Защитное устройство пассивного срабатывания для ядерного реактора при ненормальном уменьшении первичного расхода - заявка 2017101216 на патент на изобретение в РФ

1. Защитное устройство (1) пассивного срабатывания для ядерного реактора, при этом ядерный реактор содержит активную зону, тепло от которой передается частично по меньшей мере в жидкий теплоноситель, при этом устройство содержит компоновку, включающую в себя:
- гильзу (200), проходящую в продольном направлении (3), по существу вертикальном во время работы, через которую в продольном направлении должен проходить жидкий теплоноситель;
- подвижный блок (100), установленный с возможностью поступательного перемещения в продольном направлении (3) в гильзе (200) и содержащий по меньшей мере:
- один нейтронно-поглощающий участок (130), содержащий по меньшей мере один нейтронно-поглощающий материал, проходящий в основном в продольном направлении (3) и выполненный с возможностью прохождения через него, в продольном направлении, жидкого теплоносителя,
отличающееся тем, что подвижный блок (100) содержит первый поддерживающий участок (110), смещенный в продольном направлении относительно нейтронно-поглощающего участка, а гильза (200) содержит второй поддерживающий участок (210), при этом первый и второй поддерживающие участки (110,210) выполнены таким образом, что:
- когда первый и второй поддерживающие участки (110,210) расположены друг против друга в поперечном направлении, перпендикулярном к продольному направлению (3), в так называемой поддерживающей конфигурации, первый и второй поддерживающие участки (110,210) образуют вместе проходное пространство для жидкого теплоносителя, имеющее сечение S1, рассчитанное таким образом, что:
- когда расход Qf жидкого теплоносителя, проходящего в продольном направлении через гильзу (200), превышает расход Qсрабатывания, жидкий теплоноситель действует на подвижный блок (100) силой, достаточной, чтобы обеспечивать поддержание подвижного блока в гильзе (200) и его удержание в поддерживающей конфигурации;
- когда Qf<Qсрабатывания, жидкий теплоноситель действует на подвижный блок (100) силой, не достаточной, чтобы обеспечивать поддержание подвижного блока (100) в гильзе (200) и его удержание в поддерживающей конфигурации, при этом подвижный блок (100) опускается под действием силы тяжести вдоль гильзы, пока не достигнет положения конца хода, называемого конфигурацией падения;
- когда первый и второй поддерживающие участки (110,210) не находятся друг против друга в поперечном направлении, то первый поддерживающий участок (110) и внутренняя стенка (212) гильзы (200), находящаяся напротив первого поддерживающего участка (110), образуют вместе проходное пространство для жидкого теплоносителя, имеющее сечение S2>S1, рассчитанное таким образом, что:
- жидкий теплоноситель даже при расходе Qf>Qсрабатывания действует на подвижный блок (100) силой, не достаточной для подъема подвижного блока поступательным перемещением в гильзе (200).
2. Устройство (1) по предыдущему пункту, в котором первый поддерживающий участок (110) находится на наружной стороне подвижного блока (100).
3. Устройство (1) по п. 1, в котором гильза (200) содержит по меньшей мере одну обечайку (211), и в котором второй поддерживающий участок (210) образован обечайкой (211).
4. Устройство (1) по п. 1, в котором первый поддерживающий участок (110) находится в вертикальном направлении под нейтронно-поглощающим участком (130).
5. Устройство (1) по п. 1, в котором второй поддерживающий участок (210) находится в вертикальном направлении под рабочей зоной (240) гильзы (200), которая предназначена находиться напротив активной зоны (10) реактора.
6. Устройство (1) по любому из пп. 4,5, в котором первый поддерживающий участок (110) расположен продольно на расстоянии от нейтронно-поглощающего участка (130), являясь отделенным от него разделительным участком (120), продольная длина которого по меньшей мере равна продольному ходу подвижного блока между поддерживающей конфигурацией и конфигурацией падения.
7. Устройство (1) по любому из пп. 4,5, в котором подвижный блок содержит выступ (112), на котором находится первый поддерживающий участок (110).
8. Устройство (1) по предыдущему пункту, в котором выступ (112) находится на нижнем конце (103) подвижного блока (100) и в котором выступ (112) имеет нижний конец, выполненный с возможностью образования толкающей стенки (117) для жидкого теплоносителя с целью обеспечения поддержания подвижного блока (100).
9. Устройство (1) по п. 8, в котором выступ (112) имеет цилиндрическую продольную стенку и выполнен в виде монолитной детали, как правило, из одного из следующих материалов или их сплавов: феррито-мартенситной стали, феррито-мартенситной стали марки ЕМ10, жаропрочного металла.
10. Устройство (1) по любому из пп. 8,9, в котором второй поддерживающий участок (210) является обечайкой (211), установленной на или образованной внутренней стороной гильзы (200), и в котором расстояние между внутренней стороной обечайки (211) и поддерживающей стенкой выступа (112) определяет сечение S1.
11. Устройство (1) по любому из пп. 8,9, в котором выступ (112) является полым и определяет замкнутый внутренний объем.
12. Устройство (1) по любому из пп. 1-5, в котором первый поддерживающий участок (110) расположен продольно на расстоянии от нейтронно-поглощающего участка (130), являясь отделенным от него разделительным участком (120), и в котором разделительный участок (120) содержит по меньшей мере одну и предпочтительно только одну тягу (122) и предпочтительно по меньшей мере один элемент (121) жесткости, обеспечивающие механическое соединение между нейтронно-поглощающим участком (130) и первым поддерживающим участком (110).
13. Устройство (1) по предыдущему пункту, в котором разделительный участок (120) содержит по меньшей мере три элемента (121) жесткости, проходящие радиально от центра подвижного блока (100) и проходящие продольно от нейтронно-поглощающего участка (130) до первого поддерживающего участка (110).
14. Устройство (1) по любому из пп. 1-5, в котором первый поддерживающий участок (110) расположен продольно на расстоянии от нейтронно-поглощающего участка (130), являясь отделенным от него разделительным участком (120), и в котором разделительный участок (120) содержит ажурную трубу (123), обеспечивающую механическое соединение между поддерживающим участком и нейтронно-поглощающим участком (130).
15. Устройство (1) по предыдущему пункту, в котором ажурная труба (123) содержит отверстия (124), в основном проходящие в продольном направлении, распределенные по всему контуру ажурной трубы (123) и распределенные по всему продольному размеру разделительного участка (120).
16. Устройство (1) по любому из пп. 1-3, в котором первый поддерживающий участок (110) находится в вертикальном направлении над нейтронно-поглощающим участком (130).
17. Устройство (1) по любому из пп. 1-3, в котором в поддерживающей конфигурации первый поддерживающий участок (110) в вертикальном направлении находится над рабочей зоной (240) гильзы (200).
18. Устройство (1) по п. 17, в котором первый поддерживающий участок (110) находится в продольном направлении между вершиной (101), образующей верхний конец подвижного блока (100), и нейтронно-поглощающим участком (130).
19. Устройство (1) по п. 18, в котором подвижный блок содержит стержень (102), проходящий от верхнего конца подвижного блока (100) и по меньшей мере до нейтронно-поглощающего участка (130), и первый поддерживающий участок (110) образован утолщением (115), выполненным на стержне (102) между верхним концом подвижного блока (100) и нейтронно-поглощающим участком (130).
20. Устройство (1) по предыдущему пункту, в котором утолщение (115) имеет нижний конец, предназначенный для образования толкающей стенки (117) для жидкого теплоносителя с целью обеспечения поддержания подвижного блока (100).
21. Устройство (1) по любому из пп. 19,20, в котором утолщение (115) является полым и имеет проходные отверстия (116,118) для слива жидкого теплоносителя.
22. Устройство (1) по п. 21, в котором утолщение (115) имеет цилиндрическую стенку, проходящую в продольном направлении, и в котором второй поддерживающий участок (210) имеет обечайку (211), образованную или установленную на внутренней стенке гильзы (200), при этом пространство j1 между наружной стороной цилиндрической стенки утолщения (115) и внутренней стороной обечайки (211) определяет сечение S1.
23. Устройство (1) по п. 1, содержащее устройство амортизации подвижного блока (100) во время его падения, при этом устройство амортизации содержит:
- первую деталь (140), установленную на подвижном блоке (100) и расположенную в контакте с жидким теплоносителем;
- вторую деталь (220), установленную на гильзе (200) и расположенную в контакте с жидким теплоносителем;
при этом первая и вторая детали выполнены таким образом, что, когда подвижный блок (100) падает, и до того, как подвижный блок (100) достигнет своего положения конца хода в конфигурации падения, первая деталь (140) проникает во вторую деталь (220), при этом первая (140) и вторая детали (220) взаимодействуют для образования вязкостного амортизатора.
24. Устройство (1) по предыдущему пункту, в котором первый поддерживающий участок (110) и первая деталь (140) или второй поддерживающий участок (210) и вторая деталь (220) установлены на одном и том же органе (112,211).
25. Устройство (1) по предыдущему пункту, в котором первый поддерживающий участок (110) и первая деталь (140) или второй поддерживающий участок (210) и вторая деталь (220), по меньшей мере частично, расположены в продольном направлении на одном уровне.
26. Устройство (1) по любому из пп. 23-25, в котором второй поддерживающий участок (210) и вторая деталь (220) установлены на одном и том же органе (112,211), в котором гильза (200) содержит по меньшей мере одну обечайку (211), и в котором упомянутый орган образован обечайкой (211).
27. Устройство (1) по п. 23, в котором вторая деталь (220) является охватывающей частью и имеет полость (225), заполняемую жидким теплоносителем, и первая деталь (140) образует охватываемую деталь, выполненную с возможностью проникновения в полость (225)охватывающей части и вытеснения из нее жидкого теплоносителя, прежде чем подвижный блок (100) достигнет конца хода.
28. Устройство (1) по предыдущему пункту, в котором первая деталь (140) находится в продольном направлении между нижним концом (103) подвижного блока (100) и нейтронно-поглощающим участком (130) и предпочтительно между нижним концом (103) подвижного блока (100) и вершиной (102) подвижного блока (100).
29. Устройство (1) по предыдущему пункту, в котором вторая деталь (220) образует охватывающую часть, имеющую полость (225), а первая деталь (140) образует охватываемую деталь (145), выполненную с возможностью проникновения в полость (225), в котором полость (225) является круглой и имеет отверстие (226), которое образует в поперечном направлении кольцо, и через которое проникает охватываемая деталь (140), прежде чем подвижный блок (100) достигнет своего положения конца хода в конфигурации падения, и в котором охватываемая деталь (140) образует трубу, свободный конец которой выполнен с возможностью проникновения в полость (225) через упомянутое отверстие (226).
30. Устройство (1) по любому из пп. 28,29, в котором вторая деталь (220) образована обечайкой (211), установленной на внутренней стороне гильзы (200), и второй поддерживающий участок (210) образован внутренней стороной этой обечайки (211).
31. Устройство (1) по предыдущему пункту, в котором полость (225) выполнена в толщине обечайки (211), при этом полость имеет дно (227), и в котором второй поддерживающий участок (210) образован внутренней стороной обечайки (211) и расположен в продольном направлении по меньшей мере частично напротив полости (225).
32. Устройство (1) по любому из пп. 1-5, в котором гильза (200) содержит по меньшей мере один направляющий участок (230), выполненный с возможностью направления поступательного перемещения подвижного блока.
33. Устройство (1) по предыдущему пункту, в котором направляющий участок содержит ползуны (231), предпочтительно три ползуна (231), равномерно распределенных в радиальном направлении вокруг оси поступательного перемещения подвижного блока (100).
34. Система пассивного выключения для ядерного реактора, содержащая защитное устройство (1) пассивного срабатывания по любому из предыдущих пунктов и механизм взвода, содержащий захват (300) для позиционирования подвижного блока (100).
35. Ядерный реактор, содержащий активную зону (10) и первичный контур, внутри которого циркулирует жидкий теплоноситель, и содержащий по меньшей мере одно устройство (1) по любому из пп. 1-33.
36. Ядерный реактор по предыдущему пункту типа реактора на быстрых нейтронах.
Наверх