Ядерный реактор — SU 499845 (original) (raw)
(22) За (23) Пр (33) Ф 1 Опубли 21) 1952176//26-2 но 07,08 7 орцтст 08,08.72 1) 7228 Государствсииыи комитет Совета Министров СССР го делав изобретеиит)сов а но 15.01.76 юллетець Ло и отсытни та Опубликования описаш;я 15.0/1.76 72) Авторы изобрстсния дстванцЖак 1 олл Франция ранная ф а л Зне Франция 1тон, Филипп Веррьер ишель О три 71) Заявитель Инос миссариармажи Атомик ДЕРНЫЙ РЕАКТОР Изобретение относится к Об,асти ядерной ЭНЕР Г)ИЛзвсстен ядерный реактор ца быстрых нейтронах, сэдержащий акивцс)о зону, образованную группэй топливных сбэрок и охлаждасмуо циркулирующим жидким металлом, обычно натрием, заключенным, по крайней мэре частично, внутри первого бака, так называемого первичного бака, и содержащего такхке активную зону, этот первичный бак окружен вторьм баком, так называемым главным баком, при этом блок этих баков помещен в конструкцию, составляющую внешнюю биологическую защиту, главный бак содержит теплообменник и насосы, позволяющие обеспечить отвод тепла от натрия после его прохождения через активную зону и обеспечить его непрерывную циркуляцию из одного бака в другой, причем каждый теплообменник имеет входные и выходные отверстия для натрия, выходящего из первичного бака, соответственно выполненные в его верхней и нижней частях, и окружен внешней обечайкой, расположенной вместе с теплообменником в зоне, заключенной между первичным баком и главным баком.Цель изобретения - упрощение конструкции реактора. 3 Гэ дс:т;, 2 ется тем, чтд пп" д ча гас) Ып 1)/- актор содержит теплообменники, каждый цз которых имеет входные и выходные отверстия ДГ 5 ЦЭТРЦЯ, В.ЛХДДЯЩЕ.Э ЦЗ ПЕ)В)ЧНЭГД О)К) 5 уст Ое:1 ь", соответственно, па е. э В" )х)."е.1кэнц" 1 на 5 гэ нижнем конце, ц Окэужен внешней обечайкой, проходящей вместе с теплосбм нцкэм в зону, заклю асщуося м жду первичным баком ц главпм баком, Прц: м в 10 соэтветствти " дан)пм цздб;) т нц"., этэ Обс.апка ОГрзничпВ 2 ет ВокруГ тсплоэбмецнцка кс;ьцеВсе ;рост;)ансГВО, црцсоедцнецнэс на уровне входных отверстии в теплообменникц на конц, пд крайней ме)е, одного кэч иато Гэ канада, ПОГр 7 женпсгэ ругцм кэнцсм Внатрий, сэдсржащпйся в главном баке, причем этэ кольцевое пространство сосдш сно трубкой связи с цстэнцкэм и рекач;ванця, созда)с,щцм в этом кольцевом пространстве 20 кольцевой перепад давлений. обеспечивающийвключецц" сифона, сэстояще:д цз первичного бака, изогнутого канала и кольцевого пространства, Каждьш теплообменнцк содержит на свэей верхней поверхности между вхэдны ми и выходными отверстиями для натрия выступаощие фланцы, ограничивающие циркуляцию натрия в кольцевом пространстве внешняя обечайка, окружающая каждый теплообменник, продолжается в своей верхней части трубчатым элементом, проходящим через верхнюю защиту и эбразующим опорную и поддерживающую пэверхнэсть для теплообменника.На чертеже показан вариант схемы предлагаемого реактора, частичный разрез.Активная зона 1 расположена внутри первого бака 2, так называемого первичного бака, который сам окружен вторым баком 3, так называемым главным баком, коаксиальным с первым, при:ем баки 2 и 3 открыты в своей верхней части. Бак 3 может быть подвешен средствами 4 к толстой плите 5, закрывающей сверху внешнюю защиту 6. Баки 2 и 3 наполнены соответствующим объемом жидкого металла (например, натрия) служащего для охлаждения активной зоны 1 и для передачи тепла, полученного при контакте с топливными сборками (на чертеже не показаны) вторичной жидкости, обеспечивающей вне реактора производстзо электрической энергии. Такая конструкция позволяет, в частности, изолировать горячий натрий, выходящий из активной зоны 1 после прохождения через последнюю снизу вверх, внутри бака 2, причем остающийся натрий, в частности тот, который содержится в баке 3, находится при менее высокой температуре, из-за охлаждения, осуществляющегося при прохэждении через теплообменники. Эти теплообменники расположены в главном баке 3, снаружи первичного бака 2 и соединены с циркуляционными насосами (на чертеже не показаны), содержащимися в баке 3 и позволяющими снова забирать натрий 7 при выходе из теплообменников и отправлять его под активную зону 1 для нового прохождения через последнюю, Вследствие работы этих насосов и последующей затем потери напора уровень 8 в баке 2 слегка повышен по отношению к уровню 9 в баке 3.