Перемещение трубчатых тепловыделяющих элементов внутри сборки

Изобретение относится к регулированию интенсивности деления в ядерном реакторе и представляет собой способ функционирования ядерного реактора, работающего на делении ядер, и ядерный реактор. Реактор включает активную зону реактора и резервуар с теплоносителем. При этом активная зона реактора включает сборку топливных кассет. Каждая топливная кассета расположена по существу вертикально и включает один или более топливных стержней, содержащих расщепляющееся топливо. Топливные стержни погружены в теплоноситель. Способ включает мониторинг и моделирование концентраций топлива и интенсивности деления в каждой из топливных кассет. В зависимости от результатов мониторинга и моделирования осуществляется перемещение топливных кассет в горизонтальном направлении внутри сборки, исключающее подъем топливных стержней над теплоносителем. Технический результат – обеспечение возможности извлечения отработавшей топливной кассеты из горизонтальной периферической части сборки без извлечения отработавшей топливной кассеты из теплоносителя для регулирования интенсивности деления в активной зоне реактора. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к регулированию интенсивности деления в ядерном реакторе. В частности, изобретение относится к регулированию интенсивности деления в реакторе, в котором топливо содержится во множестве трубчатых тепловыделяющих элементов (обычно называемых топливными стержнями).

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В ядерных реакторах на расплавленных солях (также называемых реакторами, в которых в качестве теплоносителя применяют расплавы солей) критическая масса расщепляющегося (делящегося) материала распределена в расплавленной соли. Обычно ее называют топливной солью. Такие реакторы впервые были созданы в Национальной Лаборатории Oak Ridge в период с 1950-х по 1970-е годы, но, тем не менее, они не нашли успешного коммерческого применения. Они обладают несколькими преимуществами по сравнению с реакторами других типов, а именно: способны производить делящийся 233U из тория; выделяют гораздо меньшее количество отходов, содержащих актиниды трансурановых элементов, по сравнению с уран-плутониевыми реакторами; работают при высоких температурах; отличаются отсутствием накопления летучих радиоактивных продуктов деления в твердых топливных стержнях и характеризируются гораздо более высокой степенью выгорания расщепляющегося материала по сравнению с максимальной степенью выгорания, которая может быть достигнута в традиционных реакторах.

В патентном документе GB 2508537 рассмотрен ядерный реактор на расплавленных солях, в котором активная зона состоит из множества по существу вертикально расположенных стержней, погруженных в резервуар с теплоносителем, причем каждый стержень содержит топливо в виде солевого расплава. По соображениям безопасности и эффективности, во всей активной зоне предпочтительно поддерживают одинаковую скорость выработки энергии. Если все топливные стержни содержат равные концентрации расщепляющегося материала, то из-за более высоких концентраций нейтронов в центре активной зоны величина вырабатываемой в ней энергии будет максимальной. Для уменьшения этого эффекта в документе GB 2508537 предложено размещать тепловыделяющие элементы в центре сборки на большем расстоянии друг от друга, чем при приближении к краю сборки (или в эквивалентном варианте выбранные стержни оставляют незаполненными), или снижать концентрацию расщепляющихся и/или воспроизводящих изотопов по направлению к центру сборки.

При работе реактора происходит потребление топлива. При этом уменьшается энергия, выделяющаяся в активной зоне. Таким образом, для продолжения работы реактора вместо отработанного топлива нужно добавлять новое. Это может быть осуществлено добавлением соответствующих количеств расщепляющихся изотопов непосредственно в топливные стержни; однако накопление продуктов деления (многие из которых действуют как "нейтронный яд" (поглотитель нейтронов)) делает такую практику экономически невыгодной уже спустя несколько циклов. Отработанные топливные стержни могут быть извлечены из активной зоны и заменены свежими топливными стержнями. Однако для извлечения отработанных топливных стержней из сборки, их нужно поднять над другими топливными стержнями. Для этого необходимо извлечь стержень из теплоносителя, что может привести к опасной ситуации, поскольку топливный стержень все еще находится при очень высокой температуре, или необходимо создать такую глубину толщи теплоносителя, которая была бы достаточной для подъема топливного стержня и его извлечения из активной зоны таким образом, чтобы во время этой операции он находится в толще теплоносителя. Такое решение приводит к значительному увеличению размера и стоимости ресурсов реактора, и, по-видимому, непрактично для ядерного реактора, в котором в качестве теплоносителя применяют расплавленные соли.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Один из аспектов настоящего изобретения относится к способу функционирования ядерного реактора, работающего на делении ядер (также называемого реактором деления). Реактор включает активную зону реактора и резервуар с теплоносителем, содержащий теплоноситель. Активная зона реактора включает сборку, состоящую из топливных кассет. Каждая из топливных кассет расположена по существу вертикально и включает один или более топливных стержней, содержащих расщепляющееся топливо. Топливные стержни погружены в теплоноситель. Способ включает мониторинг и/или моделирование концентраций топлива и/или интенсивности деления в каждой из топливных кассет, и, в зависимости от результатов мониторинга и/или моделирования, перемещение топливных кассет в горизонтальном направлении внутри сборки без подъема топливных стержней над сборкой топливных кассет для регулирования интенсивности деления в активной зоне реактора. Отработанную топливную кассету перемещают по горизонтали к периферической части сборки, не поднимая топливную кассету над сборкой, посредством перемещения ряда или части ряда сборки топливных кассет в направлении периферической части сборки. Затем отработанная топливная кассета может быть извлечена из горизонтальной периферической части сборки и помещена в участок для хранения отработанного топлива, находящийся в резервуаре с теплоносителем, без извлечения отработанной топливной кассеты из теплоносителя.

Другой аспект настоящего изобретения относится к ядерному реактору, работающему на делении ядер. Реактор включает активную зону, резервуар с теплоносителем, содержащий теплоноситель, устройство для перемещения топливных кассет и регулятор активной зоны реактора. Активная зона включает сборку топливных кассет, в которой каждая из топливных кассет расположена по существу вертикально и включает один или более топливных стержней, содержащих расщепляющееся топливо. Топливные стержни погружены в теплоноситель. Конструкция устройства для перемещения топливных кассет позволяет перемещать топливные кассеты в горизонтальном направлении внутри сборки, не поднимая топливные кассеты над сборкой топливных кассет. Отработанную топливную кассету перемещают по горизонтали к периферической части сборки, не поднимая топливную кассету над сборкой, посредством перемещения ряда или части ряда сборки топливных кассет в направлении периферической части сборки. Затем отработанная топливная кассета может быть извлечена из горизонтальной периферической части сборки и помещена в участок для хранения отработанного топлива, находящийся в резервуаре с теплоносителем, причем эта операция не включает извлечения отработанной топливной кассеты из теплоносителя. Регулятор активной зоны реактора выполнен с возможностью определения новой конфигурации устройств топливной кассеты и для перемещения топливных кассет посредством функционирования устройства для перемещения топливных кассет с целью достижения новой конфигурации.

Дополнительные аспекты изобретения рассмотрены в пункте 2 формулы изобретения и последующих пунктах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Ниже рассмотрены некоторые неограничивающие предпочтительные примеры осуществления, сопровождаемые графическими материалами, в которых:

На Фиг. 1 представлен вид сверху или снизу части примера осуществления сборки топливных кассет;

На Фиг. 2 представлен вид сверху или снизу примера осуществления реактора деления;

На Фиг. 3А-3Е представлены виды сверху или снизу примеров осуществления сборок топливных кассет;

На Фиг. 4 представлена блок-схема реактора;

На Фиг. 5 представлен вид сбоку примера осуществления топливной кассеты.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для устранения означенных выше проблем и эффективной работы реактора было предложено решение, согласно которому установленные вертикально топливные стержни можно перемещать внутри сборки и извлекать из сборки без необходимости их подъема над сборкой. Для воплощения этого решения сборка разделена на множество топливных кассет, которые можно перемещать в горизонтальном направлении. При скоординированном перемещении таких топливных кассет возможно передвижение трубчатых тепловыделяющих элементов по направлению к центру сборки по мере выгорания топлива; при этом топливные стержни, содержащие менее минимального количества расщепляющегося/воспроизводящего материала, извлекают из сборки вдоль "отводящего ряда". Во внешние области сборки могут быть добавлены новые топливные стержни. При таком обслуживании изменение концентрации расщепляющегося материала в соответствии с положением может поддерживаться по существу в течение всей кампании реактора.

Каждая топливная кассета занимает ячейку сборки, т.е. участок, который содержит эту топливную кассету и не содержит какой-либо части другой топливной кассеты. Горизонтальное поперечное сечение этих ячеек может иметь любую форму, которая позволяет осуществлять горизонтальное перемещение рядов внутри сборки, например, иметь горизонтальное поперечное сечение в виде треугольника или параллелограмма (согласно настоящему изобретению поперечное сечение в виде параллелограмма, наряду с общей формой параллелограмма, включает ромбическую, прямоугольную или квадратную форму). На Фиг. 1 показан вид сверху или снизу части примера осуществления сборки топливных кассет. Топливные кассеты 101 включают топливные стержни 102. Каждая топливная кассета может рассматриваться как занимающая ячейку 103, ограниченную пунктирными линиями. Для создания плотной упаковки топливных стержней зазор между топливными стержнями и краями ячейки сборки может быть уменьшен до минимального размера.

По мере истощения топлива в каждой топливной кассете, ее перемещают по направлению к центру сборки. Как только топливо в топливной кассете истощается по существу до состояния, в котором его невыгодно использовать в активной зоне ("отработанное топливо"), кассету перемещают, извлекая из сборки. Следует отметить, что это перемещение не требует подъема топливных кассет из теплоносителя: их перемещают по существу в горизонтальном направлении внутри сборки (хотя может возникнуть необходимость в небольшом перемещении по вертикали для разблокирования фиксирующих механизмов).

На Фиг. 2 схематически представлен вид сверху или снизу реактора деления. Активная зона реактора содержит сборку топливных кассет 201 (в этом примере они имеют квадратное поперечное сечение) и окружена отражающими сегментами 202 и бойлерными сегментами 203 (сегментами котла). Сборка имеет "отводящий ряд 204" топлива, который содержит отработанные топливные кассеты. Отработанные топливные кассеты перемещают по направлению к краю сборки, в то время как к отводящему ряду добавляют новые отработанные топливные кассеты (обычно из центра активной зоны). Отработанную топливную кассету, находящуюся на конце отводящего ряда у края сборки, затем извлекают из активной зоны и помещают в "хранилище 205 для отработанного топлива", где она находится до тех пор, пока не остынет до состояния, подходящего для ее безопасного извлечения из теплоносителя. Для извлечения отработанных топливных кассет из активной зоны, в любых компонентах реактора, окружающих активную зону (например, отражающих и бойлерных сегментах), может быть создан "канал 206 для отработанного топлива".

Место для хранения отработанного топлива внутри теплоносителя предпочтительно находится за пределами отражателя нейтронов, расположенного вокруг активной зоны (для предотвращения дальнейшего протекания реакций в отработанном топливе), более предпочтительно снаружи кипятильных (бойлерных) трубок или других устройств для отвода тепла, находящихся в теплоносителе (для того, чтобы устройства для отвода тепла находились в более нагретых участках теплоносителя, что позволяет им работать эффективнее).

На Фиг. 3А-3Е схематично представлены виды сверху или снизу примеров осуществления сборки 300 топливных кассет, которые иллюстрируют возможные пути перемещения топливных кассет через сборку 300. На Фиг. 3А показан отводящий ряд 301 в виде заштрихованных по диагонали топливных кассет. В этих топливных кассетах топливо истощено. Концентрации топлива в других топливных кассетах, находящихся в сборке (полностью залитые треугольники), зависят от их положения в сборке. На Фиг. 3В и 3C представлены возможные пути перемещения топливных кассет из центра активной зоны в отводящий ряд по мере их истощения. На Фиг. 3В топливные кассеты отводящего ряда и одну из истощенных топливных кассет перемещают влево, выталкивая находящиеся у края топливные кассеты за пределы края сборки и образуя в сборке зазор 302 в виде параллелограмма. На Фиг. 3С другие топливные кассеты, которые должны быть перемещены в отводящий ряд, перемещают в этот зазор, а отработанные топливные кассеты, находящиеся снаружи сборки 303, перемещают в участок для хранения отработанного топлива. Для перемещения ближе к центру активной зоны выбран ряд 304, отмеченный шахматным рисунком. Выбор может быть сделан на основании текущей концентрации топлива в каждом ряду сборки. На Фиг. 3D ряд 304 перемещают по диагонали вниз и влево, так что он заполняет зазор в центре сборки. При этом образуется зазор у края сборки, который затем заполняют новыми топливными кассетами 305, как показано на Фиг. 3Е.

Более сложные перемещения могут быть осуществлены, например, за счет смещения лишь части ряда в зазор, оставленный в центре, что приводит к образованию нового зазора на другом участке сборки, в который может быть перемещен другой ряд, передвигаемый в другом направлении (по существу передвижением стрежней "зигзагом" по сборке). В общем, в случае треугольной сборки ряды и части рядов сборки можно выдвигать из сборки или можно перемещать внутри сборки, создавая в ряду зазор, имеющий форму параллелограмма (т.е. зазор из двух ячеек сборки), и смещая ряд или часть ряда для заполнения этого зазора. В случае сборки, имеющей форму параллелограмма, для перемещения ряда необходимо создать зазор лишь в виде одной ячейки.

Новые топливные кассеты могут быть опущены в сборку сверху, или они могут быть поданы в горизонтальном направлении к краю сборки. В принципе, если новые кассеты опускают сверху, то они могут быть добавлены в любой участок сборки, но наилучшего результата достигают, если топливные кассеты подводят к наружной части сборки, и перемещают их по направлению к внутренней части сборки по мере снижения концентрации расщепляющегося материала в топливной кассете.

В качестве альтернативы отводящему ряду, заполненному отработанными топливными кассетами, в отводящем ряду может не находиться ни одной топливной кассеты, поскольку топливные кассеты, перемещенные в отводящий ряд, немедленно удаляют в горизонтальном направлении из активной зоны. Однако такой подход может нарушать стабильность топливных кассет, расположенных вблизи отводящего ряда. Другая альтернатива состоит в создании временного отводящего ряда посредством перемещения всех топливных кассет в определенном направлении относительно требуемого отводящего ряда, в направлении от ряда, с образованием пустого канала, по которому может перемещаться отработанное топливо. Согласно другому альтернативному варианту, топливные кассеты могут быть сдвинуты в рядах последовательно таким образом, что кассеты с отработанным топливом перемещаются только на один "шаг" за один раз (т.е. образуя зазор перед отработанными топливными кассетами и закрывая зазор позади топливной кассеты после того, как она пройдет зазор).

Перемещение может быть выполнено на основании данных мониторинга интенсивности деления и/или концентрации расщепляющегося материала в топливных кассетах. Эти параметры могут быть измерены непосредственно или определены на основании вторичных индикаторов, таких как:

- концентрация расщепляющегося материала в топливной кассете

- тепловыделение в топливной кассете

- температура топливной кассеты

- ионизирующее излучение, вырабатываемое топливной кассетой

- скорость образования продуктов деления

- поток нейтронов внутри или снаружи топливной кассеты

В альтернативном варианте интенсивность деления и/или концентрация расщепляющегося материала внутри сборки может быть смоделирована предварительно для определения порядка перемещения, которому следуют в течение кампании реактора.

На Фиг. 4 представлена блок-схема реактора, который может быть использован для осуществления рассмотренного выше способа. Реактор включает активную зону 401 реактора, включающую сборку топливных кассет 402, рассмотренную выше, устройство 403 для перемещения топливных кассет и регулятор 404 активной зоны реактора. Конструкция устройства для перемещения топливных кассет предназначена для перемещения топливных кассет в горизонтальном направлении внутри сборки, не поднимая их над теплоносителем, например, как описано выше. Это может быть выполнено, например, с помощью механизма крана, расположенного выше сборки топливных кассет, который может захватывать соединительные устройства, находящиеся в верхней части топливных кассет. Регулятор активной зоны реактора предназначен для определения новой конфигурации размещения топливных кассет (например, из результатов мониторинга топливных кассет, как описано выше, или из результатов моделирования, как описано выше, или посредством возвращения к конфигурации, определенной ранее из результатов моделирования) и для перемещения топливных кассет посредством функционирования устройства для перемещения топливных кассет с целью достижения новой конфигурации.

Реактор может дополнительно включать блок 405 датчиков, предназначенный для мониторинга скорости реакций деления и/или концентраций расщепляющегося материала в топливных кассетах, и результаты мониторинга могут быть использованы регулятором активной зоны реактора для определения новой конфигурации.

На Фиг. 5 представлен пример конструкции топливной кассеты 500. Топливная кассета содержит множество трубчатых тепловыделяющих элементов 501, каждый из которых имеет конструкцию, показанную в левой части изображения. Топливные стержни удерживаются на месте в топливной кассете с помощью верхней 502 и нижней 503 решетки, которые поддерживают стержни на некотором расстоянии верхнего и нижнего конца топливной кассеты. При таком расположении топливные стержни оказываются подвешенными в теплоносителе, не располагаясь слишком близко к днищу или верхней части резервуара с теплоносителем. Топливная кассета поддерживается конструкционными трубками 504, и боковые участки топливной кассеты по большей части открыты, что позволяет теплоносителю протекать между топливными стержнями.

Верхняя часть топливной кассеты имеет такелажные узлы 505 для присоединения к устройству для перемещения топливных кассет реактора. Такелажные узлы могут быть захвачены устройством для перемещения топливных кассет, обеспечивающим перемещение топливных кассет в горизонтальном и вертикальном направлении. Вертикальное перемещение топливных кассет может быть ограничено, кроме как в помещении для охлаждения отработанного топлива, для предотвращения выемки все еще горячих топливным кассет из теплоносителя в случае неправильного срабатывания. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что такелажные узлы являются лишь одним из возможных примеров осуществления соединительного устройства, которое может быть зафиксировано в устройстве для перемещения топливных кассет реактора.

Нижнему концу 506 топливной кассеты придана форма, позволяющая вводить его в соответствующее гнездо на дне резервуара реактора. В представленном примере топливная кассета имеет коническую оконечность, но она может иметь любую подходящую форму, позволяющую вставлять ее в гнездо и удерживать на месте под действием силы тяжести. Для надежной фиксации топливной кассеты, топливная кассета может быть сконструирована таким образом, который обеспечивает ее отрицательную плавучесть в теплоносителе, представляющем собой расплавленную соль, например, к нижнему концу топливной кассеты может быть добавлена дополнительная масса. Для выполнения горизонтального перемещения топливной кассеты, топливную кассету поднимают на высоту, достаточную для высвобождения нижней части топливной кассеты из гнезда, но не для извлечения топливных стержней из теплоносителя, после чего ее можно перемещать в горизонтальном направлении, как рассмотрено выше. Дополнительно или в альтернативно случае для закрепления основания топливной кассеты могут быть использованы механические, магнитные или другие средства крепления, при условии, что они могут быть высвобождены при возникновении необходимости в перемещении топливной кассеты. В случае магнитного соединения это соединение может быть создано между электромагнитом, находящимся на топливной кассете, и электромагнитным или ферромагнитным или парамагнитным материалом, находящимся в реакторе, или наоборот, или между постоянным магнитом (например, ферромагнитным материалом), имеющимся на топливной кассете, и другим постоянным магнитом или парамагнитным материалом, находящимся в реакторе. Топливная кассета также может иметь устройства крепления, позволяющие присоединять ее к соседним топливным кассетам. Такие устройства крепления могут быть разъединены для создания возможности перемещения топливных кассет внутри сборки. Если нужно переместить сразу множество кассет (например, как показано на Фиг. 3В), то кассеты могут оставаться скрепленными друг с другом во время перемещения. В общем, топливная кассета имеет соединительное устройство, конструкция которого позволяет присоединять кассету к другой топливной кассете или к крепежной конструкции реактора, для того, чтобы разъемным образом закрепить топливную кассету в надлежащем положении.

Топливная кассета может включать один или более датчиков для определения скорости деления или концентрации расщепляющегося материала в топливных стержнях; в альтернативном варианте каждый топливный стержень или подгруппа топливных стержней может индивидуально включать такие датчики, и скорость или концентрация могут быть определены индивидуально для каждого из топливных стержней.

