Ядерный реактор периодического действия с порционной загрузкой и разгрузкой топлива

 

Сущность изобретения: активная зона ядерного реактора содержит засыпку шаровых тепловыделяющих элементов. В днище активной зоны выполнены лунки по квадратной решетке, шаг которой на 1-10% больше диаметра тепловыделяющего элемента . На боковых стенках активной зоны выполнены вертикальные ребра, профиль которых в поперечном сечении соответствует контуру проекции засыпки тепловыделяющих элементов в регулярном положении. Указанная конструкция позволяет снизить давление на боковые стенки активной зоны со стороны засыпки тепловыделяющих элементов , вызванное расширением топливных элементов за счет их нагрева и выгорания. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 21 С 1/07

ГОСУДАРСТВЕН-ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) еЮ066ЩЯ :Л 8ТЧ0 ",црц р

ЧА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 3953193/25 (22) 20.09.85 (46) 15.06.93. Бюл. М 22 (71) Кернфоршунгсанлаге Юлих ГмбХ (DE) (72) Эберхард Тойхерт, Клаус Арне Хаас и

Хельмут Гервин (DE) (56) Заявка ЕПВ hL 0036166, кл. G 21 С 1/06, 1981.

Бедениг Д. Газоохлаждаемые высокотемпературные реакторы.- М.: Атомиздат, 1975, с. 150-153. (54) ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ С ПОРЦИОННОЙ ЗАГРУЗКОЙ И РАЗГРУЗКОЙ ТОПЛИВА (57) Сущность изобретения: активная зона ядерного реактора содержит засыпку шароИзобретение относится к работающему на шаровых топливных элементах реактору с периодической загрузкой и разгрузкой активной эоны (т.е. периодического действия).

Целью изобретения является повышение надежности работы.

На фиг. 1, а-с показана схема вертикального сечения полости; на фиг. 2 и 3 — часть луночного пола и боковой стенки.

Усилия, возникающие вследствие расширения, обусловленного нагревом и излучением, имеют вертикальную компоненту, которая направлена противоположно весу находящейся выше засыпки, и горизонтальную компоненту, которая создает нагрузку на боковые стенки. Эта нагрузка может быть уменьшена тем, что боковые стенки располагают наклонно(фиг. 1а), Если угол наклона

„„5U 1822502 А3 вых тепловыделяющих элементов. В днище активной зоны выполнены лунки по квадратной решетке, шаг которой на 1 — 10 больше диаметра тепловыделяющего элемента. На боковых стенках активной зоны выполнены вертикальные ребра, профиль которых в поперечном сечении соответствует контуру проекции засыпки тепловыделяющих элементов в регулярном положении.

Указанная конструкция позволяет снизить давление на боковые стенки активной зоны со стороны засыпки тепловыделяющих элементов, вызванное расширением топливных элементов за счет их нагрева и выгорания. 2 э. и. ф-лы, 3 ил, (относительно вертикали) достаточно большой, возникает компонента усилия, направленная вверх параллельно стенке.

Предпочтительно угол наклона выбрать равным 15-45О, преимущественно 25 .

Целесообразно также в нижней части активной зоны, например s нижней трети, угол наклона сделать больше, чем в верхней части (фиг, 1в), Оптимально, если стенки полости активной зоны в сечении изогнуты таким образом, что перпендикулярно действующие на них компоненты усилия во всех точках по высоте имеют одинаковую величину. Это получается в том случае, если форма сечения полости приблизительно отвечает условию R=Rp-a(Z-+), где R — расстояние от центральной оси полости активной эоны, R

1822502 — радиус по поверхности шаровой засыпки, Z — точка по высоте, Zo — положение по высоте на поверхности шаровой засыпки, а — получают вычислением, исходя из допустимой для стенок нагрузки (фиг. 1с), Чрезмерное давление на боковые стенки полости можно предотвратить также тем, что шаровые топливные элементы при загрузке располагаются с зазором по горизонтали. Этой цели служит дно активной зоны с лунками, расположенными в виде квадратной решетки. и предпочтительно 1 — 10ф,ный зазор между ша 1овыми топливными элементами. Такой зазор между ними делает возможным их расширение без возникновения бокового давления (см. фиг. 2), Расположение в виде квадратной решетки имеет то преимущество, что в шаровой засыпке обеспечивается максимально возможная упорядоченность, так как, начиная с первого слоя шаровых топливных элементов, покрывающего дно с лунками, каждый последующий шар занимает такое положение, которое обеспечивает упорядоченную укладку. Таким образом, получается укладка с наилучшим расположением шаровых топливных элементов, которая под углом 45 имеет слои с гексагонально самой плотной упаковкой и в целом обеспечивает найденный теоретически фактор заполнения 0,74.

Это означает, что достигается высокая плотность мощности в активной зоне и к тому же обеспечивается равномерное распределение нагрузки на шаровые топливные элементы.

Значительные различия между диаметрами шаров и полости могут привести к определенной допустимой неупорядоченности вблизи стенок полости при цилиндрических полостях.

Однако при необходимости можно также сечение полости и внутренние стенки выполнить так, чтобы обеспечивался определенный порядок шаров, Так, кратность размеров стенок и размеров шаровых.топлиеных элементов может выражаться целым числом и стенки могут быть снабжены вертикальными ребрами, благодаря чему даже около стенок образуются упорядоченн ые слои шаров, В качестве п римера на фиг.

3 показана в сечении область стенки восьмиугольной активной зоны, которая ограничена двумя различными типами А и В стенок, Тип А предпочтительно снабжен вертикальными ребрами указанного вида, в

То время как тип В или гладкий, или может быть снабжен вертикальными ребрами, как показано.

Во избежание нежелательной предпочтительности неустойчивого само по себе по10 ложения шаровых топливных элементов по краям (например, расположение шара смещенного слоя вертикально над шаром нижнего слоя) радиус кривизны желоба, образованного между ребрами, больше, чем радиус шара (фиг. 3).

Необходимую ребристую структуру можно просто получить при прямоугольном, в общем случае при 2п-уголвном, сечении полости (n-2, 3, 4,...). Целесообразная

20 структура стенок обеспечивается выбранным профилем полости и вписанной в него упорядоченной загрузкой шаровых топливных элементов в виде краевой оболочки для обоих смещенных относительно друг друга

25 слоев шаров.

Формула изобретения

1, Ядерный реактор периодического действия с порционной загрузкой и разгрузкой топлива, содержащий образованную бо30 ковыми стенками и днищем активную зону, полость которой содержит засыпку шаровых тепловыделяющих элементов, о т л и ча ю шийся тем, что, с целью снижения давления на боковые стенки активной зоны

35 со стороны засыпки тепловыделяющих элементов, в днище выполнены лунки по квадратной решетке, шаг которой на 1-10 больше диаметра тепловыделяющего элемента. причем на боковой стенке активной

40 зоны выполнены вертикальные ребра, профиль которых в поперечном сечении со- ответствует контуру проекции засыпки тепловыделяющих элементов в регуляторном положении.

45 2. Реакторпоп.1,отличающийся

-.ем, что профиль поперечного сечения боковых стенок активной зоны выполнен

2п-угольным, где п-2, 3, 4, ...

3. Реактор по и. 1, о тл и ча ю щи и с я

50 тем, что шаг квадратной решетки на 57ь больше диэметра тепловыделяющего элемента.

Фиг.2

Составитель С.Кочемазов

Техред М.Моргентал Корректор Л.Пилипенко

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2123 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета nî изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5