Каждый теплообменник 10 представлен в виде блока общей цилиндрической формы с вертикальной осью, в который проходят через его верхнюю часть трубы 11 и 12, служащие для подачи и удаления любэй вторичной жидкости (натрия или воды), проходящей внутри теплосбменника через ряд циркуляционных труб (на чертеже не пэказаны), поддерживаемых параллельно оси блока трубными досками. Блок теплэобменника 10 содержит на своем верхнем и нижнем концах входные 13 и выходные 14 отверстия для натрия, содержащегося в баках 2 и 3 с тем, чтобы позволить ему войти в контакт с циркуляционными трубами вторичной жидкости. Натрий проходит через твплообменник сверху вниз, насосы снова забирают его у выхода и отсылают к активной зоне 1. На своем верху теплообменник 10 имеет поперечный фланец 15, опирающийся на выступ 16, принадлежащий элементу, образующему оболочку 17 прохождения через плиту 5 защиты 6, и служащий для поддержания теплообменника, который может таким образом непосредственно погружаться в 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 бО 65 объем натрия, содержащегося между бакамн 2 и 3.Оболочка 17 продолжается внизу цилиндрической обечайкой 18, окружающей тсплообменник и ограничивающей вэкруг него кольцевое пространство 19, причем это пространство соединено патрубком 20, снабженным регулирующим вентилем 21, с источником нагнетания (на чертеже не,показан), находящимся снаружи реактора и позволяющим устанавливать в этом кольцевом пространстве перепад давлений по отношению к давлению инертного защитного газа, который заполняет пространство над натрием в баках 2 и 3. На внешней поверхности теплообменник 10 имеет серию фланцев 22, радиально выступающих к стенке напротив обечайки 18, причем эти фланцы образую с этой стенкой шлюз, ограничивающий по крайней мере, частично циркуляцию 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 натрия в первичном баке 2. Канал 23 имеет горизонтальную часть 24 и вертикальную часть 25, которая погружена в натрий до уровня, определенного условиями действия устройства и, в частности, скоростью циркуляции через теплообменник 10 и активную зону 1.Ядерный реактор работает следующим образом.Под воздействием циркуляционных насосов натрий, собранный в главном баке на выходе из теплообменников 10, нагнетается через коллекторы (на чертеже не показаны) под активную зону 1 в бак 2, затем он проходит через активную зону снизу вверх, контактируя с топливными сборками, Горячий натрий, выходящий из активной зоны, находится в этих условиях замкнутым в первичном баке 2. Для обеспечения его переноса к главному баку 3 в кольцевом, пространстве понижают давление соответствующим образом посредством патрубка 20, причем это понижение, составляющее,по величине, например, 0,1 атмосферы, осуществляется постепенно, Уровень натрия поднимается одновременно в канале 23 (направление стрелки С) и вокруг пучка циркуляционных труб вторичной жидкости внутри блэка каждого теплообменника 10. Когда уровень достигает нижней образующей горизонтальной части 24 канала 23, вытекание начинается из первичного бака 2 к главному баку 3, причем горячий натрий проникает через входные отверстия 13. Если уровень натрия продолжает подниматься эти отверстия полностью покрываются. Теплообменник работает в таком режиме непрерывно, причем канал 23 играет роль классического сифона. Входные отверстия 13 расположены специально так, чтобы создавать при вытекании натрия легкую турбулентность, необходимую для устойчивости функцинирования, Действительно, если бы вытекание происходило без турбулентности, натрий, исходящий из первичного бака 2, увлек бы за собой небольшое количество инертного газа, находящегося под уровнем 8 в этом баке, это количество может при постепенном накоплении в кольцевом пространстве 19 произвести повышение давления и соответственно понижение уровня натрия по отношению к отверстиям ло включения сифона. Наоборот, вследствие образования соответствующей турбулентности, этот газ увлекается натрием, проходящим через теплообменники, и понижение давления в кольцевом пространстве 19 поддерживается, таким образом, на постоянном значении.