Ядерный реактор на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем

Изобретение относится к ядерным реакторам. Ядерный реактор на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем содержит тепловыделяющие сборки, охлаждаемые подъемным течением теплоносителя, и блоки бокового отражателя, снабженные внутренними проточными полостями. Выходы теплоносителя из полостей расположены на том же уровне, что и выходы теплоносителя из сборок, входы теплоносителя в полости расположены выше уровня топлива в сборках, а сборки выполнены бесчехловыми или с перфорированными чехлами. Технический результат - увеличение расхода теплоносителя через тепловыделяющие сборки и снижение входных гидравлических потерь. 1 ил.

 

Изобретение относится к области атомной техники и может использоваться в ядерных реакторах на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем - свинцом или расплавом свинца и висмута.

Наиболее близким аналогом изобретения является ядерный реактор на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем по проекту БРЕСТ-ОД-300. Ядерный реактор содержит тепловыделяющие сборки, охлаждаемые подъемным течением теплоносителя, и блоки бокового отражателя, снабженные внутренними проточными полостями, выходы теплоносителя из которых расположены на том же уровне, что и выходы теплоносителя из сборок [см. Годовой отчет НИКИЭТ-2013: Сб. статей. М.: ОАО «НИКИЭТ», 2013, стр. 21, 28-29]. Столб свинцового теплоносителя, находящийся во внутренней полости блока, выполняет функцию отражателя нейтронов вместе со стальными элементами конструкции блока, а отвод выделяющегося в блоке тепла происходит за счет циркуляции теплоносителя через полость.

Известное техническое решение имеет ряд недостатков. Нижний подвод теплоносителя в блоки отражателя, выполненный на одном уровне с входом в тепловыделяющие сборки, ухудшает условия охлаждения твэлов, поскольку через них проходит меньше теплоносителя (из-за байпасного отбора во внутренние полости блоков отражателя). В аварийных ситуациях с частичным перекрытием проходного сечения теплосъем со сборок еще более ухудшится, так как возрастет доля теплоносителя, проходящего внутри блоков. Другой недостаток известного решения связан с тем, что для ограничения доли теплоносителя, распределяющегося внутрь блоков, требуется установка на входе в них дросселей, что приводит к дополнительным гидравлическим потерям и механическим нагрузкам.

Задачей изобретения является улучшение технико-экономических показателей эксплуатации ядерного реактора, снижение термических нагрузок на тепловыделяющие сборки.

Получаемый технический результат состоит в увеличении расхода теплоносителя через тепловыделяющие сборки при одновременном снижении гидравлических потерь.

Увеличение расхода через тепловыделяющие сборки достигается вследствие того, что при входе в реактор теплоноситель не поступает в блоки отражателя, а направляется в полном объеме на охлаждение сборок (за исключением незначительной его доли в технологических зазорах между блоками отражателя). А в блоки отражателя поступает теплоноситель, уже предварительно обеспечивший теплосъем со сборок. Кроме того, в аварийных ситуациях с локальным перекрытием проходного сечения расход теплоносителя останется локализованным в зоне сборок из-за невозможности оттока во внутренние полости блоков отражателя.

Снижение гидравлических потерь в заявленном устройстве достигается за счет расположения входа теплоносителя в полости блоков, при котором не требуется его дросселирования. При этом снижаются механические нагрузки на узлы крепления блоков вследствие уменьшения воздействия со стороны жидкометаллического теплоносителя.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что в ядерном реакторе на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, содержащим тепловыделяющие сборки, охлаждаемые подъемным течением теплоносителя, и блоки бокового отражателя, снабженные внутренними проточными полостями, выходы теплоносителя из которых расположены на том же уровне, что и выходы теплоносителя из сборок, входы теплоносителя в полости расположены выше уровня топлива в сборках, а сборки выполнены бесчехловыми или с перфорированными чехлами.

Сущность изобретения поясняется фигурой, на которой в схематичном виде изображен фрагмент продольного сечения ядерного реактора.

Ядерный реактор 1 на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем включает тепловыделяющие сборки 2, окруженные рядами блоков бокового отражателя 3. В тепловыделяющих сборках 2, выполненных бесчехловыми или с перфорированными чехлами, размещены стержневые твэлы, образующие топливный столб 4. Входы 5 теплоносителя в сборки 2 расположены снизу активной зоны реактора, а выходы 6 - над ней.

Между блоками 3, а также между сборками 2 и блоками предусмотрены технологические зазоры 7.

Блок бокового отражателя 3 представляет собой сборную конструкцию в виде длинномерной призмы, которая может иметь такое же поперечное сечение, как и сборка 2. В блоке 3 выполнена внутренняя проточная полость 8.

Входы 9 теплоносителя во внутренние полости 8 блоков располагаются выше уровня топливного столба 4 тепловыделяющих сборок 2. Выходы 10 теплоносителя из полостей 8 располагаются на том же уровне, что и выходы 6 у тепловыделяющих сборок.

При работе реактора тяжелый жидкометаллический теплоноситель - свинец или расплав свинца с висмутом - поступает снизу в ядерный реактор 1. При этом весь его объем направляется через входы 5 на охлаждение тепловыделяющих сборок 2, за исключением незначительной части, распределяющейся по технологическим зазорам 7. Поскольку сборки 2 выполнены бесчехловыми или с перфорированными чехлами, некоторая часть теплоносителя затем отклоняется и направляется из сборок 2 на боковые входы 9 блоков 3. Вследствие того, что входы 9 расположены выше уровня топливного столба 4, в блоки 3 отражателя поступает уже нагретый теплоноситель, предварительно обеспечивший охлаждение сборок. Находясь во внутренних полостях 8, теплоноситель выполняет функцию бокового отражателя нейтронов вместе со стальными элементами конструкции блоков 3. Проходя внутренние полости 8 и охладив, в свою очередь, блоки 3, теплоноситель затем через выходы 10 направляется за пределы активной зоны реактора.

В результате того, что входы 9 разнесены по высоте с входами 5 и выполнены выше уровня топливного столба 4, на охлаждение сборок по всей их высоте направляется максимально возможный расход теплоносителя, а локальные возмущения потока при его развороте и входе в блоки отражателя оказываются вне области топливного столба и не ухудшают условия теплообмена. Одновременно с этим проявляется еще одно преимущество данного технического решения. Поскольку разница давлений между входами 9 и выходами 10 оказывается существенно меньшей, чем при нижнем подводе теплоносителя в блоки, становится возможным ограничить расход теплоносителя через внутренние полости 8 без применения дросселей.

Таким образом, рассмотренная конструкция ядерного реактора, с одной стороны, обеспечивает лучшее охлаждение тепловыделяющих сборок и, с другой стороны, позволяет снизить входные гидравлические потери и уменьшить механические нагрузки на блоки отражателя со стороны теплоносителя.

Ядерный реактор на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, содержащий тепловыделяющие сборки, охлаждаемые подъемным течением теплоносителя, и блоки бокового отражателя, снабженные внутренними проточными полостями, выходы теплоносителя из которых расположены на том же уровне, что и выходы теплоносителя из сборок, отличающийся тем, что входы теплоносителя в полости расположены выше уровня топлива в сборках, а сборки выполнены бесчехловыми или с перфорированными чехлами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу дезактивации графита, для удаления трития, углерода-14 и хлора-36. Способ включает нагрев печи обжига до температуры 800-2000°С, введение в печь обжига графита, загрязнённого радионуклидами, введение в печь обжига инертного газа, введение в печь обжига восстанавливающего газа и удаление переведенных в газовую фазу радионуклидов из печи обжига, при этом количество вводимого восстанавливающего газа находится в диапазоне от 2 до 20 % от общего количества вводимого в печь обжига газа.

Изобретение относится к способам восстановления ресурсных характеристик реактора РБМК. При прогибе колонн, установленных в активной зоне рядами, из них извлекают каналы, графитовые блоки этих колонн разрезают вдоль граней на фрагменты, смещают фрагменты в направлении, перпендикулярном плоскости реза, и уменьшают прогибы, после чего калибруют отверстия колонн и снова размещают в них каналы.

Изобретение относится к ядерным реакторам. Ядерный реактор бассейнового типа содержит бак, заполненный теплоносителем, горизонтальную и вертикальную перегородки, разделяющие бак на задерживающую емкость и расположенные над ней бассейн реактора с активной зоной и бассейн хранилища.

Заявленное изобретение относится к подкритическому реактору-размножителю, управляемому ускорителем. Реактор эксплуатируется с максимально возможным коэффициентом размножения нейтронов с целью потребления небольшой мощности, подводимой из ускорителя, с уменьшением его размеров и сложности ускорителя.

Изобретение относится к ядерным реакторам. В корпусе ядерного реактора размещена активная зона, содержащая стержневые тепловыделяющие элементы (твэлы).

Изобретение относится к области атомной энергетики, а именно к способу преобразования ядерной энергии в тепловую и устройству для его осуществления. Способ заключается в том, что получают и ускоряют пучок релятивистских ионов, облучают им и разрушают атомные ядра глубоко подкритической мишени, получают поток вторичных частиц, в том числе нейтронов, осуществляют посредством этих частиц деление ядер изотопов тяжелых химических элементов, при котором высвобождается внутриядерная энергия, контролируют состояние мишени с размерами, обеспечивающими передачу ей кинетической энергии пучка и потока вторичных частиц, и определяют длительность накопления и замены продуктов разрушения атомных ядер.

Изобретение относится к способам устранения деформации и восстановления геометрических параметров графитовой кладки канального энергетического реактора (РБМК), может быть использовано при проведении работ, направленных на восстановление ресурсных характеристик активной зоны канального реактора по достижению нормативного прогиба, т.е.

Изобретение относится к энергетическому оборудованию подводных лодок. Виброизолирующий компенсатор трубопровода аварийной системы расхолаживания ядерного реактора состоит из трубопроводов 1 и 3, фланцев 2 и 4, корпуса корабля 5, внутреннего компенсатора 6, внутренней полости 8, внешних компенсаторов 7, внешних полостей 9, дополнительных трубопроводов 10, дополнительных забортных теплообменников 11, пневмоаккумуляторов 12.

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к конструкции отражателей нейтронов быстрых ядерных реакторов. В ядерном реакторе активная зона окружена свинцовым отражателем нейтронов.

Активная зона реактора, твэл и тепловыделяющая сборка для ее создания предназначены для использования в реакторах на быстрых нейтронах с нитридным топливом и жидкометаллическим теплоносителем, преимущественно в виде расплавленного свинца и его сплавов.

Изобретение относится к эксплуатации реакторных установок с жидкометаллическими теплоносителями. Способ управления газовой системой имеет следующие шаги: перед подачей кислорода проверяют, подают ли в реактор водород и/или прекращают подачу водорода; подают кислород в том случае, если в реактор не подают водород; перед подачей водорода проверяют, подают ли в реактор кислород и/или прекращают подачу кислорода; подают водород в том случае, если в реактор не подают кислород. Технический результат: предотвращение совместной подачи в реактор водорода и кислорода, предотвращение формирования гремучего газа, увеличение безопасности и срока эксплуатации реакторной установки. 6 н. и 19 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано в гомогенных реакторах растворного типа для получения медицинских радиоизотопов. Система каталитической регенерации радиолитических газов выполнена по техническому решению «корпус в корпусе»; «горячая ветвь» системы размещена во внутреннем корпусе в виде «горячего короба» с двустенной заполненной газом оболочкой; «холодная ветвь» системы находится в зазоре между оболочками внешнего и внутреннего корпусов, в верхней части которого помещен охладитель-конденсатор. Внешним корпусом системы служит один из периферийных корпусов многокорпусного сосуда, служащего защитным кожухом для систем топливного раствора. Данный корпус соединен патрубками «труба в трубе» с газовым объемом корпуса активной зоны реактора, который помещен внутри центрального корпуса указанного сосуда. Технический результат - повышение радиационной безопасности реактора из-за однокорпусной (интегральной) компоновки, возможность дистанционной технологии ремонта путем замены выемного блока, содержащего все ограниченно надежные внутренние элементы системы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к реакторам малой и особо малой мощности. Ядерный реактор содержит корпус с отражателем. В активной зоне расположены первые технологические каналы, предназначенные для циркуляции теплоносителя, и вторые технологические каналы, предназначенные для размещения элементов системы управления и защиты. Реактор также содержит камеры подвода и отвода теплоносителя первого контура, разделенные перегородкой. Первые технологические каналы выполнены в виде трубок Фильда, наружные трубы которых закреплены на дне камеры подвода теплоносителя первого контура, а внутренние трубы закреплены на перегородке. Тепловыделяющие сборки установлены во внутренних трубах трубок Фильда на подвесах, закрепленных на верхней части камеры отвода теплоносителя первого контура. Вторые технологические каналы изолированы от камер подвода и отвода теплоносителя первого контура, а межтрубное пространство активной зоны заполнено средой или материалом, прозрачными для нейтронов. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к исследовательским реакторам на сферическом топливе. Реактор может быть использован для производства электроэнергии, производства водорода, отопления, сжижения угля и газификации. Реактор имеет засыпку из шаровых тепловыделяющих элементов. Ядерное топливо вместе с теплоносителем помещено внутрь твердых шарообразных элементов, твердый теплоноситель служит оболочкой для продуктов радиационного распада и выполняет функцию охлаждения ядерного топлива. С помощью механической системы передачи сферические элементы перемещаются из нижней части парогенератора в верхнюю часть реакционного сосуда. Осуществляется циркуляция сферических элементов между реактором и парогенератором. Технический результат - реактор имеет неотъемлемую безопасность, высокие температурные параметры на выходе. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к ядерной технике. Устройство пассивного регулирования давления в оболочке ядерной энергетической установки содержит агрегат (40) распыления жидкости в оболочке и трубопровод (42) подачи жидкости, предназначенный для подачи жидкости в распыляющий агрегат (40). Оно содержит промежуточную емкость (46) распределения жидкости, размещенную между подающим трубопроводом (42) и распыляющим агрегатом (40); причем промежуточная емкость (46) подсоединена перед подающим трубопроводом (42) и содержит боковую стенку (52) отвода жидкости, определяющую границы сквозных отверстий (60), соединенных с распыляющим агрегатом (40). Оно содержит, по меньшей мере, один трубопровод (44А-44D) отвода жидкости к оболочке (19), выступающий в промежуточную емкость (46) против боковой стенки (52). Технический результат - повышение надежности устройства регулирования давления за счет его конструктивного упрощения. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способам эксплуатации ядерных реакторов, предназначенных для наработки делящихся химических элементов. Способ эксплуатации ядерного реактора в топливном цикле с расширенным воспроизводством делящихся изотопов включает первоначальную загрузку активной зоны топливными сборками, содержащими делящийся материал и сырьевые изотопы, формирование интенсивности нейтронного потока и его энергетического распределения, при которых сырьевые изотопы переходят в способные к ядерному делению изотопы, управление работой реактора на мощности путем удержания его в критическом состояния, обеспечивая баланс между вырабатывающимися нейтронами и поглощением нейтронов. При снижении мощности реактора формирование интенсивности нейтронного потока и его энергетического распределения осуществляют путем уменьшения энерговыделения в центральной части активной зоны с увеличением нейтронного потока на периферии активной зоны. Активная зона окружена отражателем или бланкетом, содержащим изотопы урана, и/или плутония, и/или тория. 6 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к конструкции ядерных реакторов канального типа. Активная зона реактора состоит из ячеек, содержащих в центре их симметрии канал с ядерным топливом и теплоносителем, окруженный замедлителем нейтронов. Замедлитель нейтронов состоит из 2 слоев, причем прилегающий к каналу слой имеет атомный вес , а внешний слой имеет легкий атомный вес. В ядерном реакторе топливо содержит смесь воспроизводящих нуклидов, например 238U и 232Th, в качестве теплоносителя выбран сплав лития, обогащенного изотопом 7Li, с нуклидами с тяжелым атомным весом, например Bi, а в межканальном пространстве свинец с доминирующим содержанием изотопа 208Pb. Технический результат - повышение безопасности реактора при перегреве теплоносителя благодаря уменьшению «ступеньки» замедления - потери энергии нейтронами при замедлении во всем диапазоне реакторных энергий нейтронов и в увеличении их резонансного поглощения в топливе благодаря замедлению на ядрах межканального замедлителя с тяжелым атомным весом . 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области ядерной техники. Способ формирования импульсов мощности импульсного ядерного реактора обеспечивает модуляцию реактивности в импульсном ядерном реакторе при движении модулятора реактивности импульсного ядерного реактора в пределах активной зоны реактора. По требуемым параметрам импульса мощности задают зависимость мощности реактора от времени и функцию распада предшественников запаздывающих нейтронов. Рассчитывают по соотношению реактивность импульсного ядерного реактора с использованием заданных функций распада предшественников запаздывающих нейтронов и зависимости мощности реактора от времени. Включают орган регулирования реактивности в виде кнопки и запускают орган управления движения модулятора реактивности, состоящий из электродвигателя, приводов и элементов передачи движения модулятора реактивности в виде поглотителя и отражателя нейтронов. Движение модулятора реактивности обеспечивают согласно соотношению, учитывающего изменение реактивности импульсного ядерного реактора во времени. Технический результат - формирование требуемых импульсов мощности импульсного ядерного реактора. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к инициаторам деления ядер для ядерных реакторов и способам их применения. Способ инициирования деления ядер включает инициирование по меньшей мере одной дефлаграционной волны деления ядер по меньшей мере в одной активной зоне реактора с дефлаграционной волной деления ядер, содержащей первый материал ядерного топлива, с помощью по меньшей мере одного вставляемого и извлекаемого инициатора деления ядер, содержащего второй материал ядерного топлива. Технический результат - эффективное создание и распространение дефлаграционной волны деления ядер. 10 з.п. ф-лы, 39 ил.

Изобретение относится к устройству ядерного реактора. Устройство включает в себя комбинацию расщепляющегося материала, расплава солей и материала замедлителя, включающего в себя один или более гидридов, один или более дейтеридов или комбинацию двух или более из них. Расщепляющийся материал включает природный, обогащенный, обедненный уран, плутоний или уран из отработанного ядерного топлива, разбавленный оружейный плутоний, торий и расщепляющийся материал, трансурановый материал или их комбинацию. Технический результат – возможность эффективного управления спектральными характеристиками и критичностью реактора. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 11 ил., 3 табл.

Изобретение относится к ядерным реакторам. Ядерный реактор на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем содержит тепловыделяющие сборки, охлаждаемые подъемным течением теплоносителя, и блоки бокового отражателя, снабженные внутренними проточными полостями. Выходы теплоносителя из полостей расположены на том же уровне, что и выходы теплоносителя из сборок, входы теплоносителя в полости расположены выше уровня топлива в сборках, а сборки выполнены бесчехловыми или с перфорированными чехлами. Технический результат - увеличение расхода теплоносителя через тепловыделяющие сборки и снижение входных гидравлических потерь. 1 ил.

Наверх