженного другим концом в натрий, содержащи1 с  в глазном баке, причем это кольцевое пространство соединено патрубком с источником давлени , создаюп им в этом пространстве регулируемый перепад давлений, осуществл ющий пуск в ход сифона, состо щего из пер вичногэ бака, коленчатого канала и кольцевого пространства.

2.Реактор по п. 1, отличающийс  тем, что каждый теплообменник имеет на своей

внешней inoBepxnocTn между входными и выходными отверсти ми дл  натри  выстуиающие фланцы, ограничивающие циркул цию натри  в кольцевом пространстве.

3.Реактор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что внешн   обечайка, окружающа  каждый

теплообменник, продолжена в своей верхнеГ части трубчатым элементом, проход щим через верхнюю часть защиты и образующим опорную поверхность дл  теплообменника.

IB

I

/

,: f r° -v.y;: Q- r- ti,-; ./}: o,y

(

mai-Si-ml

r