Таким образом, в ядерном реакторе, при одновременном обеспечении зэляции горячего натрия внутри первичного бака лостигают понижения обьема горячего натрия, содержащегося в реакторе, или еще прибавление высоты теллообменников лля данного объема,Другое преимущество изобретения - это возможность по желанию изолировать один или несколько теплообменников простой регулировкой давления в кольцевом пространстве - нагнетанием подходящего количества соответствующего инертного газа, например аргона, под лавлением. Это обеспечивает понижение уровня натрия в этом пространстве и немедленное выключение соответствующего сифона. Достаточно, чтобы нагнетаемый газ представлял объемный расход, равный расхолу натрия, прохолящего ерез теплообменник, т, е. чтобы колтсство газа было равно объему, представляющему собой совокупность объемов теплообменника и его обечайки,Кроме того, преимущество ядерного реактора обеспечивается монтажом каждого теплообменника в цилиндрической обечайке, проходящей через верхнюю плиту защиты, допускающим относительные сдвиги этого теплообменника и обоих баков без взаимодействия этих различных элементов независимо от величины дифференциальных расширений. Наконец, применение канала связи между кольцевым пространством, предусмотренным вокруг каждого теплообменника, и первичным баком избавляет от необходимости молификации формы этого бака и позволяет соблюдать целостность его, в частности, устраняя необходимость создания отверстий через стенку этого бака для прохода натрия.В других вариантах шлюз, предназначенный для ограничения циркуляции в кольцевом пространстве 19, может быть выполнен други 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ми средствами при употреблении другого типамеханического соединения (может быть скреплен с теплообменником 10 или с обечайкой 18)или гидравлического затвора. Формула изобретения 1. Я;ерный 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 этик баков размещен вд внешней биологической защите, главный бак солержит теплообменники и насосы, позволяющие обеспечить отвод тепла от натрия после его прохожл.ния через активную зону и обеспечить его непрерывную циркуляцию из олного бака в лругой, причем каждый теплообменник имеет входные и выхолные отверстия лля натрия, выхолящего из первичного бака, соответственно выполненные в его верхней и никней частях, и окружен внешней обечайкой, расположенной вместе с теплообменником в зоне, заключенной между первичным баком и главным баком, отличающийся тем, что, с целью упрощ ния конструкции реактора, обечайка ограничивает вокруг теплообменника кольцевое пространство, присоединенное на уровне вхолных отверстий в теплообменнике к концу по крайней мере одного коленчатого канала, погруженного лрупм концом в натрий, солержащийся в главном баке, пршем это кольцевое пространство соелинено патрубком с источником давления, созлающим в этом пространстве регулируемый перепал лавлений, осуществляющий пуск в хол сифона, состоящего из пер вичного бака, коленчатого канала и кольце вогд пространства.2. Реактор по и. 1, о тл и ч а ющи йс я тем, что кажлыЙ теплообменник имеет на своей внеей поверхности межлвхолными и выхолными отверстиями лля натрия выступающие фланцы, ограничивающие цпркуляцшо натрия в кольцевом пространстве.3. Реактор по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что внешняя обечайка, окружающая каждый теплообменник, прдлолжена в своей верхней части трубчатым элементом, прохолящим через верхнюю часть защиты и образующим опорную поверхность лля теплообменника,Редак бина ктор Е. Хмелев Подписноеов СССР Типография, пр. Сапунов аказ 662 1 О Изд.,4097 ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушс