Исследовательский водо-водяной ядерный реактор,бассейнового типа

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<)))764533

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16. 06. 78 (21) 2629385/18-25

И)М Кл з с присоединением заявки М " (23) Приоритет G 21 С 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (331УДЦ 621.039.

° 5 (088. 8) Опубликовано 30.12.82. Бюллетень М 48

Дата опубликования описания 30.12.82 И.Я.Емельянов, Ю.И.Булкин, A.Ï.Áîâèí, В.С.Лобанов, В.М.Петров, A.С.Терехов, В.В.Гончаров, П.h1.Егоренков, H.Â.Àðõàíãåëüñêèé и A.Â.TàÀèåâ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ВОДО-ВОДЯНОЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР

БАССЕЙНОВОГО ТИПА

Изобретение относится к исследова тельским ядерным реакторам бассейнового типа.

Известен исследовательский водоводяной реактор бассейнового типа с верхней плитой биологической защи ты (11. В известном реакторе активная зона с отражателем располагается в нижней части бассейна с дистиллированной водой. В активной зоне, .кроме тепловыделяющих сборок, располагаются каналы для размещения регулирующих стержней системы управления и защиты и экспериментальные каналы, которые закрепляются на опорной площадке, расположенной выше уровня воды бассейна.

На этой же площадке крепятся отдельные узлы привода перемещения стержней защиты и управления.

Йаиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является исследовательский водо-водяной ядерный реактор бассейнового типа, содержащий бассейн вытянутой призматической формы, активную зону, расположенную в нижней части бассейна вблизи его короткой стороны, отражатель, окружающий активную зону, экспериментальные каналы, систему теплоотвода от активно1 зоны, верхнее защитное покрытие бассейна, средства для хранения тепловыделяющих сборок t. 27.

Бассейн реактора окружен биологической защитой иэ бетона, через которую проходят горизонтальные экспериментальные каналы, перекрываемые, в случае необходимости, защитными шиберами; Вверху вся площадь бассейна закрыта плитой биологической защиты. Вертикальные экспериментальные каналы, а также каналы и кронштейны системы управления и защиты на опорной площадке, расположенной между уровнем воды бассейна и плитой верхней биологической защиты. Защитная плита состоит иэ 3 секций. На секции, располо20 женной над активной зоной, имеется поворотный круг и смотровое окно.

В защитной плите имеются также отверс тия со съемными пробками для обслуживания отдельных устройств, распо25 ложенных ниже защитной плиты.

Для органиэации теплосъема с активной зоны, непосредственно s бассейне реактора, в противоположной от активной зоны стороне бассейна, ус764533

65 тановлен теплообменник с встроенным насосом.

Недостатком известного реактора является затрудненность действия обслуживающего персонала при проведе-.; нии различных работ в пределах бас, сейна и под плитой верхней биологи ческой защиты (несмотря на поворотный круг и наличие съемных пробок в плите), а также значительные затраты времени в случае съема, а затем ,установки на место отдельных секций

° плиты общим:для всего зала мостовым краном-.

Целью изобретения является расши рение эксплуатационных возможностей и повышение безопасности эксплуатации реактора за счет сокращения времени rlpH проведении различных работ, связанных перегрузкой тепловыделяющих сборок, установыой и транспортировкой вертикальных экспериментальных каналов в пределах и за пределы бассейна, обслуживанием узлов механизмов перемещения регулирующих стержней системы управления и защиты, расположенных под пли той, на опорной площадке,и снижения уровня активности воды бассейна в зоне обслуживания.

Цель достигается за счет того, что в исследовательском водо-водяном ядерном реакторе бассейнового типа бассейн снабжен горизонтальной перегородкой, расположенной ниже ак тивной зоны, разделяющей бассейн на верхнюю и нижнюю полости, причем нижняя полость гидравлически соединена с участком выхода теплоносителя из активной зоны и служит задерживающей емкостью для распада короткоживу.щих изотопов в теплоносителе. Верхняя полость бассейна снабжена вертикальной перегородкой, расположенной перпендйкулярно большим сторонам бассейна в его средней части, выпол,няющей функции успокоительной решетки и разделяющей верхнюю часть бассейна на "полость активной зоны и полость, в которой расположен стеллаж постоянного хранения использованных тепловыделяющих элементов. Верхнее защитное покрытие бассейна выполнено иэ плит, имеющих возможность перемещения в горизонтальной плоскости и снабженных индивидуалЬными приводами. Отражатель, окружающий активную зону выполнен иэ двух частей: внешней -. стационарной и внутреннейсо сменными блоками.

На фиг. 1 изображен предлагаемый реактор, вертикальное сечение вдоль бассейна> на фиг. 2 - то же, вид. сверху.. на фиг. 3 — горизонтальное сечение реактора на уровне расположения горизонтальных экспериментальных каналов; на фиг, 4 - реактор, горизонтальйое сечение; на фиг.5то же, сечение по линий A A на фиг..3; на фиг. б — сечение по линии Б-Б на фиг. 3 у на фиг. 7 - сечение по линии В-В на фиг. 2.

В бассейне 1 с водой (см. фиг.1-4/ располагается активная эона 2, окруженная стационарной 3 и сменной .4 частями отражателя.

Бассейн располагается в металли10 ческом баке 5, забетонированном в массиве бетонной биологической защиты б. Бак 5 имеет форму призмы. Один торец 7, вблизи которого расйоложена активная эона 2, имеет форму полуциI

15 линдра. Возле противоположного торца к бассейну 1 примыкает перпендикулярно каньон 8, по которому транспортируются активные иэделия в камеру для

Осмотра и разделки. В каньоне 8 име20 ется дверь 9 для пропуска активных изделий.

Вблизи торца бака и у. дна бассей, на на опорной подставке 10 установлен

25 стационарный бериллиевый отражатель

3, в центре которого имеетдя полость для расположения тепловыделяющих сборок 11, образующих активную зону

2, а также блоков сменного отражателя 4 (см . фиг .4).

От активной зоны через стационарный отражатель расходятся горизонтальные экспериментальные каналы 12 и

13, проходящие через бассейн 1, стенки бака 5 и биологическую защиту 6

З5 в физический эал реактора (на чертеже не показан) . Один иэ горизонтальных экспериментальных каналов 13 расположен по касательной к активной зоне и является сквозным, а другие (12)

40 выполнены под различными углами к активной зоне-.

На,выходе из горизонтальных экспериментальных каналов 12 и 13 в физический зал в пределах бетонного мас45 сива биологической защиты расположены шибера 14, предназначенные для перекрытия отверстий горизонтальных каналов в биологической защите при помощи двух поворотных заслонок 15 и

50 16.

Сверху в бетонной защите 6 располо жены приводы 17 заслонок 15 и 16 шиберов 14 с площадкой 18 обслуживания.

Между стациойарным отражателем 3 и полуцилиндрической стенкой бассейна

1 расположены защитные контейнеры 19, служащих для измерения мощности ре.актора (на чертеже не показаны).

Верхняя полость бассейна реактора разделена .вертикальной перегородкой

20 на две части 21 и 22. В части 21 расположена активная эона 21 в части

22 размещается стеллаж 23 (см. фиг. 1 и 6) для хранения отработанных тепло764533

65 выделяющих сборок, блоков сменного отражателя и других сменных деталей.

В перегородке 20 размещен механизм 24 для передачи тепловыделяющих сборок через перегородку 20 на стеллаж 23 (фиг. 6) .

Бассейн 1 реактора сверху перекрыт защитными плитами 25, разделенными на три секции с люками 26 (cM. фиг.2) и установленными на опорных консолях

27. Защитные плиты верхнего перекрытия бассейна служат для защиты от излучения зеркала воды, обусловленного, в основном, натриевой активностью. Перекрытие выполнено, например, из стали. Плиты являются подвижными в горизонтальной плоскости à обеспечения доступа к активной зоне и в бассейн при обслуживании реактора. Каждая секция защитных плит 25 имеет индивидуальный механизм

"перемещения, содержащий приводной электродвигатель 28 (см. фиг. 2 и

7), редукторы 29, зубчатую передачу

30 и перемещающую рейку 31. Редукторы

29 и зубчатая передача 30 установлены на опорной раме 32. На валу электродвигателя 28 установлена рукоятка 33 ручного управления.

Под защитными плитами 25, но над уровнем воды расположена площадка 34 для размещения элементов системы управления и защиты. На этом же уровне в массиве биологической защиты б установлены исполнительные механизмы 35 регулирующих стержней.

Регулирующие стержни расположены в трубках 36, закрепленных на кронштейнах площадки 34 и проходящих в ячейки активной эоны 2 реактора °

На уровне защитных плит 25 распо-. ложены ограждения 37 и 38, к которым примыкают лестницы 39.

Через бассейн 1 в направлении активной зоны 2 проходит тракт 40 механизма 41 траспртировки иэотопныь ампул, которые устанавливаются для облучения в вертикальные каналы

42 активной зоны (cM фиг. 1, 4 и 6) .

Тракт 40 соединен с приямком

43 (cM. фиг. 2), из которого изотопные ампулы сбрасываются по каналу 44 (см. фиг. 3) в камеру разделки (на чертеже не показано).

Кроме того, часть изделий, подлежащих облучению, поступает в активную зону 2 по каналам пневмопочты

45 (cM. фиг. 3).

В бассейне реактора установлены светильники 46. для осмотра бассейна служит смотровое окно 47 в верхних защитных плитах 25.

Охлаждение активной эоны 2 реактора-осуществляется принудительной циркуляцией воды бассейна реактора, причем вода проходит через активную эбну 2 в направлении сверху вниз.

Циркуляционный контур, включающий циркуляционные насосы, теплообменник и арматуру, расположены в отдельном помещении, примыкающем к бетонному массиву б биологической защиты (элементы контура за границами. защиты б не показаны на чертеже).

Бак 5 реактора изготовлен из двухслойной стали, причем слой из углеродистой стали контактирует с бетоном, а слой из коррозионностойкой стали обращен внутрь бассейна.

В пределах биологической защиты б выполнены отверстия (на чертеже

15 не показаны) для вывода в физический, зал нейтронных пучков из горизонтальных экспериментальных каналов

12.

Горизонтальные экспериментальные

j0 ..каналы 12 прикреплены к имеющимся в баке 5 фланцам на разъемных соединениях с уплотнением рри помощи металлических прокладок (на чертеже не показаны).

В баке 5 на подставке 10 размещен стационарный отражатель 3, в центральной полости которого на опорной решетке (на чертеже не показана) набирается активная эона 2 реактора.

В перегородке 20 имеется дверь 48 (см. фиг. 1 и 3), позволяющая транс« портировать от реактора в стеллаж хранения 23 под слоем воды активные изделия - тепловыделяющие сборки, блоки бериллиевого замедлителя и т.п.

Бассейн 1 разделен горизонтальной перегородкой 49 на верхнюю полость и на нижнюю полость или задерживающую емкость 50, позволяющую снизить ак40:тивность воды по азоту — 16 перед выходом ее в циркуляционный контур.

Реакторная часть 21 в верхней полости бассейна 1 реактора соединена с подводящим 51 и отводящим 52

45 коленами трубопроводов циркуляционного контура. 3а счет образующегося таким образом перепада давления между

"верхней и нижней полостями бассейна

1 реактора создается циркуляция воды через активную зону 2.

Активная зона 2 набирается иэ тепловыделяющих сборок 11, которые устанавливаются внутри бериллиевого стационарного отражателя 3. Часть ячеек в полости стационарного отражателя 3 может быть занята сменными блоками 4 из бериллия.

Стационарный бериллиевый отража- . тель 3 выполнен в виде системы из фигурных бериллиевых блоков, объединенных внутри алюминиевого корпуса 53 и установленных на опорной подставке 10.

Блоки отражателя 3 и 4 охлаждаются водой бассейна, которая проходит

764533 по зазорам между блоками, сверху вниз эа счет перепада давления между верхней полостью бассейна и эадеживающей емкостью 50 реактора.

Контур циркуляции теплоносителя в пределах бассейна 1 реактора включает в себя активную зону 2, отражатель 3 и 4, верхнюю и нижнюю полости в баке b реактора, которыЕ разделены горизонтальной перегородкой 49, проложенной вдоль всего бака 5 реактора и опирающейся на стойки 54, а также подводящие 51 и отводящие 52 колена трубопровода.

f Подводящее колено 51 имеет откры тый выход в верхнюю полость бассейна реактора через распределительный короб, объединенный с вертикальной перегородкой 20 бассейна.

Система аварийного охлаждения реактора содержит бак 56 аварийного охлаждения (см. фиг. 5), имеющий в нижней части трубу 57, соединяющую бак 56 с задерживающей емкостью, а в верхней части — дыхательный патрубок 58, соединяющий бак 56 с пространством над уровнем воды бассейна 1. Система аварийного охлаждения позволяет поддерживать интенсив- ,ное опускное движение теплоносителя через активную зону 2, при прекращении электропитания циркуляционных насосов первого контура в течение начального периода времени после сбро

,са аварийных стержней, когда тепло выделение в активной зоне 2 еще достаточно велико.

При нормальной работе реактора уровень воды в соединительной трубе

57 поддерживается на отметке 59.

Для повышения надежности охлаждения активной эоны предусмотрено два одинаковых аварийных клапана 60, обеспечивающих соединение верхней

М нижней полости бака реактора после того, как давление в этих полостях сравнялось. Пропускная способность даже одного клапана обеспечивает требуемые условия организации контура естественной циркуляции. Это позволяет продолжать охлаждение активной зоны за счет организации контура естественной циркуляции воды в пределах бака реактора с восходящим движением воды в активной зоне. Горизонтальные экспериментальные каналы 12 и 13 выполнены в виде труб, герметичных по воде бассейна, проходящих от проходки в баке 5 реактора до отражателя 3. Горизонтальные каналы 12 и 13 выполнены из коррозионностойкой! стали и только участки каналОв вблизи активной зоны 2 реактора выполнены иэ .циркония. Для соединения циркония,:. со сталью в ка налах имеются специальные переходники.

Вертикальные экспериментальные каналы 41 могут быть установлены как в ячейки активной эоны 2, вместо тепловыделяющих сборок 11, так и в отверстия, которые имеются в блоках сменного отражателя 4. Колиф, ото таких каналов, одновременно устаавливаемых в пределах активной зоны 2 и сменногЬ отражателя 4, определяется при каждой конкретной эа1О грузке эоны 2, Кроме того, в стационарном отражателе 3 имеются ячейки

61 (см. фиг. 4), в которые также могут быть установлены экспериментальные каналы.

В районе расположения активной зоны 2 бетонный массив, прилегающий к баку 5 реактора, имеет слой тепловой защиты из тяжелого бетона, что обес.печивает снижение тепловыделения и температуры в основной толще бетона до приемлемых значений. Охлаждение бетонной защиты производится при помощи заложенных в нее труб (на чертежах не показаны) с циркулирующей

Длинномерные изделия, извлекаемые иэ реактора, обрабатываются в камере

,62 (см. фиг.5) разделки длинномерных изделий, которая соединена с бассейном реактора при помощи патрубка 63.

Патрубок 63 закрывается крышкой 64, управляемой дистанционно через защиту при помощи механизма 65. Перед откры-. ванием патрубка 3 дверь 9 закрывают и из секции бассейна 1 над камерой разделки дренируют воду (дренаж показан стрелкой на фиг..5).

Все основные узлы реактора, ремонт которых может потребоваться в ходе эксплуатации, выполнены с учетом улучшения их ремонтоспособности: (один иэ них, например, сменный отражатель 4 и др.). обеспечивают проведение ремонта непосредственно в бассейне реактора, под защитой слоя

45 воды, а другие (клапаны естественной циркуляции 60, горизонтальные каналы

12 и 13) могут быть, извлечены иэ бассейна для проведения ремонта в специально приспособленных помещениях.

В результате использования опи- сываемогo изобретения расширяются возможности обслуживающего персонала реактора для проведения различных работ в пределах бассейна и под плитой верхней защиты, сокращаются сроки проведения этих работ, связан ных с перегрузкой тепловыделяющих сборок и испытуемых образцов, установкой и транспортировкой вертикальных экспериментальных каналов в пре-, делах бассейна, а также упрощается работа по обслуживанию узлов механизмов перемещения регулирующих стержней, расположенных под плитой, на

65 опорной площадке, улучшается ради764533

Формула изобретения

f7

Ф ационная обстановка при работах над бассейном реактора.

1. Исследовательский водо-водяной ядерный реактор бассейнового типа, содержащий бассейн вытянутой призматической формы, активную зону, расположенную в нижней части бассейна вблизи его короткой стороны, отражатель, окружающий активную зону, экспериментальные каналы, систему теплоотвода от активной зоны, верхнее защитное покрытие бассейна, средства для хранения тепловыделяющих сборок, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности и удобства эксплуатации, бассейн снабжен горизонтальной перегородкой, расположенной ниже активной зоны, разделяющей бассейн на верхнюю и нижнюю полости, причем нижняя полость гидравлически соединена с участком восхода теплоносителя из активной зоны и служит задерживающей емкостью для распада короткоживущих изотопов в теплоносителе. .2. Реактор по п. 1, о .т л и— ч а ю шийся тем, что верхняя ,полость бассейна снабжена вертикаль. ной перегородкой, расположенной перпендикулярно большим сторонам бассейна в его средней части, выполняющей функции успокоительной решетки и разделяющей верхнюю часть бассейна на полость активной эоны и полость, в которой расположен стеллаж постоянного хранения использованных тепловыделяющих элементов.

:3. Реактор по пп.1,2, о т л и10 ч а ю шийся тем, что верхнее защитное покрытие бассейна выполнено из плит, имеющих воэможность перемещения в .горизонтальной плоскости и снабженных индивидуальными

15 приводами.

4. Реактор по пп.1-3. о т.л ич а ю шийся тем, что отражатель, окружающий активную зону, выполнен из двух частей: внешнейстационарной и внутренней - со сменными блоками..

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Журнал "Атомная энергия", том 21, вып. 5, ноябрь, 1966, с. 363.

2. Сборник докладов на аимпоэиумв.

Опыт эксплуатации и использования исследовательских реакторов... r.Ïðåдеал, 30 сентября, 4 октября 1974, .ч. 1, с. 409 (прототип).