Исследовательский ядерный реактор

 

пятен-н --,, б, б иоте; -..

«i>797412.Ofl Е

И ЗОЗРЕТЕН ИЯ

Союз Советскик

Соцналистичесиик республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (53)M. Кл. (22) Заявлено 13. 08. 79 (21) 2807589/18-25

4 G 21 С 1/14 с присоединением заявки М.

ВсудвРствтквыв квмктвт

C)CP ев аелэм нмбретекк1 я вткрмтк11 (23)Приоритет

Опубликовано 23. 11. 82. бюллетень М 43

Дата опубликования опнсаияя 28. 12.82 (53) УДК 621. 039.. 5(088. 8) 1 (72) Авторы изобретения, Ю.И. Булкин и А. В. Хорошилов (71) Заявитель (54) ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР

Изобретение относится к области ядерной техники, в частности к установкам для исследовательских целей, но может быть применено и в установках энергетического типа или специаль5 ного назначения.

Известно конструктивное выполнение ядерного реактора, включающего бассейн с водой, корпус, установленный в бассейне; активную зону с тепловыделяющими сборками,. систему управления и защиты, экспериментальные каналы и устройства $1).

Недостаток такой конструкции заключается в невозможности поднять дав- т ление воды в контуре охлаждения выше давления, опредеряеь(ого высотой столба воды в бассейне над активной зоной, что ограничивает исследовательские . воэможности реактора. 2

Известна конструкция исследователь" ского ядерного реактора, содержащего бассейн с водой, корпус с опорной ре2 веткой, расположенной в бассейне, ак" тивную зону с тепловыделяющими сборками, расположенную в корпусе, контур охлаждения активной зоны с водой под давлением, включающий теплообменник и насос эа пределами бассейна реактора и трубопроводы, соединяющие теплообменник и насос с активной зоной, систему управления и защиты, экспериментальные каналы и устройства(21

Верхний торец корпуса реактора закрыт уплотняющей крышкой, которая при перегрузке или, замене активной зоны снимается. Охлаждение активной зоны осуществляется циркуляцией воды под давлением в 2,5 кгс/см .

Недостаток такой конструкции состоит в ограниченных эксплуатационных возможностях реактора вследствве сложных перегрузочных работ с активной зоной, так как конструкция реактора обеспечивает установку экспериментальных каналов только в отражатель, рас79741 положенный за корпусом реактора, и не обеспечивает установки экспериментальных каналов в активную зону.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей реактора за счет упрощения перегрузочных работ с активной зоной.

Поставленная цель достигается тем,. что в исследовательском ядерном реакторе, содержащем бассейн с водой, кор-fO пус с опорной решеткой, расположенный в бассейне, активную зону с тепловыделяющими сборками, расположенную в корпусе с крышкой, контур охлаждения активной зоны с водой под давлением, 15 включающий теплообменник и насос за пределами бассейна реактора и трубопроводы, .соединяющие теплообменник и насос с активной зоной, систему управления и защиты, экспериментальные Zp каналы и устройства, крышка корпуса реактора выполнена из отдельных элементов, повторяющих в поперечном сечении форму и размеры тепловыделяю" щих сборок активной зоны и съемных 25 блоков отражателя такой же формы и тех же габаритов, а в середине элементов крышки корпуса выполнены проточки, образующие распределительную полость, подключенную к контуру про- ЭO тиводавления, причем отношение давле- . ния в контуре противодавления к давлению в контуре охлаждения над активной зоной равно 1,001-1,005, а креп-. ление элементов (активной зоны) крыш- З ки корпуса выполнено в виде труб, проходящих через центральные полости тепловыделяющих сборок активной зоны и соединенных с опорной решеткой корпу2 4 разрезе с уплотнительными йружинными элементами, уменьшающими расход воды противодавления.

Реактор содержит бассейн 1 с водой, корпус 2, расположенный в бассейне 1, активную зону 3 с тепловыделяющими сборками 4, установленную в корпусе 2, отражатель 5 и вертикальные экспериментальные каналы 6, размещенные в корпусе 2, систему управления и защиты, каналы 7 которой с регулирующими стержнями установлены в корпусе 2 и могут иметь как верхнее, так и нижнее расположение исполнительных механизмов, уплотнительные пробки 8, установленные в верхней части корпуса 2. В реакторе предусмотрена установка горизонтальных каналов 9 и вертикальных каналов 10 с ионизационными камерами.

Бассейн реактора окружен биологической защитой 11.

Активная зона реактора состоит из тепловыделяющих сборок 4, имеющих в поперечном сечении шестигранную, квад" ратную или прямоугольную форму и установленных с необходимыми зазорами относительно друг друга. Активная зона окружена блоками отражателя 5.

Тепловыделяющие сборки и блоки отражателя устанавливаются в корпус реактора через его .верхний торец и закрепляются в нижней опорной решетке 12.

К каждой сборке и блоку отражателя сверху присоединяется уплотнительная пробка 8,.в центральное отверстие которой устанавливается труба 13, соединяющая пробку 8 с тепловыделяющей сборкой 4 или с блоком отражателя 5.

Труба 13 в нижней части имеет байонетса с помощью байонетных замков, 40

Элементы крышки реактора имеют уплотнительные устройства, выполненные в виде металлических подпружиненных секторов, перекрывающих щелевые зазоры по каждой грани элемента крышки,, причем контур противодавления соединен.непосредственно с. бассейном реактора, а контур охлаждения активной . зоны соединен с бассейном реактора через систему фильтров.

59

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого реактора; на фиг. 2 показана принципиальная схема реактора с контуром охлаждения и контуром противодавления; на фиг. 3 показан .55 поперечный разрез уплотнительной пробки; на фиг. 4 показана конструкция уплотнительной пробки в продольном ные выступы, с помощью которых осуществляется закрепление трубы, пробки со сборкой или с блоком отражателя к нижней опорной решетке 12, имеющей байонетный замок.

Установленные таким образом в корпус реактора тепловыделяющие сборки 4 образуют активную зону, окруженную отражателем 5, составленным из блоков. а установленные в корпус с минимальным зазором относительно друг к другу уплотнительные пробки 8 образуют разборную крышку корпуса 2.

Во внутренние полости труб 13 могут быть установлены регулирующие элементы системы управления и защиты или образцы для облучения. В любую ячейку активной эоны и отражателя или в гнездо, образованное из нескольких

5: 7974 ячеек, может быть. установлен вертикальный экспериментальный канал, ra6aритные размеры которого в поперечном сечении соответствуют размерам и- конфигурации ячейки активной зоны. 5

В связи с тем, что уплотнительные . пробки 8, тепловыделяющие сборки 4 и блоки отражателя 5 взаимозаменяемы и могут быть установлены в любую ячей" ку, активная зона может быть изменена по составу, размерам и конфигурации. в широком диапазоне в зависимости от задач и объема экспериментальных работ на реакторе.

Для надежного отделения первого 15 контура реактора от воды бассейна в

- . уплотнительных пробках 8 предусмотрены.специальные проточки, образующие распределительную полость, к которой по трубопроводу 14 подается вода из 2о контура прбтиводавления 15, насос которого подает воду из бассейна реактора в-трубопровод 14, контур. водяного охлаждения активной зоны и отражателя, включающий теплообменник 16- и . 25 насос 17 эа пределами бассейна реактора и трубопровбды 18, соединяющие теплообменник и насос с активной зоной реактора.

Давление воды в контуре противодав 30 ления 15. превышает на 200 мм в. ст. давление воды в первом контуре над активной зоной и поддерживается автоматически. Вода из контура противодавления, попав в распределительную полость .уплотнительных пробок 8, а из ,нее в щели между уплотнительными пробками и трубами 13 разделяется на два потока: один поток поступает в первый контур, а другой - в бассейн реактора в

Часть воды первого контура, объемом равным расходу воды контура противодавления, поступившего в первый контур, пройдя очистку в фильтре 19, возвращается в бассейн реактора.

Дпя уменьшения расхода воды в контуре противодавления в уплотнитель: ной пробке 8 на каждой ее грани преду- ,сматривается .установка металлических

50 пружинных уплотнений 20. Расход воды в контуре противодавления составит не .более 53 расхода воды в первом контуре, причем расход воды из контура противодавления в первый .контур небудет превышать 13 от расхода первого, $S контура.

Устройство работает следующйм образом.

12 6

Охлаждение активной зоны и блоков отражателя осуществляется водой перaoro контура, циркулирующей. через зону. Причем конструкция зоны. позволяет осуществлять циркуляцию воды в любом направлении: как сверху вниз, так и снизу вверх.

Крышка корпуса реактора, выполненная в виде отдельных уплотнительных пробок, устанавливаемых в корпус вмес" те с,тепловыделяющими сборками или блоками отражателя, обеспечивает установку экспериментальных каналов в любую ячейку зоны или отражателя, а также оперативное и удобное проведение .перегрузочных работ с активной зоной и экспериментальными каналами, что является преимуществом реакторов бассейнового типа. Кроме того, размещение отражателя, выполненного в виде съем- .ных блоков, повторяющих форму и размеры тепловыделяющих сборок, в корпусе реактора позволяет повысить мобильность конструкции с учетом изменения диапазона экспериментальных задач.

Конструкция реактора создает следующий основной положительный эффект: реактор с высоконапряженной активной зоной, охлаждаемой контуром с во-. дой под давлением, выполненный аналогично реактору корпусного типа, обладает большими экспериментальными возможностями, обеспечивает установку экспериментальных устройств как в активную зону, так и в отражатель при оперативном и удобном проведении перегрузочных работ с.активной зоной и экспериментальными каналами, свойст.венными реакторам бассейнового типа, т. е. конструкция предлагаемого реактора совмещает положительные свойства реакторов корпусного и бассейновоГо типов °

Охлаждение активной зоны контуром с водой под давлением, по типу корпус- ного реактора, обеспечивает, по срав-. нению с реактором бассейнового типа, повышение удельной знергонапряженности активной зоны, т. е. увеличение плотности потока нейтронов, отнесенных к единице мощности реактора. Активная зона реактора обладает большой мобильностью, т. е. ее размеры, состав и конфигурация могут оперативно в соответствии с решаемыми исследова" тельскими задачами.и объемом экспериментальных работ изменяться в широком диапазоне.

797, формула изобретения

Корпус .реактора, несущий рабочее давление первого контура, вынесен за отражатель, т. е. работает-в умеренных плотностях нейтронных потоков, что увеличивает срок службы корпуса . и не влияет на потоки нейтронов в экспериментальных устройствах.

Такая конструкция реактора обеспечивает устаиовку регулирующих стержней системы управления и защиты как 10 с верхним, так и с нижним расположением исполнительных механизмов и приводов. Все это позволяет значительно расширить экспериментальные возможности устроиства. l$

1, Исследовательский ядерный реак- 2о тор, содержащий бассейн с водой,.корпус с опорной решеткой, расположенный в бассейне, актиную зону с тепловыделяющими сборками, расположенную в корпусе с крышкой, контур охлаждения ак 25 тинной зоны с водой под давлением, включающий теплообменник и насос за пределами бассейна реактора и трубопроводы, соединяющие теплообменник и насос с активной зоной, систему уп- 30 равления и защиты, экспериментальные каналы и устройства, о т л и ч а ю " шийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей ре. актора за счет упрощения перегрузоч- 3> . ных работ с активной зоной, крышка I, корпуса реактора выполнена из отдельных элементов, повторяющих в попереч412: 8 ном сечении .форму и размеры тепловыделяющих сборок активной зоны и съемных блоков отражателя такой же формы .и тех we габаритов, а в середине элементов крышки корпуса выполнены проточки, образующие распределительную полость, подключенную к контуру противодавления, причем отношение давления в кон- . туре йротиводавления к давлению в .контуре охлаждения над активной зоной равно 1,00- 1,005, а крепление элементов крышки корпуса выполнено в виде труб, проходящих через централь" ные полости. тепловыделяющих сборок активной зоны и соединенных с опорной решеткой корпуса с помощью байонетных. замков.

2 ° Реактор по. п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что элементы крышки реактора имеют уплотнительные устройства, выполненные в виде металличес". ких подпружиненных секторов, перекрывающих щелевые зазоры по каждой грани элемента крышки.

3 . Реактор по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что контур противодавления соединен непосредственно с бассейном реактора, а контур охлаждения активной зоны соединен с бассейном реактора через систему фильтров.

Источники ииформации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Energie Nucieare" чо1. 7, N 1,.

1965, с. 3-16.

2. "Directory of Nuclear Reactors

vol. V, Vienna, 1964, с, 81-86 (прототип).

797412

0 Р

,юг

luciЬАчми

Редактор Н. Аристова Техред Т,Иаточка Корректор Jl. Бокшан.

Заказ 10516/7 Тираж 443 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород,,ул. Проектная 4