Корпус ядерного реактора

 

l т

О П И С А Н И- Е 349208

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскиз

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ

Зависимый от патента №,Ч. Кл. 6 21с 13/08

Заявлено 1 6Л.1970 (№ 1397454!26-25) Приоритет

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.039.536(088.8) Опубликовано 23Л 111.1972. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 1.1Х.1972

Автор изобретения

Иностранец

Франц Э. Шиллинг (Федеративная Республика Германии) Иностранная фирма

«Симпелькамп Гисерей КГ» (Федеративная Республика Германии) Заявитель

КОРПУС ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

Изобретение относится к атомной промышленности и может быть использовано при сооружении ядерной энергетической установки с корпусом высокого давления для размещения активной зоны реактора.

Известны различные конструкции корпусов ядерных реакторов, в частности корпуса высокого давления водо-водяных и кипящих реакторов, окруженные бетонной защитой.

Внутри корпуса, между корпусом и реактором, размещен тепловой экран.

Создание корпусов высокого давления для реакторов большой мощности — сложная и дорогостоящая техническая проблема.

Известны многослойные корпуса для больших ядерных реакторов из предварительно напряженного бетона. Такие корпуса трудно рассчитать и изготовить. Для исключения влияния высоких давлений и температур на бетон (с целью предотвращения обезвоживания бетона) необходимо создавать сложную и дорогостоящую систему охлаждения защиты. Как правило, отводимое тепло из-за низких параметров не может быть использовано для получения электроэнергии.

Целью изобретения является создание корпуса высокого давления, выполняющего одновременно функции защитного экрана и не требующего системы теплоотвода.

Для достижения цели корпус высокого давления выполнен из предварительно напряженного чугуна в виде отдельных элементов с толщиной стенки, достаточной для нейтронной

5 защиты.

Предлагаемый корпус ядерного реактора имеет приспособления для ввода и вывода теплоносителя, загрузки и выгрузки топливных элементов и обеспечения работы системы

10 управления и защиты. Хотя стенки корпуса играют одновременно роль защитного экрана, по из-за вторичного 1-излучения требуется создание дополнительной внешней защиты, не несущей давления и без значительного тепло15 выделения.

Выбор предварительного напряжения осуществляется с учетом снятия критических напряжешш при растяжении и изгибе в аварийных ситуациях. Прп этом приемлемы способы

20 предварительного напряжения бетонных корпусов высокого давления.

Для ядерных реакторов малой мощности корпуса высокого давления могут изготовляться литьем как единое целое. Ядерные

25 реакторы большой мощности окружаются корпусом высокого давления из предварительно напряженных чугунных элементов.

При этом корпус в плане может иметь форму квадрата, прямоугольника или овала, хотя из

349208

1. Корпус ядерного реактора из предварительно напряженного металла, отличающийся

40 тем, что, с целью повышения теплостойкости корпуса и одновременного выполнения им функций защитного экрана, он выполнен из предварительно напряженного чугуна в виде отдельных элементов.

45 2. Корпус по п. 1, отличающийся тем, что основание и крышка корпуса выполнены из предварительно напряженного бетона.

3. Корпус по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что сборные элементы выполнены с пазами, 50 заполненными замедлителем и/или отражателем нейтронов. прочностных соображений предпочтительны цилиндрические корпуса, Предлагаемая оптимальная конструкция чугунного корпуса высокого давления состоит из плиты фундамента, крышки и сегмента и/или кольца бокового цилиндра.

Основные элементы могут быть также сборными. В частности, как нижняя плита, так и крышка могут быть выполнены из сегментов с полостями для защитных материалов.

С целью удешевления производства основную плиту и крышку изготовляют из железобетона.

Стыковые зазоры чугунных элементов корпуса снабжены уплотнением с достаточной прочностью на сжатие, Из прочностных, а также радиационных соображений необходимо надежное сцепление элементов, для чего они снабжены соединительными элементами в форме выступов, пазов, пружин и т. п.

Предлагаемый корпус высокого давления может работать без системы охлаждения.

Более того, тепловое расширение корпуса может быть использовано для увеличения предварительного напряжения.

Если же предусмотрено охлаждение корпуса высокого давления, то в этом случае в корпусе выполняют каналы или камеры.

На фиг. 1 показан вертикальный разрез корпуса высокого давления для ядерного реактора; на фиг. 2 — горизонтальный разрез стенки корпуса высокого давления; на фиг. 3— корпус высокого давления, вид сверху; на фиг. 4 — вертикальный разрез крышки корпуса.

Корпус ядерного реактора выполнен в виде металлического сосуда высокого давления 1, в котором размещена активная зона 2. Сосуд высокого давления изготовлен из предварительно напряженного чугуна. Стенки сосуда одновременно служат радиационной защитой.

Сосуд высокого давления 1 состоит из предварительно напряженных элементов: цилиндрических сегментов 8, плиты-основания 4 и крышки 5. Плита-основание 4 и крышка 5 могут быть выполнены из железобетона.

В области стыковых зазоров б предварительно напряженных чугунных элементов предусмотрена уплотняющая облицовка 7. Цилиндрические сегменты 8 в стыковых зазорах сцепляются с помощью выступа 8 и захода 9.

Для осуществления предварительного напряжения элементы 8, 4 и 5 выполнены с каналами 10 для растягивающих средств 11.

Растягивающими средствами могут быть насаживаемые в горячем состоянии на цилиндрическую часть корпуса стальные кольца 12, составленные из сегментов 18 (см. фиг. 2).

Предварительное напряжение достигается за счет одного или нескольких стягивающих

V-образных сварных швов 14. Все сварные швы сваривают одновременно изнутри нару10 жу, так что послеохлаждения швов начинают действовать стягивающие напряжения, вызывающие предварительное напряжение чугунных элементов. Повышение температуры чугунных элементов вследствие облучения при15 водит к тепловому расширению этих элементов, увеличивающему эффект предварительного напряжения.

Сосуд 1 снабжен каналами 15 и камерами

1б для размещения защитных материалов и

20 охлаждения. Кроме того, элементы 8, 4, 5 изготовлены из чугуна с максимально возможным содержанием углерода (более 3 /о). Размещение замедлителя в полостях сосуда предотвращает непроизводительные потери

25 тепловых нейтронов.

Чугунные элементы могут быть составлены под напряжением из блоков 17 вроде строительных камней. Стальные элементы, осуществляющие напряжение, располагают вдоль

30 линий 18. Блоки 17 выполнены пустотелыми и заполнены защитным материалом 19. Предварительное напряжение может быть достигнуто также посредством наматывания тонкой проволоки 20 (см. фиг. 1).

Предмет изобретения

349208

Фиг 5

19 17 Фи 2

Составитель А. Шмелев

Корректор В. )Колудева

Тскрсд 3. Тараненко

Редактор Т. Орловская

Т|шография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2676/16 Изд. ¹ 156 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобрстешш и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская иаб., д, 4/5