Несмотря на то, что такая система управления топливными кассетами может быть использована во множестве различных конструкций реакторов, она особенно подходит для ядерного реактора на расплавленных солях, поскольку такой реактор работает под давлением, близким к атмосферному, и солевой теплоноситель не реагирует с воздухом. В тех реакторах, в которых поддерживают высокое давление или имеется реагирующий с воздухом солевой теплоноситель, наличие открытой верхней поверхности теплоносителя будет дополнительным фактором риска возникновения пожара.

Количество трубчатых тепловыделяющих элементов (стрежней) в топливных кассетах должно быть выбрано в соответствии с требуемыми нейтронно-физическими характеристиками реактора. Большее количество стержней в кассете позволяет располагать индивидуальные стержни более плотно (в результате чего для создания заданной скорости реакции в каждый стержень следует поместить меньшее количество топлива), но ухудшает точность регулирования скоростей реакций в активной зоне (поскольку это требует одновременного перемещения большого количества стрежней). Напротив, меньшее количество стержней в кассете позволяет точно регулировать скорости реакций (в предельном случае, когда кассета содержит только один стержень, местоположение каждого стержня может быть оптимизировано), но требует большего среднего разделения стержней во всей активной зоне (поскольку для обеспечения свободы перемещения стержни, находящиеся у краев кассет, должны находиться достаточно далеко от соседней кассеты).

Соответственно, в соответствии с требуемыми нейтронно-физическими характеристиками реактора могут быть выбраны различные формы топливных кассет, упаковка стержней в кассетах и форма активной зоны реактора.

Для лучшего регулирования нейтронно-физических характеристик реактора могут быть созданы кассеты, в которых один, более или все топливные стержни заменены пустыми стержнями или стержнями, содержащими поглотитель, замедлитель и/или отражатель нейтронов. Может быть организовано перемещение таких кассет с целью создания требуемых интенсивностей деления в активной зоне.

Осуществление дополнительного регулирования нейтронно-физических характеристик реактора может включать установку поглотителей нейтронов, имеющих другие скорости выгорания в топливной соли, обеспечивающие снижение реакционной способности топливной соли с меньшей скоростью, чем при обычном истощении расщепляющихся изотопов.

1. Способ функционирования ядерного реактора, работающего на делении ядер, в котором реактор включает активную зону реактора и резервуар с теплоносителем, содержащий теплоноситель, а активная зона реактора включает сборку топливных кассет, где каждая из топливных кассет расположена по существу вертикально и включает один или более топливных стержней, содержащих расщепляющееся топливо, причем топливные стержни погружены в теплоноситель, и при этом способ включает:

мониторинг и/или моделирование концентраций топлива и/или интенсивности деления в каждой из топливных кассет;

в зависимости от результатов мониторинга и/или моделирования, перемещение топливных кассет в горизонтальном направлении внутри сборки без подъема топливных кассет из сборки топливных кассет для регулирования интенсивности деления в активной зоне реактора;

перемещение отработанной топливной кассеты по горизонтали к периферической части сборки без подъема топливной кассеты над сборкой посредством перемещения ряда или части ряда сборки топливных кассет в направлении периферической части сборки; и

извлечение отработанной топливной кассеты из горизонтального периферического участка сборки и ее перемещение в участок для хранения отработанного топлива, находящийся в резервуаре с теплоносителем, без извлечения отработанной топливной кассеты из теплоносителя.

2. Способ по п. 1, дополнительно включающий:

мониторинг скоростей реакций деления и/или концентраций расщепляющегося материала в топливных кассетах;

в зависимости от результатов мониторинга, определение новой конфигурации сборки топливных кассет;

причем этап перемещения топливных кассет включает перемещение топливных кассет с образованием новой конфигурации.

3. Способ по п. 1, дополнительно включающий извлечение отработанной топливной кассеты из теплоносителя после ее охлаждения до состояния, подходящего для безопасного извлечения.

4. Способ по п. 1, в котором перемещение отработанной топливной кассеты по горизонтали к периферической части сборки включает перемещение отработанной топливной кассеты вдоль ряда отработанных топливных кассет внутри сборки.

5. Способ по п. 1, в котором резервуар с теплоносителем содержит теплоноситель, представляющий собой расплавленную соль.

6. Способ по п. 1, в котором перемещение отработанной топливной кассеты в участок для хранения отработанного топлива включает перемещение отработанной топливной кассеты вдоль канала для отработанного топлива, находящегося в компонентах реактора, окружающих активную зону.

7. Способ по п. 1, в котором топливные кассеты имеют поперечное сечение по существу в форме параллелограмма или треугольника.

8. Способ по п. 1, в котором перемещение топливных кассет включает перемещение части ряда сборки топливных кассет по направлению к зазору в сборке, причем перед перемещением один из концов части ряда расположен около зазора.

9. Способ по п. 1, включающий введение новой топливной кассеты в периферическую часть сборки.

10. Способ по п. 9, в котором введение новой топливной кассеты включает погружение новой топливной кассеты в теплоноситель на таком расстоянии от активной зоны, которое достаточно для предотвращения или замедления реакций деления в новой топливной кассете, и перемещение новой топливной кассеты в горизонтальном направлении к периферии сборки без подъема топливных стержней новой топливной кассеты над теплоносителем.

11. Способ по п. 1, в котором перемещение ряда или части ряда топливных кассет включает последовательное перемещение топливных кассет в ряду или в части ряда.

12. Ядерный реактор, работающий на делении ядер, который включает активную зону, резервуар с теплоносителем, содержащий теплоноситель, устройство для перемещения топливных кассет и регулятор активной зоны реактора, в котором:

активная зона включает сборку топливных кассет, где каждая из топливных кассет расположена по существу вертикально и включает один или более топливных стержней, содержащих расщепляющееся топливо;

топливные стержни погружены в теплоноситель;

устройство для перемещения топливных кассет, выполненное с возможностью:

перемещения топливных кассет в горизонтальном направлении внутри сборки без подъема топливных кассет над сборкой топливных кассет;

перемещения отработанной топливной кассеты по горизонтали к периферической части сборки без подъема топливной кассеты над сборкой посредством перемещения ряда или части ряда сборки топливных кассет в направлении периферической части сборки; и

извлечения отработанной топливной кассеты горизонтальным перемещением из периферической части сборки в участок для хранения отработанного топлива, находящийся в резервуаре с теплоносителем, без извлечения отработанной топливной кассеты из теплоносителя; и

регулятор активной зоны реактора выполнен с возможностью определения новой конфигурации устройств топливной кассеты и перемещения топливных кассет посредством функционирования устройства для перемещения топливных кассет для достижения новой конфигурации.

13. Ядерный реактор, работающий на делении ядер, по п. 12, дополнительно включающий блок датчиков, выполненный с возможностью мониторинга скоростей реакций деления и/или концентраций расщепляющегося материала в топливных кассетах, в котором регулятор активной зоны реактора выполнен с возможностью определения новой конфигурации топливных кассет в зависимости от результатов мониторинга.

14. Ядерный реактор, работающий на делении ядер, по п. 12, в котором регулятор активной зоны реактора выполнен с возможностью обнаружения отработанных топливных кассет и перемещения отработанных топливных кассет с помощью устройства для перемещения топливных кассет по горизонтали к периферической части сборки.

15. Ядерный реактор, работающий на делении ядер, по п. 14, в котором участок для хранения отработанного топлива расположен за пределами канала для отработанного топлива, находящегося в компонентах реактора, окружающих активную зону.

16. Ядерный реактор, работающий на делении ядер, по п. 12, в котором резервуар с теплоносителем содержит теплоноситель, представляющий собой расплавленную соль.

17. Ядерный реактор, работающий на делении ядер, по п. 12, в котором устройство для перемещения топливных кассет выполнено с возможностью перемещения части другого ряда сборки топливных кассет по направлению к зазору в сборке без подъема топливных стержней над сборкой топливных кассет, причем перед перемещением один из концов части другого ряда расположен около зазора.

18. Ядерный реактор, работающий на делении ядер, по п. 12, в котором устройство для перемещения топливных кассет выполнено с возможностью введения новой топливной кассеты в периферическую часть сборки.

19. Ядерный реактор, работающий на делении ядер, по п. 18, в котором устройство для перемещения топливных кассет выполнено с возможностью введения новой топливной кассеты посредством погружения новой топливной кассеты в теплоноситель на таком расстоянии от активной зоны, которое достаточно для предотвращения или замедления реакций деления в новой топливной кассете, и посредством перемещения новой топливной кассеты в горизонтальном направлении к периферии сборки без подъема топливных стержней новой топливной кассеты над теплоносителем.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ядерной энергетики с прямым преобразованием энергии. Активная зона ядерного реактора содержит, по меньшей мере, один модуль, твердый и жидкий замедлители нейтронов.

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано в реакторных установках для производства изотопной продукции. Реакторная установка для производства изотопной продукции содержит ядерный гомогенный реактор растворного типа, систему каталитической рекомбинации с холодильником, соединенным с входом конденсатосборника, и технологическую петлю для выделения изотопов с сорбционной колонкой, вход которой посредством насоса соединен с топливным раствором ядерного реактора и с выходом по воде конденсатосборника.

Изобретение относится к области атомной энергетики. Ядерный реактор содержит активную зону, термофотопреобразователь (ТФП), электрогенерирующие модули (ЭГМ), высокотемпературные тепловые трубы (ВТТ), тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ), боковой отражатель, систему управления, теплоизоляцию, систему охлаждения, радиационную защиту и корпус ядерного реактора.

Изобретение относится к вентилям для циркуляции жидкого металла. Вентиль содержит картер, образующий камеру, внутри которой проходит текучая среда и которая имеет по меньшей мере один вход и по меньшей мере один выход текучей среды, затвор, выполненный с возможностью взаимодействия с седлом, выполненным заодно с картером, для закрывания, упомянутого по меньшей мере одного входа и упомянутого по меньшей мере одного выхода текучей среды и устройство управления положением затвора относительно седла.

Изобретение относится к водной сборке для ядерных реакторов. Водная сборка имеет отрицательный коэффициент реактивности с некоторой величиной.

Изобретение относится к производству электроэнергии и технологического тепла с использованием модульного, транспортируемого, упрочненного ядерного генератора, быстро размещаемого и изымаемого, содержащего оборудование для преобразования энергии и производства электроэнергии, полностью встроенное внутри единого корпуса высокого давления, вмещающего активную зону ядерного генератора.

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано в реакторных установках для производства изотопной продукции. Реакторная установка для производства изотопной продукции, содержит ядерный гомогенный реактор растворного типа, систему каталитической рекомбинации с холодильником и конденсатосборником, выход по газу которого соединен с газовой полостью реактора, технологическую петлю с сорбционной колонкой, вход которой посредством насоса соединен с топливным раствором реактора и с выходом по воде конденсатосборника, и бак-накопитель воды с нагревателем и двумя выходами.

Изобретение относится к интегральным схемам расхолаживания ядерного реактора. Интегральная схема тепловой разгрузки ядерного реактора блока АЭС содержит паровые турбины, вращающие циркуляционные насосы, турбонасосы, трехсекционные парогенераторы и циркуляционные насосы с электродвигателями, предназначенные для первичного запуска реактора и при аварийных ситуациях.

Настоящее изобретение относится к бассейновому реактору с активной зоной в виде солевого расплава. Ядерный реактор деления содержит активную зону, бассейн жидкого теплоносителя и теплообменник.

Изобретение относится к способу эксплуатации ядерного реактора на быстрых нейтронах с нитридным топливом и жидкометаллическим теплоносителем в замкнутом топливном цикле.

Изобретение относится к регулированию интенсивности деления в ядерном реакторе и представляет собой способ функционирования ядерного реактора, работающего на делении ядер, и ядерный реактор. Реактор включает активную зону реактора и резервуар с теплоносителем. При этом активная зона реактора включает сборку топливных кассет. Каждая топливная кассета расположена по существу вертикально и включает один или более топливных стержней, содержащих расщепляющееся топливо. Топливные стержни погружены в теплоноситель. Способ включает мониторинг и моделирование концентраций топлива и интенсивности деления в каждой из топливных кассет. В зависимости от результатов мониторинга и моделирования осуществляется перемещение топливных кассет в горизонтальном направлении внутри сборки, исключающее подъем топливных стержней над теплоносителем. Технический результат – обеспечение возможности извлечения отработавшей топливной кассеты из горизонтальной периферической части сборки без извлечения отработавшей топливной кассеты из теплоносителя для регулирования интенсивности деления в активной зоне реактора